En mesurant avec précision le changement climatique mondial, les scientifiques sont parvenus à une meilleure compréhension des causes de ce phénomène. Aujourd’hui, les scientifiques savent que les variations climatiques ont des causes à la fois naturelles et anthropiques (induites par l’homme).

Causes naturelles

Les causes naturelles des variations climatiques normales comprennent les changements dans l’activité solaire, l’activité volcanique, les variations de l’orbite terrestre et le rôle des océans. Parmi celles-ci, les variations de l’orbite terrestre sont l’agent principal de la périodicité glacial et interglaciaire. Il est important de noter que le changement climatique que nous connaissons aujourd’hui est un niveau de variation qui dépasse de loin les variations climatiques normales causées par ces causes naturelles.

Activité solaire

Regarder de plus près

closer_look

En savoir plus sur les fascinantes taches solaires du soleil.

L’activité solaire détermine la quantité de rayonnement solaire que le soleil émet. Les taches solaires sont des tempêtes à la surface du soleil qui s’accompagnent d’une intense activité magnétique ; les tempêtes et l’activité magnétique affectent la sortie du rayonnement solaire. Il existe un cycle de taches solaires de 11 à 22 ans, qui fait varier l’irradiance solaire totale au cours du cycle et affecte le climat de la Terre. Cependant, la variation du rayonnement solaire causée par les cycles des taches solaires est relativement faible par rapport à la production solaire totale (~ 0,1%) et beaucoup trop faible pour provoquer les changements de température observés par les climatologues aujourd’hui.

Activité volcanique

Les volcans émettent de grandes quantités de cendres qui peuvent rester dans l’atmosphère pendant de longues périodes, bloquant le rayonnement solaire et réduisant efficacement l’apport solaire à la Terre, ce qui provoque une période de refroidissement. La longue période de refroidissement entre 1500 et la fin des années 1800 connue sous le nom de « petit âge glaciaire » est maintenant considérée comme le résultat d’une augmentation considérable de l’activité volcanique mondiale. Il existe des preuves d’au moins quatre éruptions volcaniques majeures qui ont déclenché cette période de refroidissement.

Orbite terrestre

Milutin Milankovitch, astronome et mathématicien serbe, a suggéré que les variations de l’orbite terrestre affectent à la fois la quantité et la distribution de la lumière solaire reçue à la surface de la Terre, ce qui a un impact direct sur le réchauffement de la Terre. Ces variations sont appelées les « cycles de Milankovitch » (figure 12) et sont causées par trois forces ;

Milankovitch cycles
Figure 12. Les cycles de Milankovitch.1
  • Changements dans la forme de l’orbite de la Terre autour du soleil (excentricité),
  • L’inclinaison de la Terre sur son axe (obliquité), et
  • L’oscillation de l’axe de la Terre (précession).

La théorie de Milankovitch explique le moment des époques glaciaires passées et des principales glaciations continentales selon les études de paléoclimatologie, mais ces cycles se produisent sur des dizaines de milliers d’années et plus et ne peuvent pas expliquer les changements rapides de température observés au cours des dernières décennies.

Le rôle des océans dans la modération du climat

Les océans couvrent 70% de la surface de la terre et en raison de leur grande profondeur et de la capacité thermique spécifique élevée de l’eau, les océans retiennent beaucoup plus de chaleur que les surfaces terrestres. Le rapport 2013 du GIEC indique que 90% de l’augmentation nette de l’énergie dans le système climatique entre 1971 et 2010 est stockée dans les océans de la Terre ; 60% d’entre eux étant stockés dans le haut océan (0-700 mètres de profondeur) et 30% stockés dans des profondeurs inférieures à 700 mètres.

Closer Look

closer_look

En savoir plus sur ENSO et en savoir plus sur la façon dont la variabilité climatique a été déterminée par les scientifiques, cliquez ici.

Il y a un cycle naturel interactif de 3 à 6 ans qui implique à la fois les océans et l’atmosphère qui a été appelé l’oscillation El Niño-Southern (ENSO). ENSO a un impact majeur sur le climat régional, souvent avec des conséquences désastreuses. Toutes les quelques années, il provoque des inondations dans certaines régions et de la sécheresse dans d’autres. On pense qu’à mesure que la chaleur s’accumulera dans les eaux de l’océan, l’effet ENSO deviendra plus extrême. Cela signifie que les tempêtes océaniques, y compris les typhons et les ouragans, deviendront plus intenses et plus fréquentes. En savoir plus sur El Niño sur la page Web de la National Oceanic and Atmospheric Administration. AComme le montrent les exemples ci-dessus, les facteurs naturels affectent le climat de la Terre. Cependant, les changements climatiques survenus depuis les années 1900 ne correspondent pas aux modèles de variabilité naturelle du climat causés par ces seuls facteurs naturels.

Causes anthropiques

Il existe des preuves scientifiques accablantes que les changements climatiques importants qui se produisent actuellement sont dus à des causes anthropiques. Bien que les causes naturelles discutées ci-dessus puissent aider à expliquer les variations climatiques historiques, elles ne peuvent pas expliquer le réchauffement dramatique que la Terre connaît depuis les années 1950. Comme indiqué dans le rapport 2007 du GIEC, « la majeure partie de l’augmentation observée des températures moyennes mondiales depuis le milieu du XXe siècle est très probablement due à l’augmentation observée des concentrations anthropiques de gaz à effet de serre. »

Figure 13 : Diagramme du diagramme du cycle du carbone. Les nombres blancs entre parenthèses indiquent la quantité de carbone (en gigatonnes) stockée dans les réservoirs de carbone tels que les océans, l’atmosphère et la terre. Les flèches indiquent le mouvement du carbone entre différents réservoirs. Les nombres jaunes sont les flux naturels de carbone et le rouge les contributions humaines en gigatonnes de carbone par an.2

Regarder en arrière

looking_back

Pour revoir la photosynthèse, revenez au chapitre Énergie

Le gaz à effet de serre émis dans l’atmosphère en plus grande quantité, en raison de l’activité humaine, est le dioxyde de carbone. Le carbone circule naturellement dans les océans, la terre, la biosphère et l’atmosphère de la Terre (figure 13). Dans l’atmosphère, le carbone est principalement présent sous forme de dioxyde de carbone (CO2). Le dioxyde de carbone est rejeté dans l’atmosphère par des sources naturelles telles que la respiration des plantes, des microbes et des animaux. Alternativement, le dioxyde de carbone est absorbé hors de l’atmosphère par les puits naturels, tels que le processus de photosynthèse utilisé par les plantes et les algues. À travers ce cycle naturel, la quantité de CO2 libérée par la respiration équilibre la quantité consommée par la photosynthèse. De cette façon, l’atmosphère n’accumule pas trop de CO2 ni ne s’épuise en CO2. Ici, la quantité de CO2 libérée par la respiration équilibre la quantité consommée par la photosynthèse.

Coalbrookdale by Night painting
Figure 14 : L’artiste Philip James de Loutherbourg a peint cette image de Coalbrookdale de nuit en 1801. Elle représente un exemple d’émission de carbone de la révolution industrielle, dans ce cas des fours de fusion de fer « Bedlam » de la Coalbrookdale Company en Angleterre.3

Cependant, comme vous vous en souvenez du chapitre Énergie, depuis la révolution industrielle, les humains ont extrait de grandes quantités de ressources à base de carbone, telles que le bois, la tourbe et les combustibles fossiles de l’intérieur de la croûte terrestre (figure 14). Les combustibles fossiles, tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel, sont créés à partir d’accumulations enfouies de composés organiques végétaux et animaux en décomposition qui ont été progressivement transformés.

Une fois extraites, les humains brûlent ou brûlent ces ressources à base de carbone pour le carburant. Le carbone émis par la combustion de ces combustibles réagit avec l’oxygène qui se produit naturellement dans l’atmosphère et libère à la fois de la chaleur et du dioxyde de carbone dans un processus appelé réaction de combustion. La quantité de dioxyde de carbone ajoutée à l’atmosphère par les réactions de combustion dépasse de loin la capacité des plantes et des algues de l’océan à absorber par photosynthèse. Cela pousse le cycle du carbone naturel de manière déséquilibrée.

Par exemple, la concentration atmosphérique de CO2 est passée de 280 ppm (parties par million) en 1850 à plus de 400 ppm en 2014 (une augmentation de 30%) car le dioxyde de carbone a été ajouté à l’atmosphère par les émissions de combustibles fossiles plus rapidement qu’il n’a été éliminé par plantes et algues. Le niveau maximum de dioxyde de carbone pour la Terre pour maintenir l’équilibre entre ses nombreux systèmes et processus naturels est <350 ppm. Ceci est souvent appelé le «point de basculement».

Figure 15 : Augmentation du CO2 (ppm) depuis 2005.4

Questions à considérer

Imaginez que vous parlez à un ami qui est convaincu que le changement climatique mondial a des causes naturelles et que les actions humaines n’ont pas contribué de manière significative à ce phénomène.

Quelles preuves scientifiques pourriez-vous offrir pour contester le point de vue de votre ami ?

Si votre ami n’accepte pas vos preuves scientifiques, quel argument feriez-vous ensuite pour essayer d’aider votre ami à comprendre le problème du changement climatique mondial ?

La combustion de combustibles fossiles n’est pas le seul moteur anthropique du changement climatique mondial. Comme indiqué dans la discussion sur les gaz à effet de serre plus haut dans cette section, le changement climatique a également été accéléré par les pratiques agricoles industrielles et la déforestation. En fait, les pratiques agricoles industrielles produisent plus d’émissions de gaz à effet de serre que toute autre activité humaine. De plus, la déforestation est largement liée à l’agriculture industrielle pour étendre les terres cultivées.