Actualités

Une atmosphère plus chaude est une atmosphère contenant plus de vapeur d'eau.
Après les inondations de Mai et Juin 2016, quels liens avec le changement climatique ?

Fin mai 2016 : Le seuil des 400ppm est franchi d'une manière généralisée sur la planète.
La concentration en CO2 continue d'augmenter sur la planète, avec un franchissement généralisée du seuil symbolique des 400ppm. L'augmentation annuelle semble même s'accélérer.

Début mai 2016 : Des incendies ravagent la ville de Fort McMurray, dans l'Alberta canadien.
De très fortes chaleurs ont déclenché d'une manière explosive des incendies dans l'Ouest du Canada. Là encore, l'ombre de El Nino et du réchauffement climatique plane sur ce drame.

Avril 2016 : El Nino en déclin, La Nina pointe à l'horizon.
Depuis le début de l'année, les eaux du Pacifique Central et Oriental deviennent de moins en moins chaudes, remplacées par des masses plus froides. Le retour à des conditions neutres, voire l'arrivée d'une phase La Nina est de plus en plus probable.

Février et mars 2016 : Le Pérou affronte son enfant Jésus.
Au Pérou, les mois de février et mars sont les plus humides, particulièrement lorsque le phénomène El Nino, qui a été baptisé ainsi par les pêcheurs péruviens, est bien développé dans le Pacifique Equatorial. Retour sur plusieurs semaines de fortes pluies dans le pays andin.

10 mars 2016 : Quand une tempête de neige mexicaine provoque une vague de douceur états-unienne ...
Aux alentours du 10 mars, une plongée d'air polaire a atteint le Mexique jusqu'à des latitudes particulièrement méridionales, provoquant des chutes de neige dans les montagnes mexicaines, un déluge sur le Sud des Etats-Unis, et une grande douceur sur la côte Est.

mardi 7 juin 2016

Seuil symbolique : 400 ppm

Introduction

La nouvelle aura fait peu de bruit, mais la planète Terre vient s'en doute de franchir définitivement le seuil des 400 ppm de CO2 dans l'atmosphère. Il s'agit là d'un seuil plus symbolique que physique. Du point de vue du système climatique, cela ne change pas énormément. Cependant, ce franchissement rappelle que le CO2 continue à s'accumuler dans l’atmosphère malgré tout et démontre qu'il serait temps de passer des paroles aux actes.




Commençons déjà par remettre les choses en contexte. Le CO2 se mesure en parties par millions en volume, soit des ppmv ou plus couramment ppm 1. Pour aider à se représenter un peu la chose, 400 ppm c'est aussi 0.04 pour cent. Ou dit autrement, pour 1 million de molécules d'air, 400 seront des molécules de CO2. Ou, pour prendre des chiffres plus petits, pour 10 000 molécules d'air, 4 seront des molécules de CO2. Cela peut sembler peu, mais c'est approximativement la même concentration d'alcool que nous avons dans le sang quand on commence à être bien torché. Et beaucoup de poisons n'ont même pas besoin d'atteindre une concentration de 400 ppm dans le sang pour être létaux...

Le seuil des 400 ppm représente une valeur symbolique pour plusieurs raisons. C'est tout d'abord un chiffre rond, et en général l'humain aime bien les chiffres ronds. Comparé à la concentration préindustrielle (prise vers les années 1750) de 275 à 280 ppm, cela représente une hausse d'environ 50 pour cent. Plus important sans doute, une concentration de 400 ppm implique un réchauffement à l'échelle d'un siècle ou deux de 1.5°C (échelle de temps souvent prise en référence dans les discussions internationales) ; et un réchauffement à plus long terme, sur une échelle de temps de plusieurs millénaires, de l'ordre de 3°C. Si le climat ne s'est pas encore réchauffé d'autant, c'est à cause de l'inertie du système. Pour prendre une analogie, on peut comparer cela à une casserole d'eau froide. Quand on allume le gaz en dessous du récipient, il faut un certain temps à l'eau pour s'échauffer. Et le temps sera d'autant plus long que la casserole est grande et pleine. Cependant, à la fin, si le feu reste allumé, on est toujours sûr d'avoir de l'eau chaude peut importe la taille de la gamelle. La Terre, constitué à 70% d'eau, est un peu comme une grosse gamelle mise sur le feu. Il faut le temps pour que la Terre monte en température, mais à la fin on peut être sûr que le réchauffement sera là et bien là.

Dans l’Hémisphère Nord, le seuil des 400 ppm est régulièrement atteint depuis 2012. Cependant, le cycle saisonnier est très marqué, avec un maximum au Printemps juste avant que la végétation ne pousse et commence à pomper du CO2 et un minimum à l'Automne quand la végétation a fini de pousser et pomper du CO2. Ainsi à l'observatoire de Mauna Loa, célèbre pour sa série continue depuis les années 1950, ce gaz à effet de serre a atteint les 400 ppm pour la première fois au Printemps 2013 et pour la première fois au Printemps 2012 à Point Barrow dans le nord de l'Alsaka.

Cependant cette fois-ci le seuil des 400 ppm a sans doute été franchi définitivement et sans espoir de retour avant au moins quelques millénaires. En ce début d'année 2016, trois grands indicateurs de la concentration en CO2 de l'atmosphère viennent de passer de l'autre côté de la barrière en quelque sorte.

De par le monde

Cape Grim

Plusieurs stations mesurent la concentration en CO2 à travers le monde. Dans l'Hémisphère Sud, le cap Grim (qui porte bien son nom pour le sujet qui nous intéresse, Grim signifiant lugubre, sinistre en anglais...) a un observatoire qui est reconnu pour avoir des données de concentrations du CO2 de grande qualité : http://www.csiro.au/greenhouse-gases/. Cette station est exposée à tous les vents de l'Océan Austral, et présente donc une concentration remarquablement stable et sans contamination, avec un cycle saisonnier très faible. C'est donc sans doute la référence "ultime" pour ce qui est du CO2, le cap Grim mesurant une valeur qui est la plus représentative possible de la concentration de fond de l'atmosphère. Cette station du cap Grim vient ainsi de franchir la barre symbolique des 400 ppm de CO2 en ce début Mai, et ceci de manière probablement définitive. Un article en anglais à ce sujet : Le CO2 atmosphérique s'envole par delà un niveau crucial

Concentration horaire et quotidienne de CO2 au Cape Grim. Source : http://www.smh.com.au/environment/climate-change/confirmed-southern-hemisphere-co2-level-rises-above-symbolic-400-ppm-milestone-20160515-govfq7.html

Mauna Loa

À Mauna Loa, dans l'Hémisphère Nord cette fois-ci, sur une île de l'archipel d'Hawaï, le CO2 a sans doute franchi pour la dernière fois le seuil des 400 ppm en Novembre 2015, à la sortie du minimum annuel de l'Hémisphère Nord (dont le point bas est atteint en Septembre). La concentration moyenne corrigée du cycle saisonnier s'est même envolée à pratiquement 405 ppm en Avril 2016, avec une hausse annualisée (entre Avril 2015 et Avril 2016 donc) de plus de 4 ppm ! Pour être exact, 4.2 ppm, ce qui représente la plus forte hausse annualisée à l'observatoire de Mauna Loa. La concentration a même frôlé la valeur des 410 ppm, avec une valeur mensuelle (non corrigée du cycle saisonnier donc) de 407.4 ppm de CO2 en Avril 2016 et une valeur quotidienne à 409.44 ppm au maximum.

Concentration de CO2 à l'observatoire de Mauna Loa. Les points noirs représentent les valeurs quotidiennes (on note un extrême à 409.44 ppm en Avril comme dit). Les traits rouges représentent les valeurs moyennes hebdomadaires. Les traits bleus représentent les valeurs moyennes mensuelles. Source : Global Monitoring Division de l'ESRL, NOAA : http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/weekly.html

Global

Enfin la moyenne globale, prenant en compte l'ensemble des stations à la surface a elle aussi atteint les 400 ppm à l'Automne 2015. La valeur mensuelle d'Octobre 2015 pour le globe a atteint 398.61 ppm et en Novembre 2015 a atteint 400.64 ppm. La concentration corrigée du cycle saisonnier fut de 400.13 et 400.45 ppm de CO2. C'est là aussi sans doute la dernière fois que la moyenne globale a franchi le seuil des 400 ppm.
Moyenne global du CO2, et prévision pour le second semestre 2016. Données du Global Monitoring Division de l'ESRL, NOAA : http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html

Il est également notable que la hausse du CO2 d'une année à l'autre a atteint un record en 2015, et il est certain que ce record tombera en 2016. En effet, à la différence de la température qui augmente de manière erratique (les années froides se succédant aux années chaudes), la concentration en CO2 suit une hausse plus régulière. Chaque année, un nouveau record de concentration est atteint, et la marche en avant du CO2 se poursuivra tant que nous émettrons du carbone. La "véritable" variable pour le CO2, c'est donc plutôt la valeur de la hausse d'une année à l'autre, la magnitude de la différence toujours positives entre deux années consécutives. Chaque année, une quantité de CO2 est ajoutée dans l'atmosphère, mais cette quantité est plus ou moins grande.
Cette hausse, la quantité de CO2 qui chaque année s'ajoute dans l’atmosphère, varie avec la météo globale, les hausses étant plus fortes en El Nino et plus faible en La Nina. Cependant, le facteur majeur reste l'action anthropique. La hausse augmente avec le temps, les émissions de CO2 augmentant avec le temps... Ainsi, le CO2 s'accumule chaque année dans l'atmosphère, mais surtout s'accumule de plus en plus vite.
Ces derniers temps, chaque année prenait de l'ordre de 2 ppm en moyenne annualisée. En 2015, la hausse a été de pratiquement 3 ppm en moyenne annualisée. Et en 2016, on se dirige même vers une hausse de l'ordre de 3.5 ppm... Cette accélération de la hausse démontre l'inanité des politiques actuelles visant à endiguer le réchauffement climatique. 

Hausse annuelle (entre début Janvier et fin Décembre ) de la concentration global moyenne de CO2. On note l'accélération de la hausse, le record de 2015, et l'estimation de 2016 (hausse probablement supérieur à celle de 2015, entre 3 et 3.5 ppm en un an au vu des données du début d'années). Source : http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html

Mise en perspective plus large

On peut noter que la dernière fois où le globe a enregistré une telle concentration de CO2 remonte très probablement à plusieurs millions d'années en arrière. Il est très vraisemblable que le Pliocène, entre en gros 5 et 3 millions d'années, n'ai pas connu une concentration de CO2 supérieur à 400 ppm. C'est la dernière période un peu plus "chaude" de l'histoire géologique de la Terre, et la période où  les plus lointains ancêtres directs de l'Homme se diversifient et évoluent. Il faut probablement remonter au Miocène, entre 25 et 5 millions d'années en gros, pour retrouver des concentrations aussi élevés de CO2. Plus précisément, le dernier maximum notable est celui de l'Optimum Climatique du Miocène, aux alentours de 15 millions d'années environ. La concentration en CO2 était alors sans doute autour de 450 - 550 ppm, et n'a probablement pas dépassé 600 ppm. À l'époque, les crocodiles et les palmiers squattaient la France et la Belgique...

Étant donné son caractère sans précédent sur l'échelle de plusieurs millions d'années, cette hausse du CO2 a des impacts très larges et qui dépassent la simple hausse de température. Pour prendre un cas concret, une étude récente, Greening of the Earth and its drivers : http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate3004.html (doi:10.1038/nclimate3004) démontre que la Terre tend à devenir plus verte avec la hausse du CO2. Il s'agit là du seul et unique bénéfice de la hausse du CO2. Les plantes en profitent à fond.
En effet la photosynthèse consomme entre guillemet du CO2 et du Soleil pour fabriquer de l'O2 et des sucres. Plus de CO2 est en général favorable à la croissance des plantes. Il convient cependant ici de ne pas tomber dans le piège des négateurs qui est de dire "le CO2, c'est de la bouffe pour les plantes, donc le CO2 c'est tout bon, donc en avant les centrales électriques aux gaz et les voitures aux pétroles". La réalité est un peu plus complexe et malheureusement plus sombre. Toutes les plantes ne profitent pas de la hausse du CO2, comme le démontre l'étude mentionné. Entre la moitié et les trois quarts ( ! ) de la Terre ne verdit pas, et ne réagit pas à la hausse de CO2 donc. En effet, et c'est un point crucial, cela fait près de 15 millions que la Terre tourne avec des concentrations de CO2 très faibles, entre 150 ppm et 450 ppm. Les plantes et les animaux se sont alors adaptés à ces faibles concentrations de CO2.
Pour la flore, cela est passé par l'ajout d'une étape dans leur machinerie cellulaire. Les plantes ont trouvé le truc pour concentrer le CO2 avant la photosynthèse à proprement parler (on parle alors de photosynthèse C4, à la différence de la photosynthèse C3 qui prend le CO2 de l'air comme il vient). Ainsi, la hausse de CO2 a un impact positif mais marginal.
Dans le même temps, il y a l'autre face de la pièce, la respiration. Cette fois-ci, le principe est en gros de consommer des sucres et de l'O2 pour produire du CO2 et de la chaleur, ce qui est un peu près l'exact inverse de la photosynthèse. C'est la respiration. De même, la respiration en 15 millions d'années a tiré avantage de la faible concentration de CO2. À la différence de la photosynthèse, une plus forte concentration en CO2 est un handicap pour la respiration. Ainsi donc, des études démontrent tout aussi clairement que passer une concentration de 600 ppm de CO2, des impacts négatifs deviennent notables chez l'Homme, et passer 1000 ppm de CO2 il y a une claire atteinte des fonctions cognitifs.
Ainsi, l'avantage pour les plantes de la hausse du CO2 est à nuancer par le fait, à nouveau, que toutes les espèces tournent depuis 15 millions d'années dans un environnement pauvre en CO2. Chacun s'est donc adapté en conséquence. Si l'impact positif d'une hausse du CO2 existe, il est à nuancer très fortement.

Note

1. ^ Il existe aussi des ppmm, parties par million en masse, mais dont l'usage est moins courant car en chimie la masse des espèces n'est pas une variable très fiable. Quand on parle de ppm sans autre précision, ce sont des ppmv.

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