Les modèles du climat sous-estimeraient-ils le réchauffement climatique induit par les activités humaines ?

Xavier Fettweis

Nous avons demandé au Prf. Fettweis (https://obsant.eu/xavier-fettweis/ ) de lire pour nous la dernière publication de J. Hansen de 2022 : Global warming in the pipeline.

Alors que cela fait plusieurs décennies que les climatologues tirent la sonnette d’alarme (le 1er rapport du GIEC date de 1990), le Président Emmanuel Macron se demandait il y a quelques semaines de savoir « Qui aurait pu prédire la crise climatique de cet été ? », en prétextant avoir dit cela pour insister que les changements climatiques observés cet été seraient pires que ceux prévus. Tout récemment, un article scientifique paru dans Earth System Dynamics suggérait qu’il faudrait considérer la fourchette haute des prévisions du GIEC pour être en accord avec les observations en France de ces deux dernières décennies. Par conséquence, il est tout à fait légitime de se poser la question : et si on sous-estimait les changements climatiques à venir ?

Pour réaliser des projections futures, les climatologues disposent de modèles du climat forcés par des scénarios de concentration de gaz à effet de serre, émissions d’aérosols, … Ces modèles sont conçus pour représenter au mieux le climat moyen observée (par exemple la période 1981-2010) et grâce aux observations, il est très facile de savoir si on a un modèle fiable ou pas pour une région donnée. Mais, même si un modèle est capable de bien représenter le climat actuel en moyenne, il est beaucoup plus difficile d’évaluer sa capacité à simuler des changements climatiques surtout pour des concertations de gaz à effet de serre non encore observées jusque maintenant. C’est pourquoi les climatologues ont introduit la notion de sensibilité climatique à l’équilibre (ECS en anglais pour Equilibirum Climate Sensibility) d’un modèle qui, pour faire simple, est le taux de réchauffement simulé par le modèle pour un doublement de la concentration de CO2 (560ppm) par rapport à la concentration pré-industrielle (280ppm). En moyenne, la sensibilité climatique des modèles est de +3°C pour un doublement de CO2, avec toutefois des modèles, dits « réchauffistes », ayant une ECS allant jusque +4.5°C et d’autres modèles plus conservateurs avec une ECS de +1.5°C. Ces modèles capables de reproduire le réchauffement global actuellement observé depuis 1850 (+1.2°C en 2022) ont alors permis au GIEC d’évaluer l’impact radiatif des différentes conséquences des activités humaines dont en particulier les émissions d’aérosols (c’est-à-dire les petites particules de pollution comme les fameux PM10). Ces aérosols ont un rôle refroidissant très important en réfléchissant les rayons du soleil et en favorisant la formation de nuages bas ou brouillards réfléchissant aussi les rayons du soleil. Sans l’effet de ces aérosols émis par les activités humaines, le réchauffement climatique observé serait beaucoup (entre 20 et 50%) plus important.

Comme la concentration de CO2 actuellement observé en 2022 est de 420ppm, il n’est pas encore possible d’évaluer si une ECS de +3°C est robuste ou pas même si c’est la moyenne des modèles climatiques. Par contre dans le lointain passé, il y a eu de telles hausses de CO2 (à cause d’éruptions volcaniques) que Hansen et al. 2022 ont récemment exploitées pour estimer une ECS de +4°C sur base de la hausse de température estimée à cette époque à l’aide de carottes de glace prélevées en Antarctique. Cela suggérerait qu’une ECS de +3°C sous-estimerait le réchauffement climatique et que seuls les modèles réchauffistes avec une ECS de +4°C devraient dorénavant être considérés. Si on utilise seulement les modèles avec une ECS de +4°C pour reconstruire la hausse de température observée, cela suggérerait que l’effet refroidissant des aérosols est plus important que ce que l’on estimait jusqu’à présent pour coller aux observations. Or , s’il y a bien quelques choses qui est entrain de diminuer aujourd’hui, ce sont les émissions de ces fameux aérosols car ils sont directement dangereux pour l’homme à cause de leur effet sur notre système respiratoire. En Europe par exemple, il fait maintenant beaucoup plus lumineux qu’avant principalement parce que nos émissions d’aérosols ont diminués drastiquement depuis les années 2000. Idem en Chine dont les grandes villes sont en permanence noyées dans un brouillard de pollution, de grands efforts sont actuellement réalisés pour réduire ces émissions d’aérosols. Une ECS sous-estimée par les modèles cumulé à une réduction drastique des émissions d’aérosols suggérerait que l’augmentation de la température dans les prochaines décennies devrait être revue à la hausse et, en tout cas, que les projections climatiques actuelles basées sur la moyenne des modèles ne sous-estiment certainement pas le réchauffement que l’on aura dans les prochaines décennies.

Autre sous-estimation probable des changements climatiques : les changements dans la circulation atmosphérique (c’est-à-dire la position des dépressions et anticyclones) qui sont probablement aussi sous-estimés par les modèles du climat. Au Groenland par exemple, on observe depuis les années 2000 de plus en plus d’anticyclones en été centrés sur la calotte polaire à la place d’avoir une dépression apportant froid et chutes de neige. Ces anticyclones apportent avec eux de l’air tropical et un temps ensoleillé et sec qui emballe la fonte de la calotte, à tel point qu’ils sont responsables d’environ la moitié de l’augmentation de la fonte de la calotte observée depuis les années 2000. L’autre moitié est évidemment la conséquence directe de la hausse des températures en Arctique. Si on continue a avoir des anticyclones en été sur le Groenland à la place de dépressions, il faudra alors multiplier par deux les projections futures de fonte de la calotte car les modèles de climat ne suggèrent pas ces changements de circulation 1. Malheureusement, comme on observe ces changements que depuis une 20 aine d’années, il est encore trop tôt pour affirmer que les modèles du climat se trompent car il y a toujours une possibilité que ces anticyclones plus fréquents en été ne soient simplement que le résultat de la variabilité naturelle du climat (et non une conséquence imprévue du réchauffement climatique) et qu’on revienne vers une circulation atmosphérique plus normale dans les prochains étés. En Europe, on observe aussi ce genre de changements avec un Anticyclone des Açores qui remonte beaucoup plus au nord en été que prévu depuis quelques années. Ceci explique d’ailleurs pourquoi nos derniers étés sont plus secs, plus ensoleillés et plus chauds que ce que la moyenne des modèles du GIEC prévoit pour cette décennie. Là encore, les modèles ne prévoient pas une telle remontée de l’Anticyclone des Açores aussi rapidement qu’observée. Malheureusement ici, il est beaucoup plus difficile d’évaluer dans le passé si de tels changements ont eu lieux lorsque le CO2 a augmenté (à cause d’éruptions volcaniques). Par conséquence, ces changements dans la circulation générale de l’atmosphère qu’on observe depuis une 20aine d’année restent une question ouverte en climatologie qui pourrait, s’ils se confirment dans les prochaines années, emballer les impacts du réchauffement climatique dans certaines régions comme en Europe.

Un réchauffement climatique sous-estimé par les modèles et des changements de la circulation atmosphérique non simulés par les modèles du climat suggèrent qu’il est plus que probable que les projections climatiques actuellement disponibles sous-estimeraient ce qui pourrait nous attendre dans les prochaines décennies et donc qu’on suivrait le pire des scénarios du GIEC voir d’avantage dans certaines régions. Évidement, à nous de nous arranger pour ne pas suivre cette trajectoire jusqu’à la fin du siècle en réduisant notre consommation énergétique (fossile) tout en passant aux énergies renouvelables.


1 : Référence : Delhasse, A, Hanna, E, Kittel, C, Fettweis, X. Brief communication: CMIP6 does not suggest any atmospheric blocking increase in summer over Greenland by 2100. Int J Climatol. 2021; 41: 2589– 2596. https://doi.org/10.1002/joc.6977



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