Comment un réchauffement global peut-il induire un refroidissement local ?

Gilles Delaygue

Univ. de Chicago

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

25/11/2000

Résumé

Conséquences locales d'un réchauffement global et modélisation de l'évolution climatique.


Question

« J'ai entendu dire qu'un modèle climatologique prédit une conséquence inattendue du réchauffement climatique : fonte des glaces polaires d'où bouleversement des courants océaniques et refroidissement du Gulf Stream vers les côtes européennes d'où refroidissement très sensible (période glaciaire !??) sur la façade atlantique du continent européen... c'est-à-dire chez nos élèves, en France ! Questions : est-ce que ce modèle est crédible ? Qui sont les auteurs de ces études ? Peut-on accéder aux publications et illustrations à ce sujet ? Cet exemple pourrait faire un bel exercice pour nos élèves de seconde. Je pense que cela peut être très formateur pour nos élèves de découvrir que le réchauffement climatique global induit... une glaciation. »

Réponse

Résumé. Si tous les modèles du climat prédisent pour le futur un réchauffement global lié à l'augmentation de la teneur atmosphérique en CO2, les conséquences régionales sont plus variées. Ainsi, les modèles s'accordent sur un réchauffement des hautes latitudes supérieur à la moyenne globale. Ils prédisent aussi un ralentissement de la circulation océanique thermohaline, lié à une diminution de la salinité de l'Atlantique Nord. Comme cette circulation transporte énormément d'énergie, son ralentissement peut réchauffer des régions et en refroidir d'autres. Si certains modèles prédisent effectivement un refroidissement net de l'Europe occidentale, pour d'autres le réchauffement global l'emporte sur cet effet régional. Dans tous les modèles, ces variations de température dues à l'augmentation de CO2 restent limitées à quelques degrés, et sont donc inférieures à des variations dues à un changement climatique majeur comme une glaciation.

Réchauffement climatique global, Gulf Stream et refroidissement local !

À peu près tous les modèles climatiques prédisent un réchauffement prononcé des hautes latitudes lorsqu'on impose une augmentation de la teneur atmosphérique en CO2. En effet, un réchauffement global augmente la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère. La conséquence est une augmentation globale des précipitations (c'est-a-dire de l'intensité du cycle hydrologique).

Les hautes latitudes (surtout de l'hémisphère Nord) sont très sensibles à une augmentation de CO2 pour plusieurs raisons : l'air est plus froid, il contient moins de vapeur d'eau (qui joue un rôle de tampon vis-a-vis de la température), donc sa température peut changer plus facilement ; la couverture de neige, qui diminue l'absorption de l'énergie solaire en hiver (en augmentant fortement l'albédo), est très sensible à la température et à la quantité de précipitations à cause d'un rétrocontrôle positif (plus il y a de neige, plus l'albédo est élevé, plus il fait froid et plus la neige tient longtemps au printemps, et inversement s'il y a moins de neige).

Ce réchauffement a donc plusieurs conséquences : moins de glace de mer en Arctique (et en Antarctique), fonte accrue de la calotte glaciaire du Groenland et plus de précipitations aux moyennes latitudes. Ces effets diminuent la densité de surface de l'océan en Atlantique Nord, ce qui ralentit la convection thermohaline et le Gulf Stream . La quantité de chaleur apportée par ce courant diminue donc sur nos côtes.


Un tel refroidissement n'est en rien comparable avec une glaciation. Il dépend des modèles, des saisons, etc, mais reste de l'ordre de 0,5°C à 1°C dans les simulations. Ceci est bien inférieur au refroidissement de l'ordre de 10°C des périodes glaciaires !

À propos des modèles

Il existe des sites dans lesquels vous allez pouvoir trouver les résultats de modélisations de l'évolution climatique globale.

Les modèles français (CNRS)

Des résultats sont issus de plusieurs modèles couplés (atmosphère+océan) pour une augmentation du CO2. Ces résultats montrent une augmentation des précipitations aux moyennes latitudes, mais pas de refroidissement en Europe.

Figure 2. Variation de la température annuelle de surface de l'air (à 2 m d'altitude) pour deux modèles

Variation de la température annuelle de surface de l'air (à 2 m d'altitude) pour deux modèles

Résultats, respectivement, des modèles couplés de l'IPSL et du CNRM/CERFACS.

Les modèles sont soumis à une croissance du CO2 atmosphérique de 1% par an : les résultats sont des variations par rapport au climat actuel (en degrés). Les deux modèles montrent une forte similitude dans la distribution à grande échelle du réchauffement, cependant de fortes divergences apparaissent à l'échelle régionale.


Le laboratoire américain GISS (NASA)

Ce laboratoire de recherche utilise un autre modèle couplé (océan-atmosphère) pour la prévision de l'évolution climatique. Leurs résultats de modélisation sont disponibles, avec, en plus, la possibilité de produire soi-même ses cartes. Les résultats montrent, dans le cas d'une croissance du CO2 atmosphérique de 1% par an, un refroidissement sur l'Europe.

Conseils pour l'utilisation de base du programme de modélisation GISS/NASA :

Pour obtenir les résultats du modèle en moyenne annuelle....


Par rapport à la question posée, il faut cocher :

  • spatial domain: global
  • selected decades: 1950s et 2080s
  • model simulations: add: C090
  • substract: con1
  • climate variables: temperature TSA
  • submit

On récupère ainsi la différence entre les décades 1950 et 2080 pour la température moyenne de surface (air, TSA).

On obtient un refroidissement limité sur l'Europe occidentale, clairement lié à l'absence du Gulf Stream . Notez qu'il s'agit d'une température moyenne annuelle. Par ailleurs, ce modèle fait toujours la différence avec des résultats "de contrôle" (simulation avec les conditions modernes), car le climat modélisé varie un peu, à cause de "déficiences" du modèle. Dans les paramètres ci-dessus, c'est le rôle du paramètre Substract con1 .

Pour obtenir les résultats du modèle par mois....


En utilisant les mêmes paramètres que précédemment, pour le mois de janvier, on obtient un refroidissement sur l'Europe plus marqué qu'en moyenne annuelle.

Le refroidissement est donc plus marqué lorsque l'effet du réchauffement par le Gulf Stream est le plus important, c'est-à-dire en hiver.

Applications pédagogiques

On doit pouvoir inventer des TD pour les élèves, en testant la variation de différentes variables climatiques (température, précipitations, insolation, etc) lorsqu'on modifie les différents facteurs de forçage climatique (augmentation du CO2, accompagné ou non de l'augmentation des aérosols).