2.2 Facteurs de l’évolution du climat

Les variations des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre et d’aérosols, du couvert terrestre et du rayonnement solaire influent sur le bilan énergétique du système climatique et contribuent aux changements climatiques. Elles se répercutent sur l’absorption, l’émission et la diffusion du rayonnement dans l’atmosphère et à la surface de la Terre. Il s’ensuit des variations positives ou négatives du bilan énergétique appelées forçage radiatif ^[4]. Celui-ci est utilisé pour comparer l’influence des facteurs de réchauffement ou de refroidissement du climat de la planète. {GT I RT.2}

Les activités humaines engendrent des émissions de quatre GES à longue durée de vie : le CO₂, le méthane (CH₄), l’oxyde nitreux (N₂O) et les hydrocarbures halogénés (un groupe de gaz contenant du fluor, du chlore ou du brome). Les concentrations atmosphériques de GES augmentent lorsque les émissions l’emportent sur les processus d’absorption.

Sous l’effet des activités humaines, les concentrations atmosphériques de CO₂, de CH₄ et de N₂O se sont fortement accrues depuis 1750 ; elles sont aujourd’hui bien supérieures aux valeurs historiques déterminées par l’analyse de carottes de glace couvrant de nombreux millénaires (figure 2.3). En 2005, les concentrations atmosphériques de CO₂ (379 ppm) et de CH₄ (1 774 ppb) ont largement excédé l’intervalle de variation naturelle des 650 000 dernières années. La cause première de la hausse de la concentration de CO₂ est l’utilisation de combustibles fossiles ; le changement d’affectation des terres y contribue aussi, mais dans une moindre mesure. Il est très probable que l’augmentation observée de la concentration de CH₄ provient surtout de l’agriculture et de l’utilisation de combustibles fossiles. Quant à la hausse de la concentration de N₂O, elle est essentiellement due à l’agriculture. {GT I 2.3, 7.3, RiD}

Évolution des gaz à effet de serre à partir des données des carottes de glace et de mesures récentes

Figure 2.3. Concentrations atmosphériques de CO₂, de CH₄ et de N₂O durant les 10 000 dernières années (grands graphiques) et depuis 1750 (médaillons). Les mesures proviennent des carottes de glace (symboles de couleurs différentes correspondant aux diverses études) et d’échantillons atmosphériques (lignes rouges). Les forçages radiatifs correspondants par rapport à 1750 sont indiqués sur les axes à droite des grands graphiques. {GT I figure RiD.1}

La concentration atmosphérique mondiale de dioxyde de carbone est passée de 280 ppm environ à l’époque préindustrielle à 379 ppm en 2005. Le rythme d’accroissement annuel de la concentration de CO₂ a été plus rapide au cours des 10 dernières années (1,9 ppm par an en moyenne entre 1995 et 2005) qu’il ne l’a été depuis le début des mesures atmosphériques directes continues (1,4 ppm par an en moyenne entre 1960 et 2005), bien qu’il puisse varier d’une année à l’autre. {GT I 2.3, 7.3, RiD ; GT III 1.3}

La concentration atmosphérique mondiale de CH₄ est passée d’environ 715 ppb à l’époque préindustrielle à 1 732 ppb au début des années 1990, pour atteindre 1 774 ppb en 2005. Le taux de croissance a fléchi depuis le début des années 1990, en cohérence avec les émissions totales (somme des sources anthropiques et naturelles), qui sont restées pratiquement constantes au cours de cette période. {GT I 2.3, 7.4, RiD}

La concentration atmosphérique globale de N₂O est passée de 270 ppb à l’époque préindustrielle à 319 ppb en 2005. {GT I 2.3, 7.4, RiD}

La concentration de nombreux hydrocarbures halogénés (dont les hydrofluorocarbones) a augmenté, essentiellement sous l’effet des activités humaines, alors qu’elle était proche de zéro à l’ère préindustrielle. {GT I 2.3, RiD ; SROC RiD}

On peut affirmer avec un degré de confiance très élevé qu’en moyenne, les activités humaines menées depuis 1750 ont eu globalement un effet de réchauffement net, avec un forçage radiatif de + 1,6 [+ 0,6 à + 2,4] W/m² (figure 2.4). {GT I 2.3, 6.5, 2.9, RiD}

Composantes du forçage radiatif

Figure 2.4. Forçage radiatif moyen à l’échelle du globe (FR) en 2005 (valeurs les plus probables et intervalles d’incertitude de 5 à 95 %) par rapport à 1750 pour le CO₂, le CH₄, le N₂O et d’autres agents et mécanismes importants, ainsi que l’étendue géographique type (échelle spatiale) du forçage et le niveau de compréhension scientifique (NCSc). Les aérosols émis lors des éruptions volcaniques explosives sont un facteur de refroidissement épisodique additionnel pendant les quelques années qui suivent une éruption. La fourchette correspondant aux traînées de condensation linéaires ne tient pas compte des autres effets éventuels de l’aviation sur la nébulosité. {GT I figure RiD.2}

Le forçage radiatif cumulé résultant de l’augmentation des concentrations de CO₂, de CH₄ et de N₂O est de + 2,3 [+ 2,1 à + 2,5] W/m², et son taux d’accroissement pendant l’ère industrielle est très probablement sans précédent depuis plus de 10 000 ans (figures 2.3 et 2.4). Le forçage radiatif du dioxyde de carbone a augmenté de 20 % entre 1995 et 2005, ce qui représente le plus grand changement survenu en une décennie depuis plus de 200 ans au moins. {GT I 2.3, 6.4, RiD}

Les contributions anthropiques aux aérosols (essentiellement des sulfates, du carbone organique, du carbone noir, des nitrates et des poussières) produisent globalement un effet de refroidissement, avec un forçage radiatif direct total de - 0,5 [- 0.9 à - 0,1] W/m² et un forçage indirect dû à l’albédo des nuages de - 0,7 [- 1,8 à - 0,3] W/m². Les aérosols influent en outre sur les précipitations. {GT I 2.4, 2.9, 7.5, RiD}

En comparaison, on estime que les variations de l’éclairement énergétique solaire ont provoqué, depuis 1750, un léger forçage radiatif de + 0,12 [+ 0,06 à + 0,30] W/m², soit moins de la moitié de la valeur estimée figurant dans le troisième Rapport d’évaluation. {GT I 2.7, RiD}