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Réchauffement climatique : du constat à l'action ?

Lyon, 12 février 2015

 Pascal Maugis

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement

IPSL, CEA-CNRS-UVSQ

2

I

Le Climat, qu'est-ce que c'est ?

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La machine climatique terrestre

Transport de chaleur par l’océan et par l’atmosphère

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plusieurs cycles emboîtés : énergie

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plusieurs cycles emboîtés : carbone

Des flux faibles au regard des stocks. Attention au dégazage !

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plusieurs cycles emboîtés : eau

7

plusieurs cycles emboîtés : azote

important pour le cycle végétal et comme gaz à effet de Serre

8

II

Le changement climatique est à l’œuvreet l'Homme en est en bonne partie responsable

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Gaz carbonique : CO2

variation ~ + 40%émissions ~ 75% des GESsources : combustibles

fossiles (90%)

Méthane : CH4

variation ~ x 2,5émissions ~ 14% des GESsource : rizières, décharges,

ruminants

Protoxyde d’azote : N2O

variation ~ + 20%émissions ~ 8% des GESsource : engrais, fumier,

énergies fossiles

Les activités humaines modifient la composition de l’atmosphère en gaz à effet de serre

Depuis le début de l’ère industrielle la quantité d’énergie disponible pour « chauffer » les basses couches de l’atmosphère a augmenté de 1% (+2,3 W/m2).

Ce chiffre tient compte de l’augmentation de l’effet de serre (+3 W/m2 ) et de l’effet de refroidissement des aérosols (-0,7 W/m2).

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Anomalie de températurepar rapport à 1961 - 1990

Anomalie de températurepar rapport à 1961 - 1990

Chacune des trois dernières décennies a été successivement plus chaude à la surface de la Terre que toutes les décennies précédentes depuis 1850.

Le réchauffement est sans équivoque et sans précédent

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Chaleur dans l’océan Couverture de neige au printemps

Niveau moyen de la mer Minimum de la banquise en Arctique

De nombreux indicateurs du réchauffement

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Certains des changements observés peuvent déjà être attribués au réchauffement climatique

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Certains des changements observés peuvent déjà être attribués au réchauffement climatique

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Une sensibilité au climat perceptible sur 40 ans

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Peu de tendance sur les crues journalières.

jusqu'à -3 %/10 ans jusqu'à -4 %/10 ans

Etiages été + précoceset + longs

Etiages en aggravation(déficit de volume à l'étiage)

Baisse ressource annuelle(débit total annuel)

Les débits des rivières réagissent au climat des 40 dernières années

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Changement progressif du cycle (nival → pluvial) :– baisse générale de la ressource– baisse du soutien aux débits de fonte : printemps (crue) et été (étiage)– accroissement relatif des crues d'hiver

Une rivière indicatrice au fonctionnement naturel : Le Chéran

Observatoire Savoyard du Changement Climatique, n°10

Parfois une modification du régime des rivières nivales

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Altitude

La population de truite brune baisse dans les rivières de moyenne altitude→ un habitat en recul, lié principalement aux températures de l'eau

Hari et al., Global Change Biology (2006)

1978-2001

Les populations de poissons d'eau fraîche en recul

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Depuis 1960

L'enneigement en baisse

1818

D'abord due, depuis 1830, à la baisse des précipitations neigeusespuis à l'augmentation des températures estivales depuis 1980

Vincent et al., Geophysical Research Letters (2005)

Baisse ressource annuelle(débit total annuel)

Des glaciers qui fondent

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Simulations avec forçages naturels seulement

Simulations avec forçages naturels + anthropiques

Les modèles climatiques montrent l'impossibilité d'expliquer le réchauffement observé depuis 1950 sans contribution des "forçages" humains

Attribution aux activités humaines

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Il est extrêmement probable que l’influence de l’homme est la cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du 20e siècle.

Attribution aux activités humaines

Le réchauffement observé depuis 1950 (2/3 °C) est comparable à ce qui peut être attribué aux activités humaines

21

III

Que nous réserve le changement climatiquepour le siècle à venir ?

1. Aléas à l'échelle mondiale

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Scénario émetteur

Scénario sobre

Des risques variés et forts pour des scénarios contrastés

La trajectoire est plutôt celle du scénario émetteur : ~ +5°C Mais scénario sobre volontariste encore jouable

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Elévation des températures mondiales

Plus forte sur les continents et aux pôles : jusqu'à + 11°C

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+ fort loin des pôles ajouter surverse due aux

tempêtes, dépressions, régime de houle

ajouter déstabilisation des calottes polaires : +40cm à + 1m

continuera de monter pendant 1-3 millénaires :Groenland => +7mAntarctique => +7 m

risque de submersion & érosion

Elévation du niveau marin

Des villes (New York) et des pays (Hollande) anticipent déjà leur adaptation à ce risque => resp. +1,5m ; possibilité d'abandon de terres

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Des changements trop rapides pour certains écosystèmes

Vitesse maximale de déplacement des espèces / à celle de la température

+ parasites, maladies,événements extrêmes

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Baisse des rendements agricoles

Fertilisation par le CO2, mais échaudage et stress hydriqueLe Champagne sera produit en Angleterre...

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III

Que nous réserve le changement climatiquepour le siècle à venir ?

2. Aléas à l'échelle de la France

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Evolution des températures en France

2014l'année la plus chaude

jamais enregistrée

période de référencepour le climat contemporain

"Le climat de la France au XXIe siècle, Scénarios régionalisés", G. Ouzeau, M. Déqué, M. Jouini, S. Planton, R. Vautard, M. Vrac, direction Jean Jouzel (2014)

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2014 : une anomalie exceptionnelle pour le climat contemporain

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La France ressentira les effets du CC (température)

Deux modèles climatiques régionaux français pour la fin du siècle

scénario RCP 8.5 augmentation progressive

de T annuelle fin de siècle : +2,5 à +5°C plus fort en altitude

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Vagues de chaleur

scénario RCP 8.5 nb de jours augmente fin de siècle : jusqu'à +20j/an cette tendance se poursuivra

pendant les siècles suivants

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la canicule de 2003 sera un été "normal", voire "frais"

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Moins de pluie l'été

scénario intermédiaire RCP4.5

précipitations estivales (mm/j)

tendances faibles mais mal connues

conséquences sur l'agriculture, feux de forêt, ...

34

Risques de feux de forêt (scénario A1B : 2041/2070)

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Un peu plus de pluie l'hiver

scénario intermédiaire RCP4.5

précipitations hivernales (mm/j)

Augmentation des précipitations extrêmes

vents + violents dans la partie nord

conséquences sur les forêts, inondations, ...

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Actuel 2100

sub-alpin(pin des Alpes, aulne, prunier...)

montagnard(érable, hêtre, chêne)

+ collines(sapin blanc épicéa, sureau)

+ plaines(hêtre commun, érable plane, pin sylvestre)

collines(châtaignier, néflier, bourdaine)

ouest-midi(pin maritime., bruyère, chêne des Pyr.)

Méditerranéen(genévrier, pin blanc de Provence, olivier)

Migration végétation vers le Nord et l'altitude

Migration des forêts vers nord et l'altitude / disparition

Seguin, Quaderni (2010)

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Impacts indirects via les maladies et la migration des ravageurs

Maladies végétales et pression parasitaire

38

ON

F 20

05

Baisse de productivité forestière

Impacts sur la filière forestière

39

au profit d'espèces d'eaux plus chaudes (ex. toxostome) ou d'espèces invasives

Recul global des habitats de la truite fario

présence actuelle modélisé actuel Modélisé 2070

ON

EMA

Impacts sur la faune et la biodiversité aquatiques

40

Baisse marquée de l’enneigement en moyenne montagne et sur les Alpes du Sud

baisse précipitations neigeuses + températures en hausse = Recul des glaciers

Equivalent en eau de la hauteur de neige en hiver (cm)

SCAMPEI (2012)

2030, 1800m 2080, 1800m 2080, 2400m

Un enneigement en baisse

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Température de l'eau moyenne France : + 1,6 ° C

Etiages plus sévères(QMNA5)

Crues moins intenses(débit journalier décennal)

Horizon 2055 (période 2040-2070)

Hau

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Baiss

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Moins d'eau sur l'année(débit total annuel)

Robu

stes

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Impacts hydrologiques

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Compétition d'usage accrue par augmentation demande eau :▬ Irrigation (dont agrocarburants), bois de « chauffe »▬ loisirs, AEP, espaces verts (dont refroidissement des villes)▬ transferts inter-bassins et transfrontalier

Diversification des rôles des retenues (stockage énergie, sécurisation refroidissement, soutien d'étiage, AEP, loisirs) => arbitrage ? + difficulté à les remplir et à y conserver l'eau (évaporation)

Augmentation température de l'eau => refroidissement et rendement des centrales ?

Modification des débits et régimes hydrologiques =>

▬ capacité de dilution des pollutions (rejets STEP, Teau

, ...)

▬ gestion des eaux pluviales et des crues

Montée du niveau marin => sécurisation des installations et investissements

Quelques impacts quantitatifs du CC à ne pas oublier

43

ON

F 20

05

Augmentation locale de la demande en eau ?

neige artificielle irrigation du fourrage

Avec des besoins maintenus ou accrus en aval ...

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irrigation cultures refroidissement centrales démographie, rafraîchissement

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Des usages de l'eau en compétition / rééquilibrage

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III

Que nous réserve le changement climatiquepour le siècle à venir ?

3. Encore de grandes incertitudes

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Emballement par dégazage du méthane

Les pergélisols contiennent ~3% de méthane dans la matière organique piégée dans le sol gelé

méthane <=> 20 x CO2

potentiel éq. CO2 +20% à +50% non pris en compte par les modèles risque d'emballement =>

réchauffement rapide, irréversible UNEP, Policy Implications of Warming Permafrost, 2012

Fonte du pergélisol, projection 2100

Les marges océaniques arctiques contiennent des chlathrates emprisonnant du méthane

la disparition de la banquise et le réchauffement de la mer engendre leur libération dans l'eau

=> libération dans l'atmosphère, irréversible

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Autres éléments d'incertitudes majeurs

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CIRC

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Autres éléments d'incertitudes majeurs

Incertitudes sur le climat lui-même par rétroaction forte et incontrôlée sur le CC

aggravation naturelle - émission de méthane par le pergélisol et les chlathrates- déstabilitsation de la forêt amazonienne- arrêt de la circulation thermohaline aggravation anthropique

- effets indirects de l'adaptation des activités humaines au CC- déforestation massive- scénarios démographiques et d'atténuation

Incertitudes sur les impacts par aggravation naturelle

- désagrégation accélérée des calottes antarctiques et groenlandaise par aggravation anthropique

- déforestation massive, guerres, épidémies, désertification- accaparement des terres

Evénements imprévisibles Eruptions volcaniques, tsunamis, tempêtes accrues, autres ?

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IV

Action face aux émissions de gaz à effet de serre :

1. l'atténuation

49

La part des gaz à effet de serre dans le forçage radiatif

1er = GES

50

Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES)

prépondérance du CO2 (dont déforestation), puis méthane, ...> +2% / an

51

Les usages émetteurs de GES (émissions directes + cycle de vie)

tous gaz confondus

Ne pas oublier les émissions naturelles (eau, aérosols, éruptions)

dont déforestation

dont ciment

dont chauffage

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Les différentes sources d'énergie

Tous les usages consommateurs d'énergie induisent indirectement des émissions de GES

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1997 (COP3), Kyoto : Protocole : 2008-2012, 2013-2020

2009 (COP15), Copenhague : semi échec mais objectif 2°C

2015 (COP 21), Paris : accord pour l’après 2020 (et d’ici 2020)

Convention cadre des Nations-Unies sur le changement climatique (CCNUCC) : 1992

Article 2 « stabiliser les concentrations des gaz à effet de serre dans l’atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation dangereuse du système climatique ».

Il conviendra d’atteindre ce niveau dans un délai convenable pour que :

- les écosystèmes puissent s’adapter naturellement aux changements,

- la production alimentaire ne soit pas menacée

- le développement économique puisse se poursuivre d’une manière durable 

Engagements internationaux

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Global fossil fuel and cement emissions: 9.7 ± 0.5 GtC in 2012, 58% over 1990 Projection for 2013 : 9.9 ± 0.5 GtC, 61% over 1990

With leap year adjustment: 2012 growth rate is 1.9% and 2013 is 2.4%Source: Le Quéré et al 2013; CDIAC Data; Global Carbon Project 2013

dans un contexte d'émissions maintenues et croissantes

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La température au moment de la stabilisation (long terme) est ~ proportionnelle à la quantité cumulée des émissions de CO2. Objectif de 2°C => n'utiliser que 20% des réserves (270)

Il faut diminuer nos émissions de gaz à effet de serre entre – 40 et – 70% entre 2050 et 2010 ; continuer ensuite

C’est techniquement et économiquement possible mais il y a urgence. Action tardive => effort + long et + coûteux, CC + intense et + long

GtC

et des réserves considérables de combustible fossile

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Chine : 27%

Etats-Unis : 14 %

Europe :10%

Inde : 6 %

Paris Climat 2015

Accord pour l’après 2020 engageant tous les pays Importance de l’accord Chine-US + Europe Mais il faut aussi agir d’ici 2020

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IV

Action face aux forçages climatiques délétères d'origine anthropique :

2. la géo-ingénierie ?(ou l'apprenti-sorcier)

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Deux familles et une grande imagination

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des "solutions" encore très virtuelles

réduirait effectivement le CO2 ou le rayonnement net ?

– preuve souvent absente, parfois science-fiction

– parfois, pas de preuve avant implémentation mondiale effective sûre ?

– nombreux couplages naturels mal compris

– risque d'effets colatéraux délétère ou même opposé

– risque de réaction en chaîne imprévisible et incontrôlable

– risque d'initiatives nationales ou régionales contradictoires

quel pilotage international ? efficace ?

– requiert souvent de larges quantités de matériaux ou d'énergie

– qui finance l'effort d'acteurs particuliers pour un effet collectif ?

– risque de rattrapage climatique si on interrompt l'action

Principe de précaution => bien réfléchir avant !

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Un encadrement nécessaire dès la recherche-même

Principes d'Oxford 2009 réglementation de la géo-ingénierie comme un bien public participation du public dans les processus de décision divulgation et publication ouverte des résultats de la recherche évaluation indépendante des impacts de la recherche gouvernance avant déploiement

En outre, la recherche sur la géo-ingénierie expose aux risques : politiques ("on trouvera une solution ; pas la peine d'agir maintenant") scientifique de mauvaise maîtrise (le spécimen échappe à son créateur) sociotechnique à développer des filières jugées dangereuses ou

déraisonnablesAtelier de Réflexion Prospective REAGIR, ANR (2014)

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IV

Action face aux impacts possibles du changement climatique :

3. l'adaptation

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Merci de votre attention

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Annexe

Eléments complémentaires

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MIES (Mission Interministérielle sur l’Effet de Serre)

Objectif Facteur 4 (19 février 2003, Raffarin)

Débat sur l’Energie : Loi sur l’Energie 2005

MPES (Mission Parlementaire sur l’Effet de Serre)

Initiative OME (Chirac début 2007)

Grenelle de l’Environnement (Energie/ Climat)

PNACC (Adaptation) ; Mission « scénarios 21e siècle »

DNTE (Débat National sur la Transition Energétique)

Rapports du CESE (transition, adaptation)

Projet de loi transition : avis et auditions AN et Sénat

Comité de Pilotage « Paris Climat 2015 »

Du côté de la Recherche (SNRI, HCST puis CST)

Sans oublier l’IDDRI, entreprises, FNH, Nouvelle Donne, ….

La politique de la France vis à vis du risque climatique

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Scénario

émett

eur

Scénario émetteur : + 8 à 10 °C in 200 years

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Anomalies de température moyenne annuelle entre 1900 et 2013 à l’échelle de la France métropolitaine