Pour participer au débat actuel sur le réchauffement climatique et pour ceux qui sont en délicatesse avec la langue anglaise. Traduction (oups, gros travail!) par mes soins d'un article de  "CarbonBrief" Qui balaie bien des objections des climato-sceptiques.

'ampleur de la contribution humaine au réchauffement climatique moderne est un sujet très débattu dans les cercles politiques, en particulier aux États-Unis.

Lors d'une récente audition du Congrès, Rick Perry, le secrétaire américain à l'énergie, a fait remarquer que " dire que 100% du réchauffement de la planète est dû à l'activité humaine est tout simplement indéfendable".

Cependant, les études sur la contribution de l'homme moderne au réchauffement sont assez explicites. Les émissions et les activités humaines sont à l'origine de 100 % du réchauffement observé depuis 1950, selon le cinquième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC).

Carbon Brief examine ici comment chacun des principaux facteurs agissant sur le climat de la Terre influencerait les températures isolément - et comment leurs effets combinés prédisent presque parfaitement les changements à long terme des températures mondiales.

L'analyse de Carbon Brief le révèle:

Depuis 1850, presque tout le réchauffement à long terme s'explique par les émissions de gaz à effet de serre et d'autres activités humaines.

 Si les émissions de gaz à effet de serre étaient les seules à provoquer le réchauffement de la planète, on aurait un réchauffement environ un tiers plus important que ce qui s'est réellement produit. Ils sont compensés par le refroidissement à partir d'aérosols atmosphériques produits par l'homme.

On prévoit que, les aérosols diminuant considérablement d'ici 2100, le réchauffement total se rapprochera du réchauffement du aux seuls gaz à effet de serre.

Il est peu probable que la variabilité naturelle du climat terrestre joue un rôle majeur dans le réchauffement à long terme.

Quel sont les causes du réchauffement du aux activités humaines?

Dans son cinquième rapport d'évaluation de 2013, le GIEC a indiqué dans son rapport à l'intention des décideurs politiques qu'il est "extrêmement probable que plus de la moitié de l'augmentation observée de la température moyenne de la surface du globe" entre 1951 et 2010 a été causée par l'activité humaine. Par " extrêmement probable ", il faut comprendre qu'il y a entre 95 % et 100 % de probabilité que plus de la moitié du réchauffement moderne soit attribuable aux humains.

Cette affirmation quelque peu alambiquée a souvent été interprétée, à tort, comme signifiant que la responsabilité humaine dans le réchauffement moderne se situe entre 50% et 100%. En fait, comme l'a souligné le Dr Gavin Schmidt de la NASA, l'hypothèse implicite du GIEC est que les humains sont responsables d'environ 110% du réchauffement observé (de 72% à 146%), avec des facteurs naturels isolés conduisant à un léger refroidissement au cours des 50 dernières années.

De même, la récente quatrième évaluation climatique nationale aux États-Unis a révélé qu'entre 93% et 123 % du réchauffement observé entre 1951 et 2010 était dûs aux activités humaines.

Ces conclusions ont entraîné une certaine confusion. Comment plus de 100 % du réchauffement observé pourrait être attribuable à l'activité humaine ? Une contribution humaine supérieure à 100% est possible parce que le changement climatique naturel associé aux volcans et à l'activité solaire aurait très probablement entraîné un léger refroidissement au cours des 50 dernières années, compensant en partie le réchauffement lié aux activités humaines.

Les facteurs qui changent le climat.

Les scientifiques mesurent les divers facteurs qui influent sur la quantité d'énergie qui atteint et demeure dans l’environnement terrestre. Ils sont appelés facteurs radiatifs.

Ces facteurs comprennent les gaz à effet de serre, qui emprisonnent la chaleur sortante, les aérosols - provenant à la fois des activités humaines et des éruptions volcaniques - qui réfléchissent la lumière solaire entrante et influencent la formation des nuages, les changements dans la production solaire, les changements dans la réflectivité de la surface de la Terre associés à l'utilisation des sols et de nombreux autres facteurs.

Pour évaluer le rôle de chaque facteur dans les changements de température observés, Carbon Brief a adapté un modèle statistique simple du climat développé par le Dr Karsten Haustein et ses collègues de l'Université d'Oxford et de l'Université de Leeds. Ce modèle établit la relation entre les facteurs climatiques humains et naturels et la température qui correspond le mieux aux températures observées, à la fois à l'échelle planétaire et sur les seules surfaces terrestres.

La figure ci-dessous montre le rôle estimé de chaque facteur climatique dans l'évolution des températures de surface de la planète depuis le début des enregistrements en 1850 - y compris les gaz à effet de serre (ligne rouge), les aérosols (bleu foncé), l'utilisation du sol (bleu clair), l'ozone (rose), le soleil (jaune) et les volcans (orange).

Les points noirs montrent les températures observées dans le projet de température de surface de la Terre à Berkeley, tandis que la ligne grise montre le réchauffement estimé par la combinaison de tous les différents types de facteurs.

Températures moyennes globales à la surface de la Terre de Berkeley (points noirs) et influence modélisée de différents facteurs radiatifs (lignes colorées), ainsi que la combinaison de tous les facteurs (ligne grise) pour la période de 1850 à 2017. Voir les méthodes à la fin de l'article pour plus de détails. Cartographie par Carbon Brief à l'aide de Highcharts.

La combinaison de tous les facteurs radiatifs correspond généralement assez bien aux changements à plus long terme des températures observées. Il y a une certaine variabilité d'une année à l'autre, principalement en raison des événements El Niño, qui n'est pas motivée par des changements dans les facteurs. Il y a aussi des périodes entre 1900-1920 et 1930-1950 où des écarts plus importants sont évidents entre le réchauffement prévu et observé, tant dans ce modèle simple que dans des modèles climatiques plus complexes.

Le graphique montre que, de tous les facteurs radiatifs analysés, seules les augmentations des émissions de gaz à effet de serre produisent l'ampleur du réchauffement observé au cours des 150 dernières années.

Si les émissions de gaz à effet de serre à elles seules réchauffaient la planète, on s'attendrait à un réchauffement environ au tiers plus important que ce qui s'est réellement produit.

Quels rôles jouent donc tous les autres facteurs?

Le réchauffement supplémentaire causé par les gaz à effet de serre est compensé par l'anhydride sulfureux et d'autres produits de la combustion des combustibles fossiles qui forment des aérosols atmosphériques. Les aérosols présents dans l'atmosphère réfléchissent à la fois le rayonnement solaire entrant dans l'espace et augmentent la formation de nuages réfléchissants élevés qui refroidissent la Terre.

L'ozone est un gaz à effet de serre de courte durée qui emprisonne la chaleur et réchauffe la Terre. L'ozone n'est pas émis directement, mais se forme lorsque le méthane, le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote et les composés organiques volatils se décomposent dans l'atmosphère. L'augmentation de l'ozone est directement attribuable aux émissions anthropiques de ces gaz.

Dans la haute atmosphère, les réductions de l'ozone associées aux chlorofluorocarbures (CFC) et à d'autres halocarbures appauvrissant la couche d'ozone ont eu un effet de refroidissement modeste. Les effets nets des changements combinés de l'ozone atmosphérique inférieur et supérieur ont modérément réchauffé la Terre de quelques dixièmes de degré.

Les changements dans l'utilisation du sol altèrent la réflectivité de la surface terrestre. Par exemple, le remplacement d'une forêt par un champ augmentera généralement la quantité de lumière solaire réfléchie dans l'espace, en particulier dans les régions enneigées. L'effet climatique net des changements d'utilisation des terres depuis 1850 est un refroidissement modeste.

Les volcans ont un effet de refroidissement à court terme sur le climat en raison de l’injection d'aérosols sulfatés dans la stratosphère, où ils peuvent rester en altitude pendant quelques années, reflétant la lumière solaire dans l'espace. Cependant, une fois que les sulfates remontent à la surface, l'effet de refroidissement des volcans disparaît. La ligne orange montre l'impact estimé des volcans sur le climat, avec de fortes pointes à la baisse des températures allant jusqu' à 0,4°C associées aux grandes éruptions.

Enfin, l'activité solaire est mesurée par les satellites au cours des dernières décennies et estimée sur la base du dénombrement des taches solaires dans un passé plus lointain. La quantité d'énergie solaire qui atteint la Terre fluctue modestement sur un cycle d'environ 11 ans. Il y a eu une légère augmentation de l'activité solaire globale depuis les années 1850, mais la quantité d'énergie solaire supplémentaire qui atteint la Terre est faible comparativement aux autres facteurs radiatifs examinés.

Au cours des 50 dernières années, l'énergie solaire qui atteint la Terre a en fait légèrement diminué, tandis que les températures ont augmenté de façon spectaculaire.

Les facteurs humains correspondent au réchauffement observé.

La précision de ce modèle dépend de l'exactitude des estimations du facteur radiatif. Certains types de facteur radiatif comme celui des concentrations atmosphériques de CO2 peuvent être mesurés directement et présentent des incertitudes relativement faibles. D'autres, comme les aérosols, sont sujets à des incertitudes beaucoup plus grandes en raison de la difficulté de mesurer avec précision leurs effets sur la formation des nuages.

Ces facteurs sont pris en compte dans la figure ci-dessous, qui montre les facteurs naturels combinés (ligne bleue) et les facteurs humains (ligne rouge) ainsi que les incertitudes que le modèle statistique associe à chacun d'eux. Ces zones ombragées sont basées sur 200 estimations différentes de facteurs radiatifs, y compris des recherches qui tentent d'estimer une gamme de valeurs pour chacune. Les incertitudes liées aux facteurs humains augmentent après 1960, surtout en raison de l'augmentation des émissions d'aérosols après 1960.

Températures moyennes globales à la surface de la Terre de Berkeley (points noirs) et influence modélisée de tous les facteurs radiatifs combinés naturels (ligne bleue) et humains (ligne rouge) avec leurs incertitudes respectives (zones ombragées) pour la période de 1850 à 2017. La combinaison de tous les facteurs naturels et humains (ligne grise) est également montrée. Voir les méthodes à la fin de l'article pour plus de détails. Cartographie par Carbon Brief à l'aide de Highcharts.

Dans l'ensemble, le réchauffement associé à tous les facteurs humains concorde assez bien avec le réchauffement observé, montrant qu'environ 104% du total depuis le début de la période "moderne" en 1950 provient des activités humaines (et 103% depuis 1850), ce qui est similaire à la valeur rapportée par le GIEC. Les facteurs naturels combinés présentent un refroidissement modeste, principalement dû aux éruptions volcaniques.

Le modèle statistique simple utilisé pour cette analyse par Carbon Brief diffère des modèles climatiques beaucoup plus complexes généralement utilisés par les scientifiques pour évaluer l'empreinte humaine sur le réchauffement. Les modèles climatiques ne se contentent pas seulement de relier les divers facteurs aux températures observées. Les modèles climatiques intègrent également les variations de température dans l'espace et dans le temps, et peuvent prendre en compte l'efficacité différente des facteurs radiatifs dans différentes régions de la Terre.

Cependant, lorsqu'on analyse l'impact de différents facteurs sur les températures planétaires, les modèles climatiques complexes obtiennent généralement des résultats semblables à ceux de simples modèles statistiques. La figure ci-dessous, tirée du cinquième rapport d'évaluation du GIEC, montre l'influence de différents facteurs sur la température pour la période 1950 à 2010. Les températures observées sont indiquées en noir, tandis que la somme des facteurs humains est indiquée en orange.

Figure TS10 du cinquième rapport d'évaluation du GIEC. Les températures observées proviennent de HadCRUT4. Les GES sont tous des gaz à effet de serre bien mélangés, l'ANT est le total des facteurs humains, l'OA est le facteur humain, à l'exception des gaz à effet de serre (surtout les aérosols), le NAT est le facteur naturel (solaire et volcanique), et la variabilité interne est une estimation de l'impact potentiel des cycles océaniques multidécennaux et de facteurs similaires. Les barres d'erreur affichent des incertitudes d'un seul signe pour chacune. Source: GIEC.

Cela suggère que les facteurs humains à eux seuls auraient entraîné environ 110 % du réchauffement observé. Le GIEC a également inclus dans les modèles l'ampleur estimée de la variabilité interne sur cette période, ce qui, selon eux, est relativement faible et comparable à celle des facteurs naturels.

Comme le dit le professeur Gabi Hegerl de l'Université d'Edimbourg, professeur Gabi Hegerl, à Carbon Brief:

Les terres se réchauffent plus rapidement.

Les températures terrestres se sont réchauffées considérablement plus rapidement que les températures moyennes de la planète au cours du siècle dernier, atteignant environ 1,7°C au-dessus des niveaux préindustriels ces dernières années. L'enregistrement de la température terrestre remonte aussi plus loin dans le temps que l'enregistrement de la température mondiale, bien que la période antérieure à 1850 soit sujette à des incertitudes beaucoup plus grandes.

Les facteurs radiatifs humains et naturels peuvent être appariés aux températures du sol à l'aide du modèle statistique. L'ampleur des facteurs humains et naturels différera un peu entre les températures de la terre et celles du globe. Par exemple, les éruptions volcaniques semblent avoir une plus grande influence sur le sol, car les températures du sol sont susceptibles de réagir plus rapidement aux changements rapides des facteurs.

La figure ci-dessous montre la contribution relative de chaque facteur radiatif aux températures du sol depuis 1750.

Températures moyennes de la surface terrestre de Berkeley Earth (points noirs) et influence modélisée de différents facteurs radiatifs (lignes colorées), ainsi que la combinaison de tous les facteurs (ligne grise) pour la période de 1750 à 2017. Cartographie par Carbon Brief à l'aide de Highcharts.

La combinaison de tous les facteurs correspond généralement assez bien aux températures observées, la variabilité à court terme autour de la ligne grise étant principalement due aux phénomènes El Niño et La Niña. Il y a une plus grande variation des températures avant 1850, ce qui reflète les incertitudes beaucoup plus grandes dans les registres d'observation qui remontent à si loin.

Il y a encore une période vers 1930 et 1940 où les observations dépassent les prévisions du modèle, bien que les différences soient moins prononcées que dans les températures mondiales et que la divergence 1900-1920 soit absente dans les registres fonciers.

Les éruptions volcaniques survenues à la fin des années 1700 et au début des années 1800 se distinguent nettement dans les registres fonciers. L'éruption du Mont Tambora en Indonésie en 1815 a peut-être refroidi les températures des terres de 1,5°C, bien qu'à l'époque, les records étaient limités à certaines parties de l'hémisphère Nord et il est donc difficile de tirer des conclusions fermes sur les impacts planétaires. En général, les volcans semblent refroidir la température des terres de près de deux fois plus que les températures globales.

Que pourrait-il se passer à l'avenir?

Carbon Brief a utilisé le même modèle pour projeter les changements de température futurs associés à chaque facteur. La figure ci-dessous montre les observations jusqu'en 2017, ainsi que les facteurs radiatifs futurs après 2017 à partir du RCP6.0, un scénario de réchauffement futur moyen à élevé.

Températures moyennes globales à la surface de la Terre de Berkeley (points noirs) et influence modélisée de différents facteurs radiatifs (lignes colorées) pour la période de 1850 à 2100. Forcages après 2017 tirés de RCP6.0. Cartographie par Carbon Brief à l'aide de Highcharts.

Lorsqu'il est fourni avec les facteurs radiatifs pour le scénario RCP6.0, le modèle statistique simple montre un réchauffement d'environ 3C d'ici 2100, presque identique au réchauffement moyen constaté par les modèles climatiques.

On s'attend à ce que le facteur radiatif du CO2 continue d'augmenter si les émissions augmentent. Les aérosols, par contre, devraient atteindre un sommet aux niveaux actuels et diminuer considérablement d'ici 2100, en grande partie en raison des préoccupations relatives à la qualité de l'air. Cette réduction des aérosols améliorera le réchauffement global, en rapprochant le réchauffement total de tous les facteurs radiatifs du réchauffement causé par les gaz à effet de serre. Les scénarios RCP ne supposent pas d'éruptions volcaniques futures spécifiques, car le calendrier de ces éruptions est inconnu, tandis que la production solaire poursuit son cycle de 11 ans.

Cette approche peut également s'appliquer aux températures du sol, comme le montre la figure ci-dessous. Ici, les températures terrestres sont indiquées entre 1750 et 2100, avec des facteurs post-2017 également à partir de RCP6.0.

Températures moyennes de la surface terrestre de Berkeley Earth (points noirs) et influence modélisée de différents facteurs radiatifs (lignes colorées) pour la période de 1750 à 2100. Facteurs après 2017 tirés de RCP6.0. Cartographie par Carbon Brief à l'aide de Highcharts.

On s'attend à ce que le sol se réchauffe environ 30 % plus rapidement que l'ensemble de la planète, car le taux de réchauffement des océans est amorti par l'absorption de la chaleur des océans. C'est ce que montrent les résultats du modèle, où la terre se réchauffe d'environ 4C en 2100 par rapport à 3C globalement dans le scénario RCP6.0.

Il existe un large éventail de scénarios de réchauffement futur possible à partir de différents scénarios de PCR et de valeurs différentes pour la sensibilité du système climatique, mais tous montrent une tendance similaire à la baisse des émissions futures d'aérosols et un rôle plus important pour le facteur des gaz à effet de serre dans les températures futures.

Le rôle de la variabilité naturelle.

Bien que les facteurs naturels causés par le soleil et les volcans ne semblent pas jouer un grand rôle dans le réchauffement à long terme, il existe également une variabilité naturelle associée aux cycles océaniques et aux variations de l'absorption de la chaleur par les océans.

Étant donné que la grande majorité de l'énergie emprisonnée par les gaz à effet de serre est absorbée par les océans plutôt que par l'atmosphère, les changements dans le taux d'absorption de la chaleur des océans peuvent potentiellement avoir d'importantes répercussions sur la température de surface. Certains chercheurs ont fait valoir que les cycles multidécennaux, comme l'oscillation multi-décennale de l'Atlantique (AMO) et l'oscillation décennale du Pacifique (PDO), peuvent jouer un rôle dans le réchauffement à une échelle décennale.

Bien que les facteurs humains expliquent tout le réchauffement à long terme, il y a certaines périodes précises qui semblent s'être réchauffées ou refroidies plus rapidement qu'on ne peut l'expliquer d'après nos meilleures estimations du facteur radiatif. Par exemple, le manque d'appariement entre l'estimation fondée sur le facteur radiatif et les observations au milieu des années 1900 pourrait être la preuve d'un rôle pour la variabilité naturelle au cours de cette période.

Un certain nombre de chercheurs ont examiné la possibilité que la variabilité naturelle ait une incidence sur les tendances à long terme du réchauffement. Ils ont constaté qu'il joue généralement un rôle limité. Par exemple, Markus Huber et Reto Knutti, de l'Institute for Atmospheric and Climate Science (IAC) à Zurich, ont trouvé une contribution maximale possible de la variabilité naturelle d'environ 26% (+/- 12%) au cours des 100 dernières années et de 18% (+/- 9%) au cours des 50 dernières années.

Knutti dit à Carbon Brief:

« Nous ne pouvons jamais totalement exclure que la variabilité naturelle soit plus grande que nous ne le pensons actuellement. Mais c'est un argument faible: vous ne pouvez bien sûr jamais exclure l'inconnu. La question est de savoir s'il y a des preuves solides. Et la réponse est non, à mon avis.

Les modèles décrivent une variabilité à court terme de la température à peu près juste. A long terme, nous ne pouvons pas être sûrs parce que les observations sont limitées.

Même si l'on a constaté que les modèles sous-estimaient la variabilité interne d'un facteur trois, il est extrêmement improbable [moins de 5 % de chances] que la variabilité interne produise une tendance aussi grande que celle observée. »

De même, le Dr Martin Stolpe et ses collègues, également à l'IAC, ont récemment analysé le rôle de la variabilité naturelle multidécennale dans les océans Atlantique et Pacifique. Ils ont constaté que "moins de 10 % du réchauffement planétaire observé au cours de la seconde moitié du XXe siècle est dû à la variabilité interne de ces deux bassins océaniques, ce qui renforce l'attribution de la plus grande partie du réchauffement observé aux facteurs anthropiques".

La variabilité interne joue probablement un rôle beaucoup plus important dans les températures régionales. Par exemple, en produisant des périodes exceptionnellement chaudes dans l'Arctique et aux États-Unis dans les années 1930. Toutefois, son rôle d'influence sur les changements à long terme des températures de surface semble limité.

Conclusion.

Bien qu'il y ait des facteurs naturels qui influent sur le climat de la Terre, l'influence combinée des volcans et des changements dans l'activité solaire aurait entraîné un refroidissement plutôt qu'un réchauffement au cours des 50 dernières années.

Le réchauffement de la planète observé au cours des 150 dernières années correspond presque parfaitement à ce que l'on observe des émissions de gaz à effet de serre et d'autres activités humaines, tant dans le modèle simple examiné ici que dans les modèles climatiques plus complexes. La meilleure estimation de la contribution humaine au réchauffement moderne est d'environ 100 %.

Certaines incertitudes subsistent en raison du rôle de la variabilité naturelle, mais les chercheurs suggèrent que les fluctuations océaniques et des facteurs similaires ne sont probablement pas la cause de plus d'une petite fraction du réchauffement climatique moderne.