Quelles sont les causes et les effets du changement climatique ?

Les climats peuvent changer pour de nombreuses raisons. Les facteurs naturels qui influencent le changement climatique agissent sur des dizaines de milliers d'années. Aujourd'hui, nous connaissons un changement climatique rapide causé par les activités humaines qui augmentent la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, entraînant une hausse des températures, la fonte des glaces, l'élévation du niveau des mers et des phénomènes météorologiques extrêmes. Cela affecte à la fois les populations humaines et des écosystèmes entiers, et a un impact significatif sur les entreprises. Barbara Scherrer et Thomas Eldridge, deux de nos météorologues, nous éclairent sur le changement climatique dans cette interview.

Qu'est-ce que le climat et comment évolue-t-il ? Quelles ont été les causes du changement climatique dans le passé, et pourquoi le climat change-t-il aujourd'hui ?

Les météorologues définissent le climat comme la moyenne à long terme des conditions météorologiques ; inversement, le temps est défini comme les fluctuations à court terme des conditions atmosphériques moyennes.

Le climat est tel qu'il est en raison de la position de la Terre dans le système solaire, de la composition de l'atmosphère et de la surface de la Terre, et de la répartition des masses continentales et des montagnes. Ces facteurs influencent la quantité d'énergie stockée dans le système climatique de la Terre et la manière dont cette énergie est distribuée de l'équateur au reste de la planète, ce qui est essentiellement à l'origine de toutes les conditions météorologiques. Si la planète était parfaitement symétrique et le rayonnement entrant parfaitement constant, un état d'équilibre serait atteint et le temps n'existerait pas.

Le climat peut changer si l'un de ces facteurs change. Dans un passé lointain, la Terre a été tantôt plus proche, tantôt plus éloignée du soleil, et tantôt plus ou moins inclinée par rapport à son plan orbital. Ces variations - appelées "cycles de Milankovitch" - ont été responsables de périodes glaciaires dans le passé, mais elles se déroulent sur des dizaines, voire des centaines de milliers d'années. Parmi les autres facteurs naturels figurent les fluctuations de l'activité solaire et les variations des concentrations de "gaz à effet de serre".

Que sont les gaz à effet de serre et d'où viennent-ils ?

Oui, vous avez bien lu : l'effet de serre (voir encadré) est un effet naturel ! C'est le nom que nous donnons à un processus physique par lequel l'atmosphère laisse préférentiellement le rayonnement provenant de l'extérieur de la Terre atteindre la surface, tout en ne laissant pas s'échapper le rayonnement qui quitte la surface. Les gaz à effet de serre comprennent le CO2, le méthane, l'oxyde nitreux et la vapeur d'eau. Ces gaz existent dans notre atmosphère depuis des milliards d'années et fluctuent naturellement en raison de la respiration des plantes, de la décomposition et de la libération par les océans.

Cependant, l'activité humaine depuis le début de la révolution industrielle a rapidement augmenté la part de notre atmosphère composée de gaz à effet de serre. La combustion de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel, pour la production d'énergie et le chauffage dans les processus industriels, libère du dioxyde de carbone.

L'agriculture est également une source majeure d'émissions de méthane et d'oxyde nitreux, principalement dues aux processus de digestion du bétail ruminant et aux engrais.

Tout cela fait que davantage de chaleur est piégée dans le système climatique de la Terre, ce qui conduit à l'intensification de la circulation générale de l'atmosphère et des océans, et donc à des phénomènes météorologiques plus violents.

Comment les gaz à effet de serre piègent-ils la chaleur ?

Les détails du fonctionnement de l'effet de serre sont assez techniques. Tous les objets de l'univers - même vous et moi - émettent des radiations. Mais ce n'est pas toujours évident, car la plupart des objets ne sont pas assez chauds pour émettre de la lumière visible. Vous pouvez en avoir une idée intuitive en imaginant que vous regardez le monde à travers une caméra thermique (un instrument capable de détecter le rayonnement infrarouge et de convertir ce signal en couleurs visibles).

Tous les objets absorbent également le rayonnement. Pour être en "équilibre thermique" (ne pas se réchauffer ni se refroidir), un objet doit émettre la même quantité de rayonnement qu'il absorbe. Cependant, en général, un objet n'émettra pas ce rayonnement à la même température, il émettra donc un type de rayonnement différent. Le soleil a une température d'environ 5 600 K, ce qui est suffisamment chaud pour émettre de la lumière visible ; la Terre absorbe ce rayonnement, mais a une température de 290 K, correspondant à l'infrarouge. (Notez que la réflexion n'est pas la même chose que l'absorption et la réémission - la Terre reflète effectivement une partie du rayonnement solaire entrant, ce qui explique pourquoi nous pouvons voir des choses à la lumière du jour, mais cette énergie n'est pas produite par la Terre).

Passons maintenant à la partie compliquée.

Contrairement à la surface de la Terre, l'atmosphère n'est pas solide. Cela signifie qu'il est plus facile pour le rayonnement de la traverser sans être absorbé. Mais les gaz préfèrent absorber les rayonnements à certaines longueurs d'onde. (La raison de tout ceci est liée à l'énergie qui peut être stockée dans différents "degrés de liberté" au sein des molécules liées : les solides, qui existent dans des réseaux cristallins, ont un grand nombre de façons d'absorber l'énergie ; les gaz n'en ont que quelques-unes - nous pouvons voir lesquelles en regardant les "lignes spectrales" qui sont absentes lorsque nous examinons le rayonnement qui a traversé un échantillon de gaz). Les gaz à effet de serre sont des gaz dotés d'une paire de propriétés particulières : tout d'abord, ils laissent passer le rayonnement solaire entrant relativement librement ; ensuite, lorsque la Terre absorbe ce rayonnement et le réémet à des longueurs d'onde infrarouges thermiques, ils absorbent eux-mêmes le rayonnement. On peut considérer les gaz à effet de serre comme une sorte de miroir à sens unique pour la chaleur.

Quels sont les effets écologiques du changement climatique ?

La vitesse à laquelle ce phénomène se produit est une préoccupation majeure. Oui, le climat a changé dans le passé, mais d'après les archives fossiles, cela a toujours conduit à des extinctions massives, et le rythme du changement climatique actuel est beaucoup plus rapide que les variations naturelles que nous connaissons grâce à l'histoire naturelle. Pour survivre alors que le climat change, les animaux doivent évoluer et migrer pour s'adapter aux nouvelles conditions, et ces processus prennent des millénaires. On craint aujourd'hui que de nombreuses espèces ne parviennent pas à s'adapter, qu'elles disparaissent et que cela entraîne un effondrement écologique total. L'écosystème de la planète a toujours été en équilibre délicat - les petites perturbations peuvent être compensées, mais des effets aussi importants que ceux que nous observons aujourd'hui seront catastrophiques.

Comment mesurer le changement climatique ?

Pour mesurer les causes du changement climatique, nous mesurons la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Pour ce faire, nous utilisons la spectroscopie : nous capturons des échantillons aléatoires de l'atmosphère, nous envoyons de la lumière à travers l'échantillon et nous observons l'absorption spectrale de l'échantillon. Nous pouvons comparer ces résultats avec l'atmosphère du passé car des échantillons de l'atmosphère telle qu'elle était à l'époque ont été capturés dans des bulles d'air dans de la glace ancienne. En forant des trous profonds dans de grandes couches de glace, comme celles que l'on trouve au Groenland et en Antarctique, nous pouvons voir comment les concentrations de gaz à effet de serre ont varié sur une période de près d'un million d'années.

En termes d'effets, la conséquence la plus directe du changement climatique est l'augmentation de la température mondiale. Bien sûr, la température peut facilement être mesurée à l'aide d'un thermomètre, mais il est important de se rappeler que des fluctuations locales dues au temps sont à prévoir partout. Pour mesurer le climat, nous devons prendre la température de la planète entière. Cela peut se faire dans des observatoires terrestres bien répartis, mais aujourd'hui, nous pouvons également mesurer la température de la Terre depuis l'espace grâce à des satellites.

L'impact du changement climatique sur le système climatique de la Terre est également visible tout autour de nous. Les glaciers reculent, les calottes glaciaires fondent, les terres autrefois arables se transforment en déserts, le niveau des mers augmente et les phénomènes météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents. Cependant, les liens entre la température globale et le climat local sont compliqués. Ainsi, bien que nous puissions faire des prédictions sur ce qui pourrait se produire à l'échelle régionale et mesurer ces résultats, nous les utilisons rarement pour mesurer explicitement le taux de changement climatique.

Quels sont les effets les plus dangereux du changement climatique ?

À long terme, la conséquence la plus dangereuse sera l'effondrement écologique qui risque de se produire, car de plus en plus d'espèces peinent à s'adapter et sont éliminées de l'écosystème. Même si l'homme, grâce à sa capacité à créer des technologies pour combler les lacunes de la nature, sera protégé de ce phénomène pendant un certain temps, il arrivera un moment où même notre chaîne alimentaire sera perturbée. À ce moment-là, il n'y aura tout simplement plus assez de nourriture pour tout le monde, et une grande partie de la population mourra de faim.

À plus court terme, cependant, la fréquence accrue des phénomènes météorologiques extrêmes fait déjà des ravages dans le monde entier. La fréquence et l'intensité des fortes précipitations ont augmenté, car l'air plus chaud peut contenir davantage de vapeur d'eau. Les incendies de forêt - qui sont eux-mêmes un phénomène naturel important - sont désormais difficiles à maîtriser, brûlant plus loin et plus longtemps qu'autrefois. Et pour des raisons complexes (bien que bien comprises) liées à la circulation mondiale, les cyclones intenses, y compris les ouragans, sont de plus en plus fréquents.

Bien que les êtres humains soient plus adaptables (du moins sur des échelles de temps plus courtes) que les autres animaux, nous avons également développé la plupart de nos infrastructures en partant du principe tacite que le climat est quelque chose qui ne change pas, et nous en voyons les conséquences aujourd'hui, alors que de plus en plus de villes sont inondées et que de plus en plus de campagnes deviennent sèches et stériles, obligeant les populations à se déplacer.

Comment le changement climatique affecte-t-il les entreprises ?

Tout comme notre infrastructure a toujours supposé que le climat était une constante, les entreprises, petites et grandes, en ont fait autant. Le temps qu'il fera à l'avenir sera différent de celui d'aujourd'hui, et si votre entreprise est touchée par le climat, vous pouvez vous attendre à ce que les activités habituelles soient perturbées à des degrés divers.

Le comportement des consommateurs évolue en fonction de la météo : les gens sont plus nombreux à rester à l'intérieur par temps maussade et, à l'inverse, à s'aventurer dehors lorsqu'il fait chaud. Cela a des répercussions sur le commerce de détail, les loisirs, ainsi que sur le chauffage domestique et la consommation d'électricité.

D'autres secteurs sont plus susceptibles d'être directement touchés par le changement climatique. Nous avons déjà mentionné que l'agriculture sera fortement touchée, de nombreuses zones devenant stériles. En outre, les secteurs de l'aviation et de la logistique devront tenir compte de conditions météorologiques plus défavorables lors de la planification des itinéraires, tandis que les infrastructures, la planification et les assurances devront faire face à des conditions météorologiques plus extrêmes et aux dommages qu'elles peuvent causer.

Il existe deux axes sur lesquels nous pouvons agir contre le changement climatique. L'un d'eux est l'adaptation. Le changement climatique peut créer de nouvelles opportunités commerciales pour ceux qui souhaitent construire de nouvelles infrastructures pour se défendre contre les conditions météorologiques extrêmes, et produire de nouvelles méthodes agricoles afin de fournir de la nourriture à une population croissante. L'adaptation est nécessaire, car le changement climatique a déjà commencé et il faudra beaucoup de temps pour inverser certains effets, si tant est que cela soit possible.

L'autre axe est cependant fondamentalement plus important. L'atténuation doit être la priorité, car si nous, les humains, pouvons, dans une certaine mesure, nous adapter au changement climatique, le reste des habitants de la planète Terre trouvera cela beaucoup plus difficile, et il arrivera un moment où les humains ne pourront plus survivre par eux-mêmes. Les entreprises qui peuvent faire la différence sont celles qui peuvent répondre aux besoins de la société sans rejeter davantage de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, notamment les énergies renouvelables, les véhicules électriques et l'agriculture durable.