Ca va chauffer fort sur les continents !

Ca va chauffer fort sur les continents !

19 décembre 2019 Par Cyril Pitrou

A moins de vouloir prendre le large sur un voilier, ce qui nous intéresse est de connaître les conséquences du réchauffement climatique sur les continents. Et malheureusement le réchauffement continental est beaucoup plus marqué…

Des continents plus chauds

Nous savons désormais que nous avons déjà signé pour 1.3C de réchauffement d’ici à la fin du siècle, rien qu’avec ce que nous avons déjà émis avant 2020. Mais ce que peu savent, c’est que le réchauffement sur les continents sera bien plus élevé que cela.

Sur la figure suivante, sont reportées les anomalies de température par rapport aux années 50.

Anomalies de température. Chaque courbe est de la même couleur que la zone géographique (sur les cartes à droite) sur laquelle la moyenne est calculée. Source : CSAS.org, Makiko Sato & James Hansen pages.

La courbe verte en haut correspond à la température globale moyenne, sur laquelle on constate qu’aujourd’hui le réchauffement moyen est environ de 1 degré. Puis sur la figure du milieu en jaune/rouge figurent la température moyenne des continents, et en bleu la température moyenne des océans. Le réchauffement moyen des continents est environ de 1.4C tandis que pour les océans il est autour de 0.7C. Quand on sait que les océans constituent 70% de la surface du globe, c’est tout à fait cohérent avec un réchauffement moyen de 1 degré (70% * 0.7 + 30% * 1.4 = 0.9 ).

Avec ces courbes, on serait tenté d’affirmer que dans le réchauffement actuel l’augmentation de température moyenne des continents est deux fois celle des océans, (1.4C = 2*0.7C), et par ailleurs 40% plus élevée que l’augmentation de température moyenne globale.

Cependant, prendre les années 50 comme référence pour calculer l’anomalie de température n’est pas une bonne chose, car l’humanité avait déjà modifié le climat à cette époque, via les premières émissions de gaz à effet de serre, et via l’émission d’aérosols. Il est plus rigoureux de prendre comme référence l’ère pré-industrielle, en pratique la fin du XIXème siècle. Le rapport du GIEC sur l’effet du réchauffement sur les terres fournit la figure suivante où sont superposées les courbes d’anomalies de température pour les terres et pour l’ensemble du globe.

Variation de température sur les terres (en gris), et en moyenne sur le globe (noir). Source : GIEC 2019.

Le GIEC rapporte une élévation de température moyenne d’environ 0.9 degré sur le globe, mais d’environ 1.5 degrés sur les continents uniquement, en accord avec la figure ci-dessus. Cependant, le rapport ne fournit pas la courbe de température pour les océans uniquement. Heureusement dans la publication de Wallace&Joshi (2018), on trouve le rapport entre l’élévation de température sur les continents, et celle sur les océans :

Rapport entre la température moyenne sur les continents, et la température moyenne sur les océans. Source : C J Wallace and M Joshi 2018 Environ. Res. Lett. 13 114011,

Les observations de ce rapport sont les courbes en points et en tirets, tandis que les prévisions obtenues à partir de modèles climatiques sont données en moyenne par la courbe noire continue, avec une dispersion représentée par la zone grisée (les modèles climatique ne donnent pas tous les mêmes résultats bien évidemment, la climatologie c’est compliqué !). Maintenant que le réchauffement climatique est bien amorcé, l’incertitude sur ce rapport diminue et il est autour de 1.7, c’est-à-dire le réchauffement des continents est en moyenne 70% plus élevé que celui des océans.

Plusieurs phénomènes

L’énergie apportée à l’océan par le forçage radiatif est allée pour les deux tiers environ dans l’océan supérieur (les 700 premiers mètres), puis pour le reste dans l’océan profond. En fait, l’essentiel de l’énergie apportée par le forçage radiatif des gaz à effet de serre est stocké dans les océans. Le réchauffement de l’atmosphère ne compte que pour environ 1% du stockage du surplus d’énergie thermique, tandis que l’océan en stocke environ 90%. Le temps de diffusion de l’énergie thermique vers l’océan profond est par ailleurs un phénomène lent.

On pourrait penser que si l’océan se réchauffe moins c’est à cause de sa capacité à transporter la chaleur en profondeur grâce aux déplacements verticaux d’eau, tandis que dans la croute continentale ce transport doit se faire plus lentement par conduction. Ainsi l’océan évacuerait en permanence vers les profondeurs l’énergie emmagasinée afin de limiter son réchauffement, ce qui expliquerait sa plus basse température.

On pourrait également penser plus simplement que le réchauffement plus lent de l’océan vient du fait que la capacité calorifique de l’océan (la capacité à stocker de l’énergie thermique) est plus élevée que pour la croute continentale. En effet la capacité calorifique de l’eau (4 kJ/kg/K) est largement supérieure à celle des continents (1 kJ/kg/K) .

Ces deux facteurs contribuent, mais les raisons pour lesquelles les continents se réchauffent plus que les océans sont plus complexes. En effet, même une fois que le régime permanent est atteint, c’est-à-dire que le réchauffement final est atteint pour un certain forçage radiatif, les modèles climatiques indiquent que des différences entre le réchauffement moyen de l’océan et celui des continents vont persister. D’après Sutton et al. (2007), le rapport entre l’anomalie de température des continents et celle des océans va certes diminuer sur le très long terme à mesure que l’océan se réchauffe dans sa globalité, mais il va se stabiliser à une valeur environ 10% plus basse que celle obtenue juste après le forçage radiatif. Pour faire simple, si le forçage radiatif conduit à un surchauffage des continents d’un facteur 1.7 par rapport aux océans, sur le très long terme il ne sera plus que d’environ 1.5. L’inertie liée à la grande capacité calorifique des océans ne peut donc être entièrement responsable des écarts entre continents et océans. C’est donc que les océans disposent d’un moyen pour évacuer de la chaleur que les continents n’ont pas.

La Terre transpire

Une partie de la chaleur reçue par les océans est utilisée pour évaporer l’eau et former les nuages. Un excès d’énergie reçue va induire une augmentation de l’évaporation. Or changer de l’eau en vapeur nécessite beaucoup d’énergie. Selon Sutton et al. (2007), une partie non négligeable de l’excès de chaleur reçue par les océans sert donc tout simplement à former plus de vapeur, et l’océan aura alors moins besoin de se réchauffer pour évacuer le surplus en rayonnant dans les infrarouges. Sur les continents, le même phénomène d’évaporation peut être présent, mais il va dépendre du taux d’humidité. Une zone sèche n’aura que peu d’eau à évaporer et va donc devoir tout évacuer en infrarouges en se réchauffant très fortement, tandis que les zones humides vont pouvoir fonctionner comme la surface des océans, et évaporer plus d’eau.

Le phénomène est très semblable à la sudation. Pour garder une température de 37C, le corps humidifie sa surface externe, et utilise le trop plein de chaleur pour évaporer de l’eau. Les terres qui ne peuvent pas suer sont condamnées à surchauffer, comme l’absence d’hydratation vous condamne à l’hyperthermie en pleine canicule.

Pour être tout à fait honnête, l’explication donnée ci-dessus est encore trop simpliste. Pour expliquer la différence de température dans la couche d’air au dessus des océans et des continents, on ne peut se contenter de cette explication et il faut prendre l’ensemble des interactions entre les océans, les continents et l’atmosphère, pour rendre compte du phénomène. D’après Byrne & O’Gorman (2018), les différences d’humidité entre l’air au dessus de l’océan et l’air au dessus des continents sont cruciales. L’air très humide au dessus des océans circule vers les continents, et c’est en abaissant son taux d’humidité qu’il libère de la chaleur qui réchauffe l’atmosphère au dessus des continents. Il y a donc une relation complexe entre chauffage des océans, taux d’humidité et circulation de l’air, si bien que le phénomène de réchauffement accentué des continents ne peut vraiment être complètement compris que dans le cadre des modèles climatiques prenant en compte toute la richesse des phénomènes physico-chimiques.

Disparités régionales

Quoiqu’il en soit, la conséquence dramatique est que les zones sèches devraient subir plus de réchauffement que les zones humides. On observe sur les cartes suivantes la disparité du réchauffement à la surface des continents dans deux scenarios de réchauffement.

A gauche le scenario où tout est fait pour limiter le réchauffement, et à droite celui où on ne fait rien. En haut les changements de température moyenne locale, et en bas les changements de précipitations. Source : GIEC AR5.

On constate bien que c’est sur les continents que nous allons rotir ! Il est encore plus intéressant de regarder comment les températures maximales dans certaines zones du globe vont varier en fonction du réchauffement global moyen.

Augmentation des températures maximales en fonction de l’augmentation de la température moyenne, pour diverses régions du globe. Source : Seneviratne et al. Nature, 529, p477–483 (2016)

Sur ce graphe on a tracé l’augmentation des maximales journalières en fonction de l’augmentation moyenne de température. Pour nous aider, cette augmentation des températures moyennes a également été reliée à notre total d’émissions de carbone. Aujourd’hui nous avons déjà émis 2100 GtCO2 ce qui correspond à environ 570 GtC. On voit donc sur ces graphes une nouvelle fois que cela correspond à un réchauffement moyen à venir d’environ 1.3 degrés. Et pour le pourtour méditerranéen (le graphe en haut à gauche), cela correspond à une augmentation des maximales journalières de 2 degrés déjà ! La canicule de 2003 va devenir la norme.

On voit également dans le scenario rouge, qui est celui où on ne ferait rien pour réduire nos émissions, que ces maximales journalières évolueraient vers des valeurs catastrophiques. Lorsque le réchauffement global moyen sera de 4 degrés, les maximales auront augmenté de plus de 6 degrés dans cette zone là, et ce n’est pas beaucoup plus réjouissant pour le Brésil ou les Etats-Unis. Quant à l’Arctique, les maximales en été vont s’envoler.

Ceux qui ont investi dans de grands domaines viticoles dans le Bordelais n’investissent clairement pas pour léguer ce patrimoine à leurs enfants, encore moins à leurs petits enfants. D’ici à la fin du siècle, le vin de Bordeaux aura perdu de sa superbe, et cela dans le meilleur des cas où on arrivera encore à faire du vin dans cette région. Gouverner, c’est prévoir, et investir, c’est lire les rapports du GIEC.

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Image par Marion Wunder de Pixabay.