Du chaos météorologique à l’émergence de tendances climatiques

[david3]

Du chaos météorologique à l’émergence de tendances climatiques.

Il est assez courant de voir des personnes stupéfaites (et parfois outrées) que l’on puisse faire des projections climatiques correspondant à une teneur en C02 atmosphérique doublée par rapport à l’ère pré-industrielle (RC02=2, dans 50 ans ?) alors que l’on est incapable de prévoir la météo au-delà de 5 jours…

Que répondez-vous à ces personnes ?

1 - Comment leur expliquer simplement ce que signifie le mot « forçage » ?

2 - Comment leur expliquer qu’un réchauffement global ne signifie pas un réchauffement uniforme ?

3 - Comment leur expliquer l’émergence de tendances climatiques alors que la météo est chaotique ?

4 - Comment d’autre part leur expliquer que les variations climatiques du passé ne remettent pas en cause l’impact des activités humaines sur le climat ?

5 - Comment leur expliquer l’importance des aspects cinétiques des processus ?

Pédagogues, à vous de jouer…

Un début de réponse :

Chaos and Climate

Par James Annan et William Connolley

http://www.realclimate.org/index.php?p=204

“ By climate, we mean the statistics of weather, averaged over suitable time and perhaps space scales. We cannot hope to accurately predict the temperature in Swindon at 9am on the 23rd July 2050, but we can be highly confident that the average temperature in the UK in that year will be substantially higher in July than in January…”

« Nous ne pouvons pas prévoir la température à Paris à 9 heures le 23 juin 2050, mais nous pouvons être presque sûr que la moyenne des températures en France de cette année sera plus élevée en juin qu’en janvier ».

"Imagine a pot of boiling water. A weather forecast is like the attempt to predict where the next bubble is going to rise (physically this is an initial value problem). A climate statement would be that the average temperature of the boiling water is 100ºC at normal pressure, while it is only 90ºC at 2,500 meters altitude in the mountains, due to the lower pressure (that is a boundary value problem)."

Imaginez une casserole d'eau bouillante. Une prévision météo c'est comme essayer de prévoir où la prochaine bulle va apparaitre (physiquement, c'est un problème lié aux conditions inititiales). Un "communiqué" climatique serait : l'eau bouillante est à 100°C à pression atmosphérique normale, et à 90°C à 2500 mètres d'altitude, ceci à cause d'une pression atmosphérique plus faible.

Avez-vous des arguments encore plus pédagogiques pour ceux qui ont du mal à saisir les enjeux climatiques actuels ? Comment vous y prenez-vous pour répondre simplement à ces 5 questions ?

[idea]

« Nous ne pouvons pas prévoir la température à Paris à 9 heures le 23 juin 2050, mais nous pouvons être presque sûr que la moyenne des températures en France de cette année sera plus élevée en juin qu’en janvier ».

C'est une blague?

[david3]

Idea, je trouve l'explication de James Annan (membre du Global Environment Modelling Research Program) et de William Connolley (climate modeller, British Antarctic Survey) très bonne mais à l'évidence, vu ta réaction, c'est encore insuffisant. Tu as une meilleure explication à proposer ?

[idea]

disons qu'il y a une faille dans le raisonnement. Si j'ai bien compris il s'agit de comparer la variation saisonnière aux variations dus a l'effet de serre. De dire que l'on peut dégager une tendance sur le réchauffement de la même manière qu'une tendance saisonnière. Hors les variations saisonnière sont dûe a la rotation de la terre, phénomène sur lequel nous disposons de nombreux point de références ce qui n'est pas le cas pour les optimums d'effets de serre... la comparaison me paraît inégale.

Quant a avoir de meilleurs explications, j'avoue que non n'étant pas entièrement d'accord sur ce que tes questions cherchent a prouver (je ne nie pas le RC, ni sa part anthropique, mais je ne suis pas certain que l'on puisse dégager une tendance climatique fiable).

[Invité]

Idea, je trouve l'explication de James Annan (membre du Global Environment Modelling Research Program) et de William Connolley (climate modeller, British Antarctic Survey) très bonne mais à l'évidence, vu ta réaction, c'est encore insuffisant. Tu as une meilleure explication à proposer ?

Oui la comparaison est tout à fait évidente.

le changement climatique saisonnier correspond à un delta de forçage solaire sur une latitude donnée.

Si l'on est certain que passer de janvier à juin change la température on peut être également certain qu'un autre forçage thermique, même s'il n'est pas exactement de même nature (fréquence) provoquera également un changement de température.

On pourrait aussi dire que c'est aussi évident que de dire que si le forçage solaire global augmentait de 50% la température terrestre augmenterait de plusieurs centaines de degrés.

[idea]

C'est pénible d'entendre le mot "forçage" a tour de bras... comme si la prévision de la variabilité saisonnière résultait d'une modélisation!

[david3]

Les sciences physiques sont bien utiles dans le domaine de la climatologie. Et la notion de forçage est centrale lorsque l'on s'intéresse à l'impact d'une l'élévation d'origine anthropique de la concentration en CO2 dans l'atmosphère.

"La sensibilité climatique est une mesure de la variation de température d'équilibre globale de surface atmosphérique pour un forcage donné. Son unité est généralement des °C change par W/m2 de forçage. Pour déterminer sa valeur, une expérience classique est de regarder le climat pour une concentration en CO2 atmosphérique doublée ; ce qui fait que la sensibilité est donnée quelquefois donnée en terme de réchauffement pour un doublement du CO2(c.a.d. une augmentation de 280 ppm a 560 ppm). Le forçage pour un doublement du CO2 est d'environ 4 W/m2 ce qui implique qu'une sensibilité de 3°C pour un doublement est équivalente a une sensibilité de 0.75 °C/W/m2. L'idée fondamentale est que si on connaît la somme de tous les forçages, il est alors possible d'estimer l'amplitude du changement de température induit."

http://www.realclimate.org/index.php/archi...sensitivity/fr/

Je cherche le moyen d'expliquer la notion de forçage et de sensibilité climatique simplement...avec des pommes...?

Un article central (qui veut le traduire pour ceux qui ne comprennent pas bien l'anglais ?) :

Planetary energy imbalance?

http://www.realclimate.org/index.php/archi...ergy-imbalance/

[Torrent]

Pourtant il peut y avoir un été chaud ou un été frais, voire pourri, donc avec le même forçage on a des resultats trés differents et qui peuvent au final se traduire par des différences de 10° par exemple sur les maxima et de 3° sur les moyennes.

Alors? pourquoi ces differences avec le même forçage?

[charles.muller]

Le point 1 : on prend le sommet de l'atmosphère, on regarde l'énergie (en W/m2) qui entre et celle qui ressort. Le forçage, c'est tout ce qui modifie le bilan entrée-sortie dans un sens ou dans l'autre. Par exemple : si l'irradiance du soleil augmente, cela fait plus d'énergie entrante, donc un forçage positif (et inversement). Si les GES augmentent, cela fait plus de rayonnement IR réfléchi vers la surface (au lieu de repartir vers l'espace), donc un forçage positif aussi (et inversement). Si l'activité volcanique augmente, cela fait plus d'aérosols dans la haute atmosphère, donc plus de rayonnement redirigé vers l'espace (albedo), donc un forçage négatif. Et ainsi de suite pour chaque élément entrant dans le bilan d'énergie entrée / sortie. L'intérêt est que l'on a une unité commune (W/m2) pour comparer des phénomènes physiquement (ou climatiquement) différents. (Certains soulignent des défauts à cette approche, mais je n'y viens pas pour le moment).

*

La difficulté du point 2) est que le forçage de la plupart des GES est supposé relativement homogène, car ces gaz sont rapidement "bien mélangés" dans l'atmosphère. On devrait donc ressentir leur effet sur les températures de manière elle aussi assez homogène (sauf pour certains GES comme l'ozone troposphérique, en fait concentrée au-dessus des zones d'émission d'oxydes d'azote, mais passons). Or, ce n'est pas le cas.

Une réponse est que l'effet réchauffant des GES (forçage positif) est contrebalancé par l'effet refroidissant des aérosols (forçage négatif). Une autre réponse est les GES n'annulent pas la variabilité naturelle du climat, dont l'amplitude peut être provisoirement supérieure à l'effet de réchauffement de ces GES et qui module aussi en partie l'effet de ces GES (Exemple : beaucoup d'océans dans l'Hémisphère Sud > inertie thermique des océans plus "difficiles" à réchauffer > donc moindre sensibilité aux GES que dans l'Hémisphère Nord).

Mais ces deux explications soulèveront à leur tour souvent d'autres questions. Par exemple : si les aérosols contrebalancent les GES, tout cela n'est finalement pas si grave. Réponse : l'effet cumulé des GES, dû à leur longue durée de vie atmosphérique (100-150 ans CO2), devrait devenir de plus en plus important par rapport à l'effet toujours momentané des aérosols (une dizaine d'heures). Ou encore : si la variabilité naturelle reste "plus forte" que la tendance imposée par les GES, c'est que celle-ci n'est finalement pas si importante. Même type de réponse (aujourd'hui, oui, mais demain avec beaucoup de GES, c'est à voir).

Par rapport à la situation actuelle, il est donc difficile de convaincre son interlocuteur : on doit renvoyer dans le futur où il y aura beaucoup de GES. En fait, la solution "définitive" à ces interrogations résiderait dans l'évaluation exacte de la sensibilité climatique aux GES, c'est-à-dire grosso modo des variations de température attendues pour leur doublement dans l'atmosphère. Et c'est là où la fourchette encore très large des modèles pour 2xCO2 (1,5-4,5°C) pose problème. Cette fourchette très large n'est pas due aux incertitudes sur les émissions, car il s'agit d'un "cas d'école" sur le doublement (c'est-à-dire : peu importe si le doublement arrive en 50, 75 ou 125 ans, le résultat sera à peu près le même). S'il y a de telles incertitudes, c'est que par rapport aux modèles actuels, on évalue encore très mal le comportement de la vapeur d'eau et des nuages pour un doublement des GES. Or, l'essentiel du réchauffement attendu vient de cette vapeur d'eau, éventuellement renforcée ou atténuée par les nuages.* Les tentatives actuelles pour contraindre les modèles semblent s'orienter vers une sensibilité climatique à 2,5-3,5°C pour un doublement CO2.**

Mais je laisse les experts qui nous lisent, et daignent parfois nous corriger, revenir sur cette présentation très schématique. Et chacun apporter des précisions dans son sens.

*Ensuite, un sceptique ira plus loin sur les incertitudes. Au-delà de la vapeur d'eau et des nuages, il soulignera que le comportement des océans reste une énigme (aussi bien les premières couches - cf. perte inexpliquée de chaleur 2003-2005 - que les courants profonds - cf. débats sur la thermohaline), que le comportement de la biosphère est encore très mal modélisé (sa fonction "puits" de GES, surtout CO2, pourrait croître proportionnellement aux GES car ceux-ci favorisent la croissance végétale), que la distribution verticale du forçage dans la couche surface-tropopause est également importante, mais encore mal connue malgré des analyses régionales plus poussée (genre INDOEX), etc.

** Sur ce point aussi, on peut rester sceptique. La sensibilité climatique se calcule de divers manières, empirique en comparant de périodes anciennes, ou théorique en faisant tourner un modèle circulation générale / balance énergétique pour voir le résultat. Chacune de ces méthodes présente des défaillances. La première : difficile d'évaluer précisément les forçages et les différences de températures entre deux époques (donc de paramétrer le modèle), car certains proxies ne sont pas des indices très fidèles, et les forçages ne sont pas indépendants ; la seconde : difficile de penser que les modèles AOGCM actuels, encore très grossiers, représentent correctement le comportement du réel.

[david3]

Merci Charles pour ces généralités mais je cherche des moyens simples et pédagogiques (analogies etc.) pour expliquer ces concepts (du type de ceux de James Annan et William Connolley donné message n°1).

*Ensuite, un sceptique ira plus loin sur les incertitudes. Au-delà de la vapeur d'eau et des nuages, il soulignera que le comportement des océans reste une énigme (aussi bien les premières couches - cf. perte inexpliquée de chaleur 2003-2005 - que les courants profonds - cf. débats sur la thermohaline), que le comportement de la biosphère est encore très mal modélisé (sa fonction "puits" de GES, surtout CO2, pourrait croître proportionnellement aux GES car ceux-ci favorisent la croissance végétale), que la distribution verticale du forçage dans la couche surface-tropopause est également importante, mais encore mal connue malgré des analyses régionales plus poussée (genre INDOEX), etc.

Un sceptique est quelqu'un qui doute de manière non orientée : il pense que l'on manque d'éléments pour aprécier la sensibilité climatique et cela le conduit à penser que la sensibilité peut être plus élevée ou moins élevée que celle communément admise. Un speptique peut envisager, pour un niveau de C02 de 560ppm (double du niveau pré-industriel), un réchauffement de 11°C (par exemple en intégrant les rétro-actions positives : relargages de C02 par l'océan qui se réchauffe, dégagements de méthane en lien avec le dégel du permafrost, albedo etc.) ou un réchauffement de seulement 0,1 degrés (problème : pas de rétroactions négatives à l'oeuvre mise en évidence à ce jour). Un "sceptique orienté" n'est par défintion pas un sceptique mais un convaincu.Par contre aucun sceptique ne peut nier que la totalité de l'augmentation récente du niveau de C02 atmosphérique est due à l'homme. Il ne pas nier non plus que le C02 est un gaz à effet de serre. (Enfin il ne peut pas nier que les océans s'acidifient à cause de cette augmentation du niveau de C02, c'est de la chimie de base et même Allègre le reconnait).

que le comportement de la biosphère est encore très mal modélisé (sa fonction "puits" de GES, surtout CO2, pourrait croître proportionnellement aux GES car ceux-ci favorisent la croissance végétale),

Tu te trompes Charles, les données des scientifiques (par exemple les expériences FACE : Free Air CO2 Enrichment) vont exactement dans le sens inverse de ce que tu affirmes, malheureusement pour nous tous. Explications ici : http://www.realclimate.org/index.php/archi...-fertilization/

(à propos de la notion de facteur limitant : Loi de Liebig sur le minimum)

On a d'ailleurs observé une baisse très nette de la productivité végétale lors de la canicule de 2003, et les niveaux élevés de C02 n'y ont rien changé. Il est tout à fait possible que les puits se transforment en sources :

Canicules et sécheresses menacent de "booster" l'effet de serre

Le Monde ( http://cap21-rhone-alpes.over-blog.com/article-907793.html )

« Il apparaît qu'à l'échelle de l'Europe la production végétale a chuté de 30 % en 2003 par rapport à 2002, dans les peuplements forestiers comme sur les surfaces cultivées. Une baisse sans précédent au cours du siècle écoulé. Conséquence de cette anémie, une réduction considérable de la quantité de carbone stockée dans la biomasse (...) - A l'échelle de la planète, les experts estiment que le manteau végétal permet aujourd'hui de capturer entre 10 % et 20 % des émissions humaines de CO2, principal gaz impliqué dans l'augmentation de l'effet de serre. Ce bouclier vert risque donc se transformer en menace. De puits de carbone, "les écosystèmes des régions tempérées pourraient se muer en sources de carbone", écrivent les signataires de l'article »...

Enfin, ajoutons que toutes les plantes ne sont pas égales devant le CO2...Cela dépend de leur métabolisme (C3, C4, CAM http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e24/24b.htm), de leur équipement enzymatique (PEP carboxylase). Une augmentation de la teneur en C02 est donc potentiellement perturbatrice au niveau de l'équilibre écologique de l'unité écologique considérée. Et le facteur C02 n'agit pas seul (température, H20 etc...).

Disons qu'un sceptique qui doute des résultats des scientifiques envisage les deux hyphèses sans a priori :

1 - les puits biosphèriques restent des puits

2 - les puits se transforment en sources

[charles.muller]

Merci Charles pour ces généralités mais je cherche des moyens simples et pédagogiques (analogies etc.) pour expliquer ces concepts (du type de ceux de James Annan et William Connolley donné message n°1).

D'une part, les analogies finissent par trouver leur limite sur des sujets un peu compliqués, et il faut bien que les gens fassent l'effort de comprendre un minimum (dans un sens ou dans l'autre, peu importe). D'autre part, l'image de Annan sur juin/janvier n'est pas très claire (voir réactions qu'elle suscite).

Tu te trompes Charles, les données des scientifiques vont exactement dans le sens inverse de ce que tu affirmes, malheureusement pour nous tous. Explications ici :

http://www.realclimate.org/index.php/archi...-fertilization/

Aïe, tu cites une seule référence, venant d'un site de qualité, mais notablement engagé. Leur deux liens sont par ailleurs invalides, pas très pratique pour vérifier ce qui est dit. La bonne page pour télécharger des études sur FACE :

http://www.bnl.gov/face/Science.asp

Je me permets de rediriger à mon tour les lecteurs intéressés vers la page de ce site (CO2 science), lui aussi engagé mais lui aussi de qualité. Il s'agit d'un index sur toutes les expérimentations ou observtions (pas seulement FACE) concernant la croissance des végétaux en milieu CO2 enrichi. Plusieurs centaines de références sont disponibles (accès payant nécessaire cependant si l'on veut les synthèses sur chaque plante ; voir subject index pour les accès libres).

Tu peux essayer d'expliquer qu'un surcroît de CO2 sera neutre pour la croissance végétale, mais je crains que cela ne soit pas de nature à convaincre un large public ni à crédibiliser le reste de tes hypothèses. L'expérience FACE (Free Air CO2 Enrichment) dont parle Real Climate a fait l'objet d'une méta-analyse assez récente par Ainsworth et Long (2005), sur quinze années et 124 études publiées. Tous les végétaux observés ont connu une réponse positive, les arbres bien plus que les plantes de culture. Ci-dessous, le tableau résumé pour la photosynthèse en milieu CO2 enrichi (+200 ppm).

Plus intéressant encore : la soi-disant décroissance rapide de l'azote disponible (supposée limiter la réponse des végétaux) n'est pas vérifiée sur ces 124 travaux FACE, ainsi que le note les auteurs dans leur conclusion de synthèse :

"Most significant is that the decrease in N, often assumed to lead to an expected diminution of the response of vegetation to elevated [CO 2] in the long term, is only marginal in FACE. Nitrogen per unit leaf area was decreased by only 5%."

Dans une autre discussion, tu me sugggérais d'être un peu plus "sérieux" dans mes références. Je te retourne le compliment : que tu aies des infos parcellaires, ce n'est pas très grave ; mais que tu déduises abruptement de ces infos parcellaires que "les scientifiques" ont tel ou tel avis, ca l'est un peu plus.

Ainsworth, E.A. and Long, S.P. (2005), What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO2, New Phytologist, 165, 351-372.

[david3]

Ta référence, les sites financés par EXXON ?

A propos de "CO2science" ("Center for the Study of Carbon Dioxide and Global Change") :

Les scientifiques contre Exxon (Agence Science-Presse) - Quand des scientifiques contestent, ça passe souvent inaperçu, mais pas quand ça provient de la Royal Society de Londres: la plus vieille association scientifique du monde (346 ans!) attaque la plus riche compagnie du monde, la pétrolière ExxonMobil. Le crime d’Exxon: avoir volontairement trompé les gens sur le réchauffement planétaire. La multinationale a notamment donné de l’argent à au moins 39 organisations qui, accuse la Société royale, "ont désinformé le public sur la science des changements climatiques" et ont fait la promotion de "points de vue inexacts et trompeurs"...

"La compagnie a notamment versé 25 000$ au Centre pour l’étude du dioxyde de carbone et des changements planétaires, qui proclame sur son site web qu’il "n’y a aucune raison solide de croire que la hausse des températures a été causée par la hausse de CO2".... "

http://www.sciencepresse.qc.ca/archives/2006/cap0210062.html

Le Royal Society est l'Académie des Sciences du Royaume-Uni.

http://www.royalsoc.ac.uk/landing.asp?id=3

Tu omets de parler des conséquences de la canicule de 2003, expérience grandeur nature.

Pourtant, si l'on suit ta logique, température + C02 cela devrait favoriser la croissance végétale non ?

Tu contestes la baisse de la productivité observée par les scientifiques ?

Disons qu'un sceptique qui doute des résultats des scientifiques envisage les deux hyphèses sans a priori :

1 - les puits biosphèriques restent des puits

2 - les puits se transforment en sources

Ce n'est manifestement pas ton cas. Tu es donc un convaincu, pas un sceptique.

[charles.muller]

Ta référence, les sites financés par EXXON ?

Je précise plus haut, un site engagé. Toute personne qui prend le temps de lire le contenu de CO2 Science constate le sérieux de ses références scientifiques, et c'est là l'essentiel à mes yeux. Ce n'est pas parce que Hansen touche des fonds privés d'une fondation environnementaliste engagée "à gauche" que je crache sur ses travaux.

Par ailleurs, je prends le temps d'expliquer de quoi on parle, de retrouver la dernière référence de synthèse en date (FACE) et d'en exposer quelques conclusions, tu repars dare-dare sur d'autres sujets. Je te l'ai déjà dit : on ne peut pas travailler comme cela. Je n'en ai pas le temps et c'est improductif pour l'esprit. Tu demandes dans un même post (plus haut) que l'on parle de la canicule, de l'acidification des océans, de l'enrichissement CO2, de l'augmentation du CO2 lié à l'homme, de généralités sur ce qu'un sceptique doit ou ne doit pas faire... C'est impossible de le faire sérieusement.

[david3]

Allons-y au niveau des conséquences de la canicule de 2003 sur la productivité végétale. Une expérience grandeur nature, à l'échelle de l'Europe, c'est intéressant non ?

On en parle sur "CO2Science" ? (tu as l'air bien au courant de ce qu'ils publient sur leur site)

NB - Tu ne vas pas comparer le GISS-NASA que dirige Dr James HANSEN à co2science-EXXON , si ?

[charles.muller]

Je reviens au sujet initial et je vais essayer une analogie "simple" pour le point 3, mais je ne suis pas sûr qu'elle soit très efficace (ni finalement très exacte).

En haut d'un pont, on jette une feuille et on essaie de prévoir exactement où elle va tomber dans l'eau en-dessous. Cela, c'est la prévision météo. On voit le problème : selon la manière dont le feuille est jetée, ou selon l'existence d'une légère brise, la trajectoire de cet événement unique sera différente. C'est l'extrême sensibilité aux conditions initiales.

Toujours en haut d'un pont, on jette mille fois une feuille et on essaie de prévoir le périmètre où ces mille feuilles ont le plus de chances de tomber dans l'eau. Cela, c'est la prévision climato. C'est déjà moins "risqué". Le fait de jeter mille fois indique que l'on travaille sur du long terme. Et le fait de chercher un périmètre indique que l'on travaille sur des moyennes. Un modèle climato a ainsi beaucoup plus de "contraintes", c'est-à-dire que le comportement moyen des phénomènes étudiés sur le long terme limite le problème des conditions initiales du modèle météo.

Il n'empêche que le climat reste un système non-linéaire. Et que pour le prévoir à long terme, il est conseillé de bien connaître son fonctionnement, c'est-à-dire le comportement et les interactions de ses éléments. Est-ce vraiment le cas aujourd'hui pour les océans ? Ou même pour des phénomènes connus comme les oscillations naturelles type NAO, ENSO, etc. ? Hum...

[david3]

Intéressante la comparaison Charles. Merci.

Importance des conditons initiales en météorologie etc...

[charles.muller]

Allons-y au niveau des conséquences de la canicule de 2003 sur la productivité végétale. Une expérience grandeur nature, à l'échelle de l'Europe, c'est intéressant non ?

On en parle sur "CO2Science" ? (tu as l'air bien au courant de ce qu'ils publient sur leur site)

NB - Tu ne vas pas comparer le GISS-NASA que dirige Dr James HANSEN à co2science-EXXON , si ?

Allons-y au niveau des conséquences de la canicule de 2003 sur la productivité végétale. Une expérience grandeur nature, à l'échelle de l'Europe, c'est intéressant non ?

On en parle sur "CO2Science" ? (tu as l'air bien au courant de ce qu'ils publient sur leur site)

Je regarderai ta référence sur Nature, pas le temps maintenant. Je remarque simplement que l'article lui-même (du Monde) signale des réserves sur cet exercice, dans les comments de Nature : on prend un cas unique dans une zone précise (canicule 2003, Europe occidentale) et on extrapole dans le futur avec beaucoup de "si" ("si" ces événements sont fréquents, "si" le stress hydrique s'aggrave, "si" les autres espèces des autres biotopes réagissent pareillement...).

Mais dis-moi, avant même de faire cet effort d'analyse qui me prendra plus de temps que de copier un lien, je voudrais quand même être bien certain que nous sommes tous les deux aussi objectifs devant les résultats de la recherche : trouves-tu que la méta-analyse d'Ainsworth et Long sur FACE incite à penser que la végétation va renforcer son rôle de puits de CO2 à l'avenir ou, au contraire, qu'elle va devenir une source ?

[david3]

trouves-tu que la méta-analyse d'Ainsworth et Long sur FACE incite à penser que la végétation va renforcer son rôle de puits de CO2 à l'avenir ou, au contraire, qu'elle va devenir une source ?

Cela ne me pose pas de problèmes existentiels, cela illustre que la science est bien vivante (je te fais confiance sur le contenu de l'étude). Ce qui me gène c'est la façon dont ces résultats sont présentés dans des sites comme co2science-EXXON et les motivations de leurs auteurs associés à des lobbies pétroliers.

Nous souhaitons tous que des rétroactions-négatives se mettent en place : espèrons que les résultats de ces auteurs soient généralisables à l'échelle de la Terre. Pour l'instant et sauf erreur de ma part aucune rétro-action de ce type n'a été constatée sur Terre actuellement. Et d'ailleurs si les puits biosphériques se renforçaient suite à l'augmentation du niveau de C02, cela ne pourrait pas durer éternellement, nous parviendrions à un nouvel équilibre (par exemple, une forêt à l'équilibre a un bilan carbone nul, seule une forêt en croissance fonctionne en puits). Dans tous les cas, on observe une croissance continue de la concentration atmosphérique en C02, preuve que les différents puits (océans, biosphère) ne peuvent pas tout absorber (ils ont absorbé environ la moitié du C02 que nous avons émis, ceci non sans conséquence sur le pH océanique...).

Les observations faites en Europe suite à la canicule de 2003 ne sont pas de bon augure. N'oublions pas les aspects cinétiques : c'est la vitesse des changements qui est perturbatrice. Il faut du temps aux organismes vivants (arbres etc.) pour s'adapter aux changements. Dans un millier d'années, lorsque nous aurons basculé dans un monde complètement différent de celui que nous connaissons, il est tout à fait possible (à la lumière des données du passé mais en fait je ne me suis pas penché sur la question) que les taux élevés de C02 favorisent la croissance végétale. Je m'intéresse au XXIème siècle. Ce qui nous attend dans un millier d'année est intéressant mais cela me concerne moins directement.

[david3]

Je regarderai ta référence sur Nature, pas le temps maintenant.

Heatwaves spell bad news for carbon sinks

Extreme temperatures make forests emit carbon dioxide.

"They found that at the height of the summer of 2003, carbon was baking out of Europe's vegetation at a rate of half a billion tonnes per year".

http://www.bioedonline.org/news/news.cfm?art=2043

Ciais P. et al. Nature, 437. 529 - 533 (2005).

http://www.nature.com/news/2005/050919/full/050919-5.html

Revue de presse (Financial Times, The Guardian, Planetark.org) :

http://www.heatisonline.org/contentserver/...amp;method=full

[sirius]

Du chaos météorologique à l’émergence de tendances climatiques.

Il est assez courant de voir des personnes stupéfaites (et parfois outrées) que l’on puisse faire des projections climatiques correspondant à une teneur en C02 atmosphérique doublée par rapport à l’ère pré-industrielle (RC02=2, dans 50 ans ?) alors que l’on est incapable de prévoir la météo au-delà de 5 jours…

Que répondez-vous à ces personnes ?

1 - Comment leur expliquer simplement ce que signifie le mot « forçage » ?

2 - Comment leur expliquer qu’un réchauffement global ne signifie pas un réchauffement uniforme ?

3 - Comment leur expliquer l’émergence de tendances climatiques alors que la météo est chaotique ?

4 - Comment d’autre part leur expliquer que les variations climatiques du passé ne remettent pas en cause l’impact des activités humaines sur le climat ?

5 - Comment leur expliquer l’importance des aspects cinétiques des processus ?

Pédagogues, à vous de jouer…

Bonjour

La question est intéressantye et vaut la peine qu'on s'y arrête;

En tout premier lieu, on ne fait pas boire un âne qui n'a pas soif, c'est bien connu.

Non pas que je considère que les "sceptiques" ou les sceptiques sans guillemets soient des ânes

mais, en touit cas, il est clair que kes premiers n'ont pas soif.

Ceci signifie que quelque soit l'explication apportée, ils la refuseront.

C'est exactement comme lorsqu'on discute politique avec quelqu'un: il accepte de te suivre un moment puis, si ça le dérange, il change de sujet et saute sur un autre argument.

Laissons donc ça de côté: la pédagogie ne s'adresse pas à eux (les "sceptiques" convaincus)

Pour les autres

1 le climat concerne l'ensemble de la planète dont l'atmosphère, l'océan , etc, on appelle ça un système

2 un forçage, c'est un apport de chaleur ou une perte de chaleur pour l'ensemble du système (et ça se mesure en Watts ou en W/m2). C'est une contrainte appliquée au système.

On peut assimiler le système climatique à une habitation: le forçage , c'est d'augmenter ou de diminuer le chauffage (tout le reste étant inchangé). L'augmentation de l'effet de serre, c'est l'augmentation de l'isolation de la maison.

Si on augmente l'isolation de la maison et qu'on ne diminue pas le chauffage, il fera plus chaud: on ne sait pas trop de combien de degrés ni encombien de temps.

3 Le réchauffement , dans la maison ne sera pas le même dans toutes les pièces: il est probable que les chambres sous les combles seront rapidement plus chaudes mais dans la grande salle de séjour située bien à l'intérieur , la température ne va pas varier très vite.

4 Pour la différence entre climat et variabilité chaotique, le plus simple, c'est de prendre l'image de la turbulence dans un torrent de montagne: l'eau ne va pas tout droit, il y a même des tourbillons, cad des endroits où sur une courte distance, elle fait demi tour mais la contrainte est la plus forte: l'eau descend. Autre analogie : vous traversez une foule compacte, vous êtes bousculé, vous arriverez quand même de l'autre côté de la rue mais ça sera pas directe. La contraine , c'est vous qui l'imposez, le chaos, c'est le fait d'être bousculé, de contourner els obstacles de decoir reve,=nir sur ses pas parce que ça passe pas etc...

5 le passé ne prouve en rien en la matière: sans doute le plus difficile car on raisonne sur des bases d'expérience plus ou moins bien formulées. Dire que c'est pas parce que ça a toujours été comme ça que ça va forcément continuer n'est pas difficile à faire admettre du bout des lèvres mais, en général, ce n'est pas bien compris. Voir la résistance de la Saint Médard , des vieux qui savent etc.. Je pense que là, il n'y a pas d'autre solution que d'expliquer que la Terre est proche de la température maximum qu'elle ait connu depuis 3 millions d'années, que ce n'est pas beaucoup la faute des hommes (qq dixièmes de degré) mais que c'est justement comme ça et que donc, il n'y a pas vraiment de passe sur lequel se reposer. Les glaciations, c'est dans l'autre sens et le climat c'est pas comme une échelle: ça va pas forcément pareil dans les deux sens.

Je verse ma petite contribution au débat

pour charles.muller: le rayonnement infrarouge n'est pas réfléchi par l'atmosphère mais émis. La confusion est regrettable.

[charles.muller]

Heatwaves spell bad news for carbon sinks

Extreme temperatures make forests emit carbon dioxide.

"They found that at the height of the summer of 2003, carbon was baking out of Europe's vegetation at a rate of half a billion tonnes per year".

http://www.bioedonline.org/news/news.cfm?art=2043

Ciais P. et al. Nature, 437. 529 - 533 (2005).

http://www.nature.com/news/2005/050919/full/050919-5.html

Revue de presse (Financial Times, The Guardian, Planetark.org) :

http://www.heatisonline.org/contentserver/...amp;method=full

Merci.

J'ai lu l'étude de Ciais et al. (2005) et le commentaire par Dennis Baldocchi, dans le même numéro. Très rapidement, une synthèse.

En quoi consiste l'étude ?

Les auteurs ont analysé sur quinze points en Europe (14 forêts et une prairie), dans sept pays et sur juillet-septembre 2003 (canicule) les variations de productivité primaire de la végétation (GPP), de respiration totale de l'écosystème (TER) et d'échange net de CO2 (NEE). A l'aide d'un modèle, ils ont ensuite extrapolé à partir de ces sites à l'ensemble du continent.

Ce qu'ils ont trouvé ?

Le productivité primaire des zones concernées a chuté de 30% dans cette période par rapport à l'année de référence 2002, représentant une source de carbone (0,5 Pg C / an, 500 millions de tonnes, équivalent des gains de séquestration notés dans les quatre années précédentes). Le résultat concorde avec les rendements médiocres (-20%) des récoltes cette année. Du point de vue climatique, cette situation semble due soit à des déficits en pluie, soit à des vagues de chaleur selon les sites. Du point de vue métabolique,l'excès de carbone provient du fait que le déclin en photosynthèse (195 g C /m2 / an) a largement dépassé le déclin en respiration (77 g C /m2 / an). (Pour mémoire, les plantes absorbent le CO2 en photosynthèse, mais le libèrent en respiration ; si un phénomène surpasse l'autre sur une période donnée, cela modifie les échanges CO2 dans un sens ou dans l'autre).

Ce qu'ils en concluent ?

Une augmentation des sécheresses et/ou des canicules pourrait transformer certains écosystèmes en sources au lieu de puits de carbone.

Ce que j'en pense ?

- Il est assez évident que si des canicules à répétition surviennent et si le déficit de précipitation devient la règle, la végétation va souffrir, les captures de carbone vont baisser au lieu d'augmenter, et certaines zones peuvent devenir des sources (en cumulé sur ces sécheresses par rapport aux autres périodes).

- Le résultats des auteurs restent cependant soumis à pas mal d'incertitudes et d'imprécisions, comme ils le relèvent eux-mêmes ("The parallel reduction in GPP and TER over western Europe (4.6 times 106 km2) equates to a 2003 anomalous source to the atmosphere of 0.5 Pg C yr-1, roughly undoing four years of net carbon storage, although uncertainties in each number remain quite large (see Methods)."). Le principal problème est qu'il ne s'agit pas d'un calcul direct, mais d'une série d'inférences sur les liens GPP / TER / NEE permettant d'extrapoler à partir de 14 sites pour analyser un continent entier. On peut par exemple consulter en tableau 1 les erreurs-types (se du GPP et TER) avec les valeurs concernées (en g C / m2 / an) pour chaque cite.

- Si l'on part du principe que l'estimation est correcte, elle reste cependant insuffisante pour se prononcer sur l'évolution à long terme. La perte 2003 équivaut aux gains 1999-2002 en termes de séquestration, gains dus à la croissance de la végétation. 2003 a été assez exceptionnel en Europe, comme l'indique l'ouverture du papier : "Europe experienced a particularly extreme climate anomaly during 2003, with July temperatures up to 6 °C above long-term means, and annual precipitation deficits up to 300 mm yr-1, 50% below the average". Le rapport entre gains et pertes de séquestration dépend de la fréquence et de l'intensité de ce genre de phénomène extrême, mais aussi de l'évolution de la végétation entre ces phénomènes extrêmes.

- L'extrapolation globale de cette étude serait évidemment plus critiquable encore. D. Baldocchi rappelle dans son comment que les forêts américaines sont par exemple habituées à des variations climatiques plus importantes que les forêts européennes, notamment pour les canicules et les déficits hydriques. Il est peu probable que les espèces adaptées à cette zone y réagissent de la même manière. Par ailleurs, les modèles climatiques actuels ne sont pas capables de prévoir l'évolution des précipitations au cours de ce siècle, ni d'anticiper avec précision la fréquence des épisodes caniculaires.

Donc thème à suivre de près, peut-être juillet 2005 va-t-il donner lieu à de nouvelles analyses.

Voilà, c'est à peu près tout ce que je peux en dire.

[david3]

La question est intéressantye et vaut la peine qu'on s'y arrête...

...On peut assimiler le système climatique à une habitation: le forçage , c'est d'augmenter ou de diminuer le chauffage (tout le reste étant inchangé). L'augmentation de l'effet de serre, c'est l'augmentation de l'isolation de la maison. Si on augmente l'isolation de la maison et qu'on ne diminue pas le chauffage, il fera plus chaud: on ne sait pas trop de combien de degrés ni encombien de temps.

3 Le réchauffement , dans la maison ne sera pas le même dans toutes les pièces: il est probable que les chambres sous les combles seront rapidement plus chaudes mais dans la grande salle de séjour située bien à l'intérieur , la température ne va pas varier très vite.

4 Pour la différence entre climat et variabilité chaotique, le plus simple, c'est de prendre l'image de la turbulence dans un torrent de montagne: l'eau ne va pas tout droit, il y a même des tourbillons, cad des endroits où sur une courte distance, elle fait demi tour mais la contrainte est la plus forte: l'eau descend. Autre analogie : vous traversez une foule compacte, vous êtes bousculé, vous arriverez quand même de l'autre côté de la rue mais ça sera pas directe. La contraine , c'est vous qui l'imposez, le chaos, c'est le fait d'être bousculé, de contourner els obstacles de decoir reve,=nir sur ses pas parce que ça passe pas etc...

5 le passé ne prouve en rien en la matière: sans doute le plus difficile car on raisonne sur des bases d'expérience plus ou moins bien formulées. Dire que c'est pas parce que ça a toujours été comme ça que ça va forcément continuer n'est pas difficile à faire admettre du bout des lèvres mais, en général, ce n'est pas bien compris. Voir la résistance de la Saint Médard , des vieux qui savent etc.. Je pense que là, il n'y a pas d'autre solution que d'expliquer que la Terre est proche de la température maximum qu'elle ait connu depuis 3 millions d'années, que ce n'est pas beaucoup la faute des hommes (qq dixièmes de degré) mais que c'est justement comme ça et que donc, il n'y a pas vraiment de passe sur lequel se reposer. Les glaciations, c'est dans l'autre sens et le climat c'est pas comme une échelle: ça va pas forcément pareil dans les deux sens.

Je verse ma petite contribution au débat

pour charles.muller: le rayonnement infrarouge n'est pas réfléchi par l'atmosphère mais émis. La confusion est regrettable.

Merci pour ces analogies intéressantes Sirius : maison, torrent de montagne, bousculade dans la foule, casserole d'eau bouillante...

[david3]

Le rapport entre gains et pertes de séquestration dépend de la fréquence et de l'intensité de ce genre de phénomène extrême, mais aussi de l'évolution de la végétation entre ces phénomènes extrêmes.

Donc si la fréquence des phénomènes extrêmes augmente (canicules accompagnées d'incendies récurrents, déficit hydrique etc., voir situation en Californie, en Autralie ou en péninsule ibérique), on est mal barrés n'est-ce pas ?

C'est pas ce que l'on observe et ce qui est prévu dans les rapports du GIEC ?

Le GIEC prévoit notamment une augmentation de la variabilité du climat et de certains phénomènes extrêmes et considère comme probable une augmentation des températures maximales, du nombre de jours chauds et de vagues de chaleur pour la quasi-totalité des zones terrestres.

http://www.effet-de-serre.gouv.fr/fr/actualite/Canicule.htm

...Et en attendant la concentration en C02 atmosphérique continue d'augmenter très rapidement, ça c'est une certitude et ceci malgré le pompage de nos plantes et de nos océans...Ce serait bien pire autrement.

En gros, les puits biosphériques et océaniques piègent la moitié de nos émissions en GHG. C'est un équilibre et il n'y a pas de raison que tout à coup les plantes se mettent à grandir comme dans Alice au pays des merveilles pour stabiliser la concentration en C02 atmosphérique. Pour l'océan, on sait que sa capacité à stocker le CO2 diminue quand la température augmente...

[Invité]

Tu peux essayer d'expliquer qu'un surcroît de CO2 sera neutre pour la croissance végétale, mais je crains que cela ne soit pas de nature à convaincre un large public ni à crédibiliser le reste de tes hypothèses. L'expérience FACE (Free Air CO2 Enrichment) dont parle Real Climate a fait l'objet d'une méta-analyse assez récente par Ainsworth et Long (2005), sur quinze années et 124 études publiées. Tous les végétaux observés ont connu une réponse positive, les arbres bien plus que les plantes de culture. Ci-dessous, le tableau résumé pour la photosynthèse en milieu CO2 enrichi (+200 ppm).

il semble à peu près clair et relativement logique que si l'on augmente la pression partielle de CO2 ,vraisemblablement jusqu'à une certaine valeur, la réaction:n(CO2 +H2O) +hnu ---> -(CH2O)n- + nO2

est favorisée.

Il faudrait encore voir si le CO2 est le facteur limitant, mais il semble bien que l'on enrichit les atmosphères de certaines serres en CO2 pour faire pousser plus vite.

Par contre la plante a besoin d'autres substances comme N,P, K , Fe,... et autres oligo-éléments.

La plante a surtout besoin de conditions optimales pour son développement.

Dans une atmosphère sèche et très chaude avec peu de pluie on a 2003.

Donc si le CO2 est effectivement un facteur positif il convient d'examiner l'ensemble des conditions pour déterminer si la rétroaction est négative.

Et là à mon sens rien n'est moins sûr.

Seuls des botanistes pourront déterminer, avec les conditions de température et de précipitations telles que prévues, si le gain dans certaines régions pourra être compensé par les pertes dans d'autres.

On n'oubliera pas non plus l'effet de l'augmentation de température sur le contenu en carbone des sols.

Jusqu'à preuve du contraire chauffer plus un sol favorise la transformation des matières organiques en CO2.

Il suffit de voir les sols des forêts du sud de la France et ceux des forêts du nord pour comprendre.

C'est une évidence absolue.

Globalement l'effet (CO2+température) sur la biosphère terrestre (végétation+sols) est très très certainement une rétroaction positive.

[charles.muller]

Donc si la fréquence des phénomènes extrêmes augmente (canicules etc.), on est mal barrés n'est-ce pas ?

C'est pas ce que l'on observe et ce qui est prévu dans les rapports du GIEC ?

Non, là il faut essayer de ne pas repartir tout de suite dans les généralités.

Sur le réel :

Dans l'une des rares synthèses globales, Huntington (2006) a trouvé une légère augmentation des précipitations, consistante avec une augmentation de l'humidité des sols trouvée sur presque tous les sites du Global Soil Moisture Data Bank. Cela ne va pas vraiment dans le sens 'une "sécheresse" globale due au réchauffement récent.

- en Europe, Hisdal 2001 n'a trouvé aucune tendance à l'aggravation des sécheresses au cours du XXe siècle. Il y a aussi une étude dans le même sens de Jones et al. (2006), j'en ai parlé ici mais je ne mets plus la main sur la référence. Je la signale si je la retrouve.

- la plupart des études locales (je n'en connais pas de globale) constatent un élargissement de la saison de croissance des plantes en régions tempérées, notamment due aux gelées plus rares (qu'elles soient précoces ou tardives). Et comme le rappelle l'article de Ciais que tu souhaitais que je commente, on constate aussi une augmentation annuelle de l'échange net CO2 dans le sens d'une plus grande séquestration, en dehors des épisodes caniculaires bien sûr.

Sur les modèles :

Je veux bien discuter de la capacité des modèles GIEC à prévoir l'évolution des températures moyennes globales. Mais lancer un débat sur la capacité de ces modèles à prévoir la fréquence régionale d'épisodes extrêmes, cela me semble franchement prématuré.