Le climat du futur et l'empreinte humaine
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Science, climat et société
Lire les climats passés, attribuer le réchauffement actuel
Aucun thermomètre n'existait il y a 100 000 ans. Pourtant, on connaît la température et la composition de l'atmosphère de cette époque avec une bonne précision. La raison : la nature a conservé des archives, et les scientifiques ont appris à les lire.
Les archives du climat
| Archive | Ce qu'elle enregistre | Portée dans le temps |
|---|---|---|
| Carottes de glace (Antarctique, Groenland) | Bulles d'air fossiles : composition directe de l'atmosphère ancienne. Rapport isotopique de la glace : température de formation | Jusqu'à environ 800 000 ans |
| Sédiments marins (coquilles de foraminifères) | Rapport isotopique du calcaire : température et volume des glaces | Plusieurs millions d'années |
| Pollens fossiles des tourbières | Nature de la végétation, donc température et humidité régionales | Quelques dizaines de milliers d'années |
| Cernes de croissance des arbres | Conditions de croissance année par année | Quelques milliers d'années |
| Mesures instrumentales (thermomètres, satellites) | Températures directes, très précises | Depuis environ 1850 |
Ce que montrent les 800 000 dernières années
Les carottes de glace antarctique révèlent une alternance très régulière de périodes glaciaires et interglaciaires, avec une période dominante d'environ 100 000 ans, rythmée par les paramètres orbitaux de la Terre. Sur ces cycles :
la température moyenne varie d'environ 5 °C entre un maximum glaciaire et un interglaciaire ;
la teneur en CO2 oscille entre 180 ppm (période glaciaire) et 280 ppm (interglaciaire) ;
les courbes de température et de CO2 sont remarquablement parallèles.
Le signal actuel : hors norme
- Teneur en CO2 : environ 280 ppm avant 1850, plus de 420 ppm aujourd'hui, soit une hausse d'environ 50 % — un niveau jamais atteint depuis au moins 800 000 ans.
- Vitesse : cette hausse s'est produite en moins de deux siècles, alors que les transitions glaciaires-interglaciaires mettaient des milliers d'années à parcourir 100 ppm.
- Température : environ +1,1 à +1,2 °C par rapport à la période 1850-1900, avec une accélération sur les dernières décennies.
- Signature chimique : le carbone ajouté à l'atmosphère porte l'empreinte isotopique du carbone fossile, ce qui identifie sa source sans ambiguïté.
Science, climat et société
Scénarios, impacts et empreinte carbone
Le climat de 2100 ne dépend pas seulement de la physique : il dépend de ce que les sociétés vont émettre. Les climatologues ne font donc pas une prévision, mais explorent plusieurs scénarios d'émissions et calculent, pour chacun, le climat qui en résulterait.
| Scénario | Trajectoire d'émissions | Réchauffement estimé en 2100 (par rapport à 1850-1900) |
|---|---|---|
| SSP1-1.9 | Baisse rapide, neutralité carbone atteinte vers 2050 | environ +1,4 °C |
| SSP1-2.6 | Baisse forte et soutenue | environ +1,8 °C |
| SSP2-4.5 | Émissions stables puis lente décrue : prolongement des politiques actuelles | environ +2,7 °C |
| SSP5-8.5 | Émissions qui continuent d'augmenter, recours massif aux fossiles | environ +4,4 °C |
Des impacts qui ne se limitent pas à la température
La montée du niveau marin. Elle a deux causes : la dilatation thermique de l'eau des océans, qui se réchauffe et occupe plus de volume, et la fonte des glaces continentales (glaciers de montagne, calottes du Groenland et de l'Antarctique). Le niveau a déjà monté d'environ 20 cm depuis 1900, avec un rythme récent d'environ 3,5 mm par an, et pourrait gagner de 0,3 à 1 m d'ici 2100 selon le scénario.
Les extrêmes. Vagues de chaleur plus fréquentes, plus longues et plus intenses ; précipitations plus violentes ; sécheresses accrues dans certaines régions.
L'acidification de l'océan, liée à la dissolution du CO2, qui fragilise les organismes à squelette calcaire.
Le déplacement des aires de répartition des espèces, vers les pôles ou vers l'altitude, avec un risque d'extinction pour celles qui ne peuvent pas suivre.
Atténuation et adaptation : deux réponses complémentaires
- Atténuation : agir sur la CAUSE, c'est-à-dire réduire les émissions de gaz à effet de serre et renforcer les puits de carbone (sobriété, efficacité énergétique, électricité décarbonée, reforestation).
- Adaptation : agir sur les CONSÉQUENCES déjà inévitables (végétaliser les villes contre les canicules, protéger ou reculer face au trait de côte, adapter les cultures et la gestion de l'eau).
- Les deux sont nécessaires : une part du réchauffement est déjà engagée, donc l'adaptation s'impose ; mais sans atténuation, les impacts finiraient par dépasser toute capacité d'adaptation.
- L'Accord de Paris (2015) fixe le cap : contenir le réchauffement bien en dessous de 2 °C et poursuivre les efforts pour le limiter à 1,5 °C.
Exercices corrigés
Quelle archive permet de connaître directement la composition de l'atmosphère il y a plusieurs centaines de milliers d'années ?
- A.Les cernes de croissance des arbres
- B.Les carottes de glace prélevées en AntarctiqueBonne réponse
- C.Les relevés des stations météorologiques
- D.Les images satellitaires anciennes
Réponse : B — Les carottes de glace prélevées en Antarctique
En s'accumulant, la neige emprisonne des bulles d'air. Ces bulles sont de véritables échantillons d'atmosphère fossile : on peut y mesurer directement la teneur en CO2 et en méthane. Les carottes antarctiques remontent ainsi jusqu'à environ 800 000 ans. Les cernes d'arbres renseignent sur les conditions de croissance, mais pas sur la composition de l'air, et les mesures instrumentales ne commencent que vers 1850.
De combien la température moyenne du globe a-t-elle augmenté depuis la période 1850-1900 ?
- A.D'environ 1,1 °CBonne réponse
- B.D'environ 5 °C
- C.D'environ 0,1 °C
- D.D'environ 10 °C
Réponse : A — D'environ 1,1 °C
Le réchauffement observé est d'environ 1,1 à 1,2 °C. Cela peut sembler modeste, mais il s'agit d'une moyenne sur toute la planète, océans compris : les continents et l'Arctique se réchauffent bien davantage. Pour comparaison, 5 °C est l'écart entre une période glaciaire complète et notre interglaciaire — un monde totalement différent, avec des kilomètres de glace sur l'Europe du Nord. C'est dire ce que représente 1 °C à l'échelle du globe.
Quel est l'ordre de grandeur de l'empreinte carbone moyenne d'une personne vivant en France ?
- A.Environ 2 t CO2e par an
- B.Environ 9 à 10 t CO2e par anBonne réponse
- C.Environ 50 t CO2e par an
- D.Environ 200 kg CO2e par an
Réponse : B — Environ 9 à 10 t CO2e par an
L'empreinte carbone française tourne autour de 9 à 10 tonnes de CO2 équivalent par personne et par an. Le chiffre de 2 t correspond au contraire à la CIBLE compatible avec l'Accord de Paris : c'est un objectif, pas une situation actuelle. Attention à ne pas confondre l'empreinte, qui inclut les émissions des produits importés, avec l'inventaire territorial, plus faible car il ignore ce qui est émis à l'étranger pour nous.
Si le niveau marin monte au rythme actuel de 3,5 mm par an, de combien aura-t-il augmenté au bout de 80 ans, à rythme constant ?
- A.De 2,8 cm
- B.De 3,5 cm
- C.De 28 cmBonne réponse
- D.De 280 cm
Réponse : C — De 28 cm
Calcul : 3,5 mm/an × 80 ans = 280 mm. Comme 10 mm valent 1 cm, cela fait 280 / 10 = 28 cm. Vérifie l'ordre de grandeur : le niveau a gagné environ 20 cm en un siècle, donc 28 cm en 80 ans à un rythme désormais plus rapide est parfaitement cohérent. Attention aux conversions : 280 mm ne font pas 280 cm. Et retiens que ce calcul suppose un rythme constant, alors que la montée s'accélère : les projections réelles sont plus élevées.
Dans une carotte de glace, une couche particulièrement appauvrie en oxygène 18 par rapport à l'oxygène 16 indique :
- A.une période de forte activité volcanique
- B.une période où la teneur en CO2 était élevée
- C.une période particulièrement froideBonne réponse
- D.une période particulièrement chaude
Réponse : C — une période particulièrement froide
La molécule d'eau contenant l'oxygène 18 est plus lourde : elle se condense plus facilement et retombe donc plus tôt sur le trajet qui va des zones d'évaporation vers les pôles. Plus il fait froid, plus ce tri est efficace, et plus la neige polaire arrive appauvrie en oxygène 18. Un appauvrissement marqué signe donc une période froide. Une astuce pour ne plus te tromper : froid = tri sévère = peu de lourd arrivé au bout.
Le budget carbone restant pour conserver une chance de limiter le réchauffement à 1,5 °C est estimé à environ 400 GtCO2. Les émissions mondiales annuelles sont d'environ 40 GtCO2. En combien de temps ce budget serait-il épuisé au rythme actuel ?
- A.En environ 40 ans
- B.En environ 10 ansBonne réponse
- C.En environ 100 ans
- D.En environ 4 ans
Réponse : B — En environ 10 ans
Il suffit de diviser le budget par le débit annuel : 400 / 40 = 10 ans. Ce calcul très simple explique l'insistance sur l'urgence : ce n'est pas une échéance lointaine. Attention à ne pas inverser la division, qui donnerait 0,1. Et garde en tête ce que signifie « épuiser le budget » : cela ne veut pas dire que tout s'arrête, mais qu'au-delà, la trajectoire de 1,5 °C devient hors d'atteinte sans retirer ensuite du CO2 de l'atmosphère.
Une empreinte carbone individuelle de 9,6 t CO2e par an doit être ramenée à la cible de 2 t. Par combien faut-il la diviser ?
- A.Par environ 2
- B.Par environ 7,6
- C.Par environ 10
- D.Par environ 5Bonne réponse
Réponse : D — Par environ 5
Le facteur de division est le quotient 9,6 / 2 = 4,8, soit près de 5. Répondre 7,6, c'est calculer la DIFFÉRENCE (9,6 − 2) au lieu du rapport : la question porte bien sur un facteur multiplicatif. Ce facteur 5 a une conséquence importante : il ne s'atteint pas en ajustant quelques habitudes à la marge. Il suppose à la fois des changements individuels profonds — mobilité, alimentation, logement — et des transformations collectives comme la décarbonation de la production d'électricité et de l'industrie.
Que désigne l'atténuation en matière de politique climatique ?
- A.Le fait de rendre les impacts du changement climatique moins visibles dans les médias
- B.L'installation de climatiseurs dans les bâtiments publics
- C.La construction de digues contre la montée du niveau marin
- D.L'ensemble des actions visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre ou à renforcer les puits de carboneBonne réponse
Réponse : D — L'ensemble des actions visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre ou à renforcer les puits de carbone
L'atténuation agit sur la CAUSE : moins émettre, ou absorber davantage. Sobriété, efficacité énergétique, électricité décarbonée, reforestation en relèvent. Les digues et les climatiseurs, eux, relèvent de l'adaptation : ils ne changent rien aux émissions, ils permettent de vivre avec les conséquences. Retiens la formule : atténuation = causes, adaptation = conséquences.
Parmi ces mesures, laquelle relève de l'adaptation et non de l'atténuation ?
- A.Remplacer une centrale à charbon par un parc éolien
- B.Isoler thermiquement les logements pour réduire le chauffage
- C.Végétaliser les villes pour limiter l'effet d'îlot de chaleur pendant les caniculesBonne réponse
- D.Reboiser des terrains agricoles abandonnés
Réponse : C — Végétaliser les villes pour limiter l'effet d'îlot de chaleur pendant les canicules
Végétaliser une ville ne réduit pas les émissions mondiales de gaz à effet de serre : cela permet de mieux supporter des canicules devenues plus fréquentes. C'est donc une mesure d'adaptation. Les trois autres réponses agissent sur les émissions ou sur les puits de carbone : ce sont des mesures d'atténuation. Nuance utile : une même action peut parfois relever des deux, mais la question est toujours « est-ce que cela change la quantité de gaz à effet de serre dans l'air ? ».
Quel objectif l'Accord de Paris de 2015 fixe-t-il ?
- A.Ramener la teneur en CO2 à 280 ppm avant 2050
- B.Interdire toute exploitation de combustibles fossiles dès 2030
- C.Stabiliser la température mondiale à son niveau de 1990
- D.Contenir le réchauffement bien en dessous de 2 °C et poursuivre les efforts pour le limiter à 1,5 °CBonne réponse
Réponse : D — Contenir le réchauffement bien en dessous de 2 °C et poursuivre les efforts pour le limiter à 1,5 °C
L'Accord de Paris, adopté en 2015 par près de 200 pays, fixe une cible de température : rester bien en dessous de 2 °C par rapport à l'ère préindustrielle, en visant si possible 1,5 °C. Il n'impose ni retour à 280 ppm — techniquement hors d'atteinte — ni interdiction directe des fossiles : chaque État détermine sa propre contribution nationale pour atteindre l'objectif commun.
Que contiennent les bulles d'air emprisonnées dans une carotte de glace ?
- A.Un échantillon de l'atmosphère telle qu'elle était au moment où la neige s'est déposéeBonne réponse
- B.De l'air moderne qui s'est infiltré lors du forage
- C.Uniquement de la vapeur d'eau condensée
- D.Des gaz produits par la décomposition de la glace elle-même
Réponse : A — Un échantillon de l'atmosphère telle qu'elle était au moment où la neige s'est déposée
En s'accumulant, la neige se tasse et piège de l'air. Une fois la glace fermée, cet air n'échange plus avec l'extérieur : c'est un échantillon scellé de l'atmosphère ancienne. On y mesure directement les teneurs en CO2 et en méthane. C'est ce qui fait la force exceptionnelle de cette archive : elle ne repose sur aucun indicateur indirect, mais sur une mesure directe du gaz lui-même.
Comment se situe la teneur actuelle en CO2 (plus de 420 ppm) par rapport aux 800 000 dernières années ?
- A.Elle est comparable aux maxima interglaciaires, qui atteignaient 450 ppm
- B.Elle est plus basse que pendant les périodes glaciaires
- C.Elle dépasse largement tous les niveaux enregistrés, les maxima interglaciaires étant d'environ 280 ppmBonne réponse
- D.Elle est identique à celle du dernier maximum glaciaire
Réponse : C — Elle dépasse largement tous les niveaux enregistrés, les maxima interglaciaires étant d'environ 280 ppm
Sur les 800 000 ans documentés par les carottes antarctiques, le CO2 a oscillé entre environ 180 ppm en pleine période glaciaire et environ 280 ppm en interglaciaire. Nous sommes aujourd'hui au-delà de 420 ppm : c'est plus de 50 % au-dessus du plafond naturel de cette période. Et la vitesse est encore plus frappante : les transitions naturelles mettaient des milliers d'années à gagner 100 ppm, nous en avons ajouté 140 en moins de deux siècles.
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