L’HISTOIRE DE LA DÉCOUVERTE DE L’EXISTENCE DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES
par Sebastian Weissenberger
module 1
2 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES
MODULE 1|INTRODUCTION3
Déjà,en1896,leSuédoisSvanteArrhenius,PrixNobeldechimieen1903,postuleque
lesémissionsdeCO2ontunrôlepotentielsurleclimatdelaplanète(Arrhenius,1896).
C’estens’inspirantdestravauxd’observationatmosphériquesurlepouvoirabsorbant
durayonnementinfrarougeduCO2deJosephFourier,JohnTyndalletKnutAngström,
entreautres,etensepenchantsurlaquestiondesglaciations,queSvanteArrhenius
en vient à proposer que la température augmente avec le logarithme naturel de la
concentrationdeCO2.Ilestimequ’undoublementdelaconcentrationdeCO2causerait
uneaugmentationdelatempératurede4à6 oC(l’estimationduGIEC,en2007,estde
2à4,5 oC).Ensefondantsurlestauxd’émissionsdeCO2autournantduXIXesiècle,il
prévoitalorsquecedoublementauralieudanstroismilleans;ilconsidèred’ailleursce
réchauffementcommeunévénementsouhaitable.
Longtemps,cettepropositionn’estdemeuréequ’hypothétique.Elleestrepriseen1938
parlescientifiqueanglaisGuyStewartCallendar.Celui-ciémetl’hypothèsequel’aug-
mentationde10 %duCO2atmosphériqueentre1850et1940estliéeauréchauffement
observédans lenordde l’Europeet enAmériqueduNorddepuis lesannées1880
(Fleming,2007).Cependant,cettethéorieseheurteàdescritiquesnotamment :
• surlerôledelavapeurd’eauquiabsorbelerayonnementinfrarouge(IR)dansles
mêmesfréquencesqueleCO2;
• surlerôledes nuages;
• surlaréalitémême del’augmentationdelaconcentrationdeCO2.
D’autreschercheurscontemporains,commel’AllemandHermannFlohn,s’inquiètentde
lapossibilitédechangementsclimatiquescauséspar lesémissionsanthropiquesde
CO2(Flohn,1935;1941).Lapreuvedel’augmentationdelaconcentrationdeCO2est
l’œuvredeCharlesDavidKeelingquientreprend,en1958,àl’observatoiredeMauna
Loadansl’îled’Hawaii(figure 1),unprojetdemesurescontinuesduCO2dansl’atmo-
sphère, projetquisepoursuittoujoursjusqu’àmaintenant.
4 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES
Figure 1Mesures de C. D. Keeling de 1958 à 1971.
Les variations saisonnières de CO2 sont superposées à l’augmentation à long terme de la concentration atmosphérique de CO2. En 2006, cette concentration est d’environ 380 parties par million (ppm). Source : Inadvertent climate modification. Report of conference, Study of Man’s Impact on Climate (SMIC). Stockholm, sous la direction de Carroll L. Wilson et William H. Matthews, p. 234, © MIT Press, 1971.
En1952,lestravauxduphysicienLewisKaplan,démontrantquelesbandesd’absorption
duCO2etdelavapeurd’eaudanslahauteatmosphèresontdistinctes,éliminentune
desobjectionsà la théoried’ArrheniusetdeCallendar.En1956,unautrephysicien,
GilbertPlass,utilisedesnouveauxordinateurspuissantspourcalculerque,sansconsi-
dérer l’impactdesnuages, leCO2provoqueraituneaugmentationde la température
moyennede1,1 oCparsiècle.L’originefossile,doncanthropiqued’unepartieduCO2
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323
322
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311
3101958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971
CO
NC
ENTR
ATIO
N D
E C
O2 (
ppm
)
Années
MODULE 1|INTRODUCTION5
atmosphérique,estdémontréeen1955parlechimistesuisseHansSuessàl’aidede
lanouvelletechniqueducarbone-14,techniquequenousétudieronsendétaildansle
module2.
Plustard,danslesannées1950etaudébutdesannées1960,l’AméricainRogerRevelle,
lesSuédoisBertBolinetErikErikssonainsiqueleRusseMikahailBudyko,auteurde
la théoriede l’« hivernucléaire »etd’étudessur larelationalbédo-climat,effectuent
plusieurstravauxfondéssurlepouvoird’absorptionduCO2del’océan(Budyko,1972;
1977;1982).Cestravauxprévoientuneaugmentationsubstantielledesconcentrations
deCO2etlapossibilitéréelled’unréchauffementàl’échellemondiale.Cependant,plu-
sieurséminentsscientifiquesàl’imaged’HelmutLandsbergoud’HubertLambn’accor-
dentàcetteépoquequepeud’importanceàcesprévisions.Cescepticismes’explique
parunecertainebaissedestempératuresdepuislesannées1940jusqu’audébutdes
années1970.Cerefroidissementselimited’ailleursàl’hémisphèreNordpuisquedes
mesureseffectuéesen Nouvelle-Zélande,àlamêmeépoque,continuentàmontrerune
augmentationdelatempérature.Lescausesdecerefroidissement–cyclesnaturels,
effetdesaérosols–sontrestéesincertaines.
Néanmoins,lestravauxsurl’interactionentreleCO2etlatempératuresepoursuivent.
Unegrandequestionapparaîtaucoursdesannées1970,celleduCO2« manquant ».
Eneffet, lesconcentrationsdeCO2mesuréesaugmententmoinsvitequeprévuet il
semblequelamoitiédesémissionsanthropiquesdisparaîtdel’atmosphèrebienplus
quecequel’océanpeutabsorber.Cettequestionamènelascienceclimatiqueàs’ouvrir
àd’autresdisciplinesetsurtoutàl’écologie.Ainsi,lerôledelavégétationterrestrecomme
capteurdeCO2commenceàêtrediscuté.Cette discussionsepoursuitencoremaintenant
etsoulèvedesenjeuximportantsautantsurleplanscientifiquequesurleplanpolitique
etéconomique,commenousleverronsplusloindanslecours.Unélémentimportant
pourlacompréhensiondulienentreleCO2etlatempératureestapportéparlesanaly-
sesdescarottesglaciairesforéesauGroenlandetenAntarctique,enparticuliercellede
la station soviétique deVostok (figure 2). Dans cette carotte qui remonte jusqu’à
160 000 ansdans lepassé, la températureet leCO2sontétroitementcorrélés.Cela
démontrequeleCO2atmosphériquepeutamplifierlespetitesvariationsd’ensoleillement
(voirlecycledeMilankovitch,expliquédanslemodule2)etpeutfaireoscillerlaTerre
entredesétatsglaciairesetinterglaciaires.Aujourd’hui,denouvellescarottespermettent
6 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES
deremonterjusqu’à400 000 ansdanslepassépourcelledeVostok(figure 2),etmême
jusqu’à800 000 anspourcelledeDômeCduprojeteuropéenEpicadansl’Antarctique
Est(EPICAcommunitymembers,2004).CescarottesconfirmentlelienentreleCO2et
la température. Elles démontrent aussi que la concentration atmosphérique de CO2
actuellede380 partiesparmillion(ppm)dépasselargementlesconcentrationsatteintes
aucoursdesdernièrespériodesglaciairesetinterglaciaires.Eneffet,lemaximummesuré
pendantlespériodeschaudesinterglaciairessesitueautourde280 ppm,cequiéquivaut
àlaconcentrationdeCO2atmosphériquepréindustrielle,alorsqueleminimumdurant
lespériodesglaciairesestd’environ180 ppm.
Figure 2Lien entre le CO2 et la température durant les derniers 160 000 ans dans la carotte glaciaire de Vostok.
La signature de Deutérium est proportionnelle à la température.Source : J. M. Barnola et al., 1987. Nature, 329, p. 410.
DEU
TÉR
IUM
2 D(‰
)
Milliers d'années avant notre ère
0 40 80 120 160
-420
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-480
-490
-500
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240
220
200
180
CO
2 (pp
mv)
MODULE 1|INTRODUCTION7
Autourde1980,deuxgroupesdescientifiques,l’unaméricain,dirigéparJamesHansen,
etl’autreanglais,dirigéparTomWigleyetPhilJones,réalisentrespectivementdesétudes
qui expliquent le refroidissement de 1940-1970 par une combinaison de diminution
d’ensoleillementetd’augmentationd’aérosols,effettemporaireetlocalisédansl’hémi-
sphèreNord.Aprèsavoiranalyséungrandvolumededonnées,ilsdéduisentqu’entre
1960et1980ilyaeuunréchauffementde0,2 oC.
Aucoursdesannées1980,larepriseduréchauffementobservéde1880à1940devient
évidente.Lesannéeslespluschaudesdes130dernièresannéessesituenttoutesalors
danslesannées1980.Cettetendanceseconfirmeaucoursdesdeuxdécenniesqui
suivent.Lesannéeslespluschaudesmesuréesjusqu’en2005sontdansl’ordre :2005,
1998(uneannéeElNiñoexceptionnelle),2002,2003,2001et2004.
Figure 3 Température mondiale moyenne 1860-2002 en tant que déviation en degrés Celsius de la moyenne « normale » 1961-1990.
Le réchauffement de 1860 à 2002 interrompu par un léger refroidissement entre 1940 et 1970 apparaît clairement. Les mesures sont une moyenne de mesures sur terre et en mer, utilisant des bateaux et des bouées. Source : Hadley Centre, U.K. © Crown copyright 2003.
Années
0,6
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0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
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1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
8 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES
Pendantlesannées1980et1990,lamodélisationdeschangementsclimatiquesprofite
desavancéesdelascienceexpérimentaleetdel’informatiqueaupointquelesmodèles
actuelssontcapablesderetracerfidèlementdesvariationsclimatiquesquionteulieu
danslepassé.Deplusenplusd’élémentssontinclusdansl’explicationduclimat :les
gazàeffetdeserreautresqueleCO2,lerôledel’albédo,lerôledelacirculationocéa-
nique,lesrétroactionsaveclavégétation,leschangementsd’affectationdesterres,les
variationsde laconstantesolaire, l’effetde l’amoindrissementde lacouched’ozone,
celuidesaérosolsetainsidesuite.Desreconstructionsclimatiquesdupassé,comme
celleseffectuéesparMichalMannetsescollaborateursdel’UniversitéduMassachusetts
(Mannet al.,1998),témoignentdel’augmentationexceptionnelledelatempératureau
coursdescentdernièresannées(figure4).
Figure 4Courbe en « bâton de hockey » (hockey stick curve).
Cette courbe représente la température mondiale moyenne reconstruite à partir de différentes méthodes sur le dernier millénaire.
Dév
iatio
n de
late
mpé
ratu
re m
oyen
ne (˚
C)
Années
Mann et al. IncertitudeJones et al., scaled 1856-1980Esper et al., scaled 1856-1980Crowley and LoweryCrowley EBM
Long instrumentalInstrumental (Jones et al.)Huang et al., 2000Huang et al., cos-latitudeForages
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0,2
0
-0,2
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-1800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Dév
iatio
n de
late
mpé
ratu
re m
oyen
ne (˚
C)
Années
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0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Données mesurées / reconstructionsMann et al., 1999, avec invertitudesJones et al., 1856-1980Crowley and LoweryEsper et al., 1856-1980Mann et al., 2003 (forages)Mann et al., 2003 (forages)Mann et Jones avec incertitudesBriffa et et al., 1856-1980
Données mesurées / reconstructions Simulations
Crowley EBMBauer et al., EBMGerber et al., 1,5 CO2Gerber et al., 2,5 CO2
MODULE 1|INTRODUCTION9
Figure 5
Évolution des températures moyennes de surface depuis la dernière glaciation. Source : Folland et al., 1990.
Lapréoccupationquantaudangerd’unréchauffementclimatiqued’origineanthropique,
peucourantedanslesmilieuxscientifiquesjusqu’auxannées1970,adepuismenéla
communautéscientifiqueàs’unirpourfaireavancerl’étudedeschangementsclimatiques
etpourélaborerdesrecommandationsdestinéesauxdécideurs.Lapremièreconférence
Varia
tion
de te
mpé
ratu
re (˚
C)
Variations de la température de la Terredurant les 10 000 dernières années
Varia
tion
de te
mpé
ratu
re (˚
C)
Années
Années
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-2
-4
5 ˚C
4 ˚C
3 ˚C
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1 ˚C
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-1 ˚C
-8000 -4000 0 2000
2100
1000 1200 1400 1600 1800 2000
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0,5
0
-0,5
-1,0
Périodes chaudes
Dernière glaciation
Période chaude
médiévale
Petite âgeglaciaire
1998
Proj
ectio
n
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portantsurleclimatalieuàBoulder,auxÉtats-Unis,en1965,etuneimportanteétude
intituléeStudy of Man’s Impact onClimate(Étude de l’impact de l’humain sur le climat)
estpubliéeen1971.
Lafindesannées1970voitapparaîtrel’implicationdesgrandesorganisationsinterna-
tionales,enparticulierl’Organisationmétéorologiquemondiale(OMM) etleProgramme
des Nations unies pour l’environnement (PNUE), dans le dossier des changements
climatiques.En1979, l’OMMet lePNUEorganisentuneconférencemondialesur le
climat,àGenève,quiattire l’attentionsur l’augmentationde laconcentrationdeCO2
atmosphériqueetdesesrépercussionsfuturesainsiquesurlanécessitéd’intensifierla
recherche.Àlasuitedecetteconférence,leProgrammemondialderecherchesurle
climat(WorldClimateResearchProgramme)estcrééafindecoordonnerlarecherche
surplaninternational.
En1985,àl’initiativedel’OMM,duPNUEetduConseilinternationalpourlascience,a
lieuàVillach,enAutriche,uneimportanteconférenceàl’issuedelaquellelesparticipants
concluentqu’uncertainréchauffementestinévitable,peuimportelesmesuresquiseront
prisesàl’avenir,etrecommandentd’examinerlapossibilitéd’établiruntraitémondial
pourluttercontreleschangementsclimatiques.En1988,lorsdelaConférencemondiale
surl’atmosphèreenévolution,àToronto,lacoordinationinternationaledelarecherche
acquiertuncadreformel,sousl’égidedel’OMMetduPNUE;lerôledelasciencedes
changementsclimatiquescommesupportd’aideàladécisionestreconnu.Àl’issuede
cetteconférence,lesparticipantsparviennentàlaconclusionquelerisquedechange-
mentsclimatiquesestimportantetqu’uneactionimmédiateestindispensable.Lamême
annéeestmissurpiedleGrouped’expertsintergouvernementalsurl’évolutionduclimat
(GIEC)(IntergovernmentalPanelonClimateChangeouIPCC)quipubliesonpremier
rapportsurleclimaten1990.D’autresrapportssuivronten1995,2001et2007.En1990,
enconclusiondeladeuxièmeconférencemondialesurleclimat,àGenève,unappel
enfaveurd’unaccordinternationalsurlaréductiondesémissionsdeCO2estlancé.En
réponseàcetappel,laConvention-cadresurleschangementsclimatiques(CCNUCC)
(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChangeouUNFCCC)estsignéeen
1992,danslecadreduSommetdelaTerredeRiodeJaneiro,etdonnenaissanceen
1997auprotocoledeKyoto.
MODULE 1|INTRODUCTION11
Àl’instardesorganisationsinternationales,denombreusesinstancesnationales –com-
missionsd’enquête,comitésparlementaires,audiences,académiesscientifiques,socié-
tésroyalesetassociationsscientifiquesdisciplinaires –sesontpenchéessurlaquestion
deschangementsclimatiquesetontproduitaufildesansunequantitéconsidérablede
rapportsetdecommuniqués.Toutescesétudesaboutissentàdesconclusionsquisont
similairesàcellesduGIEC.
Lesujetdeschangementsclimatiquesestdevenuaufildutempsunenjeupolitique,
socialetéconomiquemajeur(EnvironnementCanada,2003;LaPresse,2007;Research
ontheScientificBasisforSustainability,2006;Weart,2003-2006).Leconsensusscien-
tifiques’estétabliautourdel’existencedechangementsclimatiquesetdurôledesgaz
àeffetdeserredansl’atmosphèreainsiquedesconséquencespréoccupantesdecette
évolution.
Beaucoupdequestionsbrûlantesseposentaujourd’hui :commentévolueraleclimat
danslefutur?Cetteévolutionsefera-t-elledemanièreprogressiveouobservera-t-on
desseuilscritiques?Commentlasociétéhumaineréduira-t-ellesesémissionsdegaz
àeffetdeserreetàquelrythme?Quelsserontlesimpactsdeschangementsclimatiques
surlafaune,lafloreetlasociétéhumaine?Commentcettesociétéhumainepourra-t-elle
s’adapteràunenvironnementchangeant?Nousaborderonstoutescesquestionsdans
lecoursENV 1110Changements Climatiques.Cependant,ilnefautpass’attendreày
trouver des réponses simples, car il s’agit d’une problématique complexe autant en
matièredesconnaissancesscientifiquesquesurleplandesenjeuxsociaux,politiques
etéconomiques.Néanmoins,cecoursvouspermettrademieuxcomprendrelesrouages
dusystèmeclimatiquedelaTerreetdesaisirdansleurcomplexitéetleurmultidimen-
sionnalitétouslesenjeuxliésàlaquestionclimatique.
12 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES
RÉFÉRENCES
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