L’environnement est l’un des thèmes fondamentaux de ce début du XXIe siècle. Il imprègne tous les débats, qu’ils soient politiques, scientifiques ou de société. Les éléments de ces débats font trop souvent appel à des arguments puisés dans l’idéologie ou l’affectivité. Nous mettons ici à la disposition de nos lecteurs des données résolument scientifiques et des éléments de réflexion en tenant compte.

Il y a bien des manières d’être sceptique. Être sceptique vis-à-vis du déferlement catastrophiste des médias en matière climatique, cela relève du bon sens : sur ce thème comme sur les OGM, le clonage, les pluies acides, le trou de la couche d’ozone ou bien d’autres, on sait que les médias de masse visent à capter des clients, en jouant avant tout sur l’irrationnel, sur l’émotion, sur la pulsion. Dans ce texte, nous développerons plutôt quelques raisons d’être sceptiques sur le fond, sur la physique du climat et sur la qualité des modèles.

La variabilité du climat : un rôle central pour le CO2 ?

La variabilité est le propre du temps et du climat, à toutes les échelles de temps : jour, saison, année, décennie, siècle, millénaire, ère géologique. Durant l’essentiel des ères Secondaire et Tertiaire (soit 220 millions d’années), la Terre a été bien plus chaude qu’aujourd’hui. La période actuelle (Holocène) est dite interglaciaire, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une période chaude entre les glaciations régulières de l’ère Quartenaire. Les principaux cycles de variabilité récente sont de nature astronomique (solaire) et ont été mis en lumière par M. Milankovitch dans les années 1920 : cycle d’excentricité de l’orbite (tous les 100 000 ans environ), cycle d’inclinaison de l’axe polaire (tous les 40 000 ans environ), cycle de précession des équinoxes (tous les 20 000 ans environ). Le soleil, centrale énergétique de notre climat, est donc le premier facteur de variation du climat. Il existe aussi des éléments de variabilité liés à la circulation océanique (dite thermohaline, c’est-à-dire liée à la température, la salinité et la densité de l’eau) qui redistribue lentement la chaleur stockée dans les océans par un vaste « tapis roulant » de courants planétaires (sur le rôle central du soleil dans les variations climatiques passées et dans le début du réchauffement moderne, cf. (2), (6), (9), (13) [1]).

Dans son film Une vérité qui dérange, adoubé par certains comme représentant l’état du consensus scientifique actuel, Al Gore a suggéré que les hausses de température au cours des interglaciaires sont provoquées par la hausse du CO2. En réalité, les forages glaciaires montrent que la hausse du CO2 suit (et non précède) la hausse des températures de 400 à 1000 ans lors d’un passage d’une phase glaciaire à une phase interglaciaire (voir encore récemment (11) pour notre interglaciaire). Le CO2 n’est en fait qu’une rétroaction parmi bien d’autres du forçage [2] orbital du soleil : le CH4 (méthane), les poussières naturelles (aérosols), la végétation, les glaces, l’enneigement saisonnier, les changements de circulation océanique sont par exemple d’autres rétroactions qui contribuent à expliquer les 4 à 6°C de différence entre les phases glaciaires et les phases tempérées comme la nôtre. Accorder un rôle central au CO2 n’a de sens que si les modèles paléoclimatiques parvenaient à reproduire avec précision tous les facteurs de variation des climats anciens, ce qui est loin d’être le cas : le GIEC reconnaît sa « faible » à « très faible » compréhension de ces divers facteurs dans les paléoclimats (cf. AR4 [3] 2007, table 6.5, « Scientific Understanding », 451).

Nous ne nous situons pas dans une période exceptionnellement chaude. Les températures ont connu dans les 10 000 dernières années (Holocène) des hausses plus importantes que celles constatées aujourd’hui, de manière certaine à l’échelle régionale (Arctique par exemple) et probable à l’échelle globale. Le CO2 n’avait pas grand chose à y voir, la cause principale en était encore la variation du forçage solaire (son irradiance ou sa localisation), et ses rétroactions. Les forages glaciaires et les études paléoclimatiques ont montré que la précédente période interglaciaire (appelée Eemien) était 1 à 3°C plus chaude lors de son maximum thermique, voici environ 125 000 ans. Or, par rapport à cette époque, notre atmosphère moderne a déjà connu une hausse de 30 % de CO2 et de 130 % de CH4 (méthane).

Variations naturelles et influences humaines : sait-on les distinguer ?

La variabilité naturelle du climat se superpose donc à la variabilité forcée par l’homme. Le problème, c’est que cette variabilité naturelle (dite « intrinsèque » ou « chaotique » dans la littérature quand elle concerne quelques décennies ou siècles) est mal contrainte par les modèles climatiques, c’est-à-dire qu’ils en reproduisent mal les mécanismes (durées, amplitudes), donc qu’ils identifient mal le « bruit de fond » des variations naturelles du climat au sein duquel ils veulent détecter le signal spécifique de l’influence humaine. Il faut garder en tête que les amplitudes réellement observées dans le climat moderne sont faibles : 0,76 °C entre 1850-1899 et 2005 (0,56-0,92°C avec les incertitudes) selon la meilleure estimation AR4.

Les modèles et la simulation : quelles incertitudes ?

Lorsqu’un modèle climatique de circulation générale océan-atmosphère (dit « AOGCM ») simule les températures 1900-2000, il est donc confronté à plusieurs problèmes :
– les conditions initiales du climat en 1900 ;
– la plupart des forçages en dehors des gaz à effet de serre sont incertains (le soleil, les effets directs et indirects des aérosols anthropiques, les usages de sols, etc.) et leur valeur peut encore varier d’un facteur 2 à 4 (cf AR4, fig. SPM.2,4) ;
– la variabilité intrinsèque du climat (notamment les grandes oscillations naturelles comme est la circulation océan-atmosphère qui leur est associée) est mal simulée ;
– certains éléments-clé comme la nébulosité (évolution de la couverture nuageuse totale, avec sa répartition spatiale et sa répartition par couche dans la troposphère) sont difficiles à reproduire et de toute façon impossibles à contrôler avec la réalité (en raison de la médiocrité des observations globales des nuages, même aujourd’hui), alors qu’ils représentent des grandeurs énergétiques 100 fois plus importantes que les forçages anthropiques (une variation de 2 % de la couverture nuageuse sur 20 ans représente par exemple un déséquilibre énergétique de +/- 2W/m², supérieur donc au forçage du gaz carbonique depuis 150 ans).

Ainsi, la vingtaine de modèles AOGCM utilisés par l’AR4 du GIEC reproduisent tous correctement la courbe des températures du XXe siècle, mais avec des données différentes : certains incluent les variations d’irradiance solaire ou d’usages de sols, d’autres non (cf. AR4, tab. 10.1, 756) ; certains ont un forçage anthropique total inférieur à 1 W/m², d’autres supérieur à 2 W/m² (cf. (1)) ; les insolations de surface liées à la nébulosité variant de -1 à -3 W/m², une variation plus importante que le forçage CO2 (cf. (8)), etc. Cela prouve qu’il y a au moins vingt manières différentes de reproduire une même courbe, et sans doute bien plus. Le problème, c’est que cela se traduit à l’arrivée par une sensibilité climatique variant encore du simple au double dans cette vingtaine de modèles (de 2,1 à 4,4°C, cf. AR4, 8.2, 631), sans que l’on sache réellement quelle valeur est la plus probable ni même si la valeur réelle de la sensibilité climatique se situe dans cette fourchette (cf. le papier récent (7) sur cette incertitude persistante : « L’enveloppe d’incertitude des projections climatiques n’a pas été réduite de manière appréciable au cours des trente dernières années, malgré l’augmentation impressionnante de la puissance de calcul, des observations et du nombre de chercheurs étudiant le problème ».)

Réchauffement récent (1977-présent) : une signature anthropique enfin indiscutable ?

Dans l’AR4 du GIEC, il est dit que le réchauffement constaté depuis 1977 (environ 0,5 °C) a « très probablement » pour cause principale les émissions humaines de gaz à effet de serre. Mais en fait, les mêmes années 1977-2006 ont connu d’autres phénomènes pouvant expliquer la hausse des températures, et précisément des phénomènes que les modèles climatiques reproduisent très mal. Ainsi, on a montré que :

– la nébulosité a baissé entre 1985-1990 et 2000-2002, cette variation représentant un forçage transitoire supérieur à celui des gaz à effet de serre depuis 1950 (cf. (4), (5), (15), (16)) ;

– les reconstructions de l’irradiance totale du Soleil montrent que les cycles 21, 22 et 23 (depuis 1980 donc) sont les plus actifs depuis 300 ans (cf. (12), (10), (14)) ;

– les aérosols anthropiques (surtout les sulfates liés à la combustion des hydrocarbures) ont baissé dans l’hémisphère Nord à compter du milieu des années 1980, en Amérique, en Europe, en Russie et au Japon, ce qui a pour effet de réduire l’albédo et d’augmenter l’insolation en surface (cf. (3)) ;

– les oscillations naturelles comme l’ENSO (El Nino) ou la NAO (oscillations nord atlantique) ont également connu des records entre 1980 et 2000 et ces variations peuvent occasionner des hausses globales de 0,5°C sur une ou deux années (raison pour laquelle 1998, année de El Nino le plus puissant des annales, est encore le « record » de chaleur pour l’Organisation Météorologique Mondiale).

Si les modèles savaient simuler correctement tous ces phénomènes, ils pourraient attribuer raisonnablement aux gaz à effet de serre l’essentiel du réchauffement récent. Or, ce n’est pas le cas.

Où sont les catastrophes ? Où est l’urgence ?

Si l’on regarde la réalité du réchauffement depuis le début des mesures en 1850, la hausse des températures n’est que de 0,76 °C, alors que nous avons atteint 85 % de l’équivalent d’un doublement CO2 (un doublement CO2 produit un forçage de 3,7 W/m², et l’ensemble des forçages positifs de l’homme sur le climat depuis 1750 atteint 3,1 W/m² selon le GIEC). 0,76 °C, c’est encore très loin de la sensibilité climatique à l’équilibre calculée par les modèles (3,2 °C) ou même de la réponse climatique transitoire à ce même doublement (1,6 °C). Le climat réagit pour l’instant de manière paisible à ce qui est présenté comme un bouleversement sans précédent. Car le bouleversement se situe dans les projections des modèles et non les observations de la réalité : or, pour les raisons que nous venons d’énoncer et quelques autres, on peut encore raisonnablement douter de la grande confiance accordée à ces projections.

Les décisions prises dans le domaine climatique reposent donc sur des incertitudes majeures. Contrairement à la vulgate alarmiste propagée par les médias, il n’y a pas d’urgence particulière à prendre dès aujourd’hui des décisions climatiques. Il n’existe aucune catastrophe majeure imputable à 250 ans de réchauffement moderne et le rapport GIEC lui-même n’en prévoit aucune pour les quelques décennies à venir (notamment pour la hausse du niveau des mers, qui pose les plus gros problèmes d’adaptation, mais aussi pour la hausse des températures qui reste « raisonnable » jusqu’à 2040-2050, et s’emballe ensuite seulement dans certaines simulations pour certains scénarios). Il faut aussi prendre en compte le fait que ces décisions climatiques sont de nature à augmenter le risque d’une crise énergétique pour l’humanité en développement, ce que l’on oublie quand on brandit le « principe de précaution » : 4 milliards d’humains ont besoin du gaz, du pétrole et du charbon pour sortir de la misère. Un débat public transparent devrait exposer toutes les conséquences de nos choix à l’aune de ces incertitudes. La position la plus prudente et la plus raisonnable consisterait à attendre 2010 ou 2020 pour fixer des objectifs contraignants : d’ici là, 15 ans de données supplémentaires de qualité et une amélioration des modèles permettront certainement d’y voir plus clair.

(1) Kiehl J.T. (2007), Twentieth century climate model response and climate sensitivity, Geophys. Res. Lett., 34, L22710, doi :10.1029/2007GL031383.
(2) Maasch K.A. et al. (2005), A 2000-year context for modern climate change, Geografiska Annaler, 87a, 7-15.
(3) Ohmura A. (2006), Observed Long-Term Variations of Solar Irradiance at the Earth’s Surface, Space Science Reviews, 125, 1-4, 111-128.
(4) Pallé E. et al. (2004), Change in Earth’s reflectance over the past two decades, Science, 1299-1301.
(5) Pinker R.T. et al. (2005), Do satellite detect trends in surface solar radiation ?, Science, 308, 850-854.
(6) Roe G. (2006), In defense of Milankovitch, Geoph. Res.. Lett., 33, L24703, doi :1 0.1029/2006GL027817.
(7) Roe G.H., M.B. Baker (2007), Why is climate sensitivity so unpredictable ?, Science, 318, 629-632.
(8) Romanou, A., et al. (2007), 20th Century changes in surface solar irradiance in simulations and observations, Geophys. Res. Lett., 34, L05713, doi:10.1029/2006GL028356.
(9) Shaviv N. (2005), On Climate Response to Changes in the Cosmic Ray Flux and Radiative Budget, JGR Space, 110, A08105.
(10) Solanki S.K. et al. (2004), Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11.000 years, Nature, 431, 1084-1087.
(11) Stott L., et al. (2007), Southern Hemisphere and deep-sea warming led deglacial atmospheric CO2 rise and Tropical warming, Science, DOI : 10.1126/science.1143791.
(12) Usoskin I.G. et al. (2003), Millenium-scale sunspot nimber reconstruction : Evidence for an unusually active sun since the 1940s, Phys. Rev. Lett., 91, 21, 211101-1/4.
(13) Veizer J. (2005), Celestial climate driver : A perspective from four billion years of the carbon cycle, Geoscience Canada, 32, 1, 13-28.
(14) Wang, Y.-M., et al. (2005), Modeling the Sun’s Magnetic Field and Irradiance since 1713, Astrophysical Journal, 625, 1, 522-538.
(15) Wild M. et al. (2005), From dimming to brightening : decadal changes in solar radiation at Earth surface, Science, 308, 847-850.
(16) Wong T. et al. (2006), Re-examination of the observed decadal variability of Earth radiation budget using altitude-corrected ERBE/ERBS nonscanner WFOV data. J. Climate, 19, 4028-4040.
(17) Wunsch C. (2007), The Past and Future Ocean Circulation from a Contemporary Perspective, in AGU Monograph, 173, A. Schmittner, J. Chiang and S. Hemming (ed)., 53-74.

[1] Références en fin d’article

[2] Forçage : modification du budget énergétique du système climatique, mesurée au sommet de l’atmosphère. Par exemple, la variation de CO2 est un forçage positif, car une molécule de CO2 absorbe et ré-emet le rayonnement lointain (IR) émis par la Terre vers l’espace pour se refroidir. Cela augmente l’énergie dans le système.

[3] Le rapport 2007 du GIEC est mentionné AR4, suivi de la section de référence et des pages correspondantes dans l’édition Cambridge University Press : Climate Change 2007. The Physical Science Basis.