Changement climatique

La certitude du changement climatique reste une controverse publique malgré le consensus d’environ 97 % des climatologues actifs, qui non seulement s’accordent à dire que le climat de la Terre change, mais affirment également que ce changement est intensifié par l’activité humaine, principalement les émissions de carbone ¹. Le décalage entre le public et les experts est en partie dû à une mauvaise compréhension des mécanismes impliqués dans le changement climatique ainsi qu’aux différences entre des concepts essentiels tels que la météo et le climat.

Climat et météo

Les conditions atmosphériques localisées dans une région sur une courte période de temps, telles que la température et les précipitations, sont décrites comme les conditions météorologiques. Le climat implique ces mêmes conditions, mais lorsqu’il est mesuré sur de longues périodes de temps. Par conséquent, lorsque les scientifiques parlent du climat mondial, ils se réfèrent aux mesures statistiques des données climatiques collectées sur l’ensemble de la Terre. L’une des principales mesures du climat mondial est la température moyenne mondiale, qui est la moyenne des températures enregistrées sur la planète.

Surveillance des changements climatiques

Les scientifiques étudient les changements du climat mondial au fil du temps et une grande partie de la recherche sur le changement climatique est basée sur les sciences physiques, telles que la météorologie, la géographie et l’océanographie. De plus, les informaticiens modélisent les effets prédits d’événements tels que la fonte des glaces polaires provoquant l’élévation du niveau de la mer et l’augmentation des températures. Ces études sont impératives pour la recherche biologique, car le changement climatique affecte une myriade d’espèces qui ont des capacités variées à tolérer différents climats.

L’une des principales composantes du changement climatique est le réchauffement de la planète, défini comme une augmentation de la température moyenne mondiale de l’atmosphère. Les climatologues reconnaissent que l’augmentation des gaz à effet de serre augmente les températures moyennes mondiales. En effet, les gaz à effet de serre absorbent le rayonnement infrarouge transmis par le soleil et le réémettent sous forme de chaleur dans l’atmosphère. Par la suite, cette chaleur est répartie dans les différentes couches de l’atmosphère et de la surface de la Terre. Alors que la chaleur rayonne dans toutes les directions à partir des molécules de gaz à effet de serre, la surface de la Terre absorbe une partie de la chaleur qui avait rayonné vers le bas, ce qui entraîne une augmentation des températures de surface et le piégeage de l’énergie thermique dans la basse atmosphère. Ce piégeage de la chaleur à la surface de la Terre dû à l’atmosphère s’appelle l’effet de serre.

Quatre gaz majeurs contribuent à l’effet de serre sur Terre : la vapeur d’eau, le_CO2, le méthane et l’ozone. Cependant, le dioxyde de carbone (CO₂) est un gaz à effet de serre particulièrement important qui joue un rôle important dans le réchauffement de la planète et le changement climatique. Alors que le_CO2 a toujours été présent dans l’atmosphère terrestre, les activités humaines telles que la combustion de combustibles fossiles augmentent considérablement son abondance. Au cours des 800 000 dernières années, les niveaux de_CO2 ont fluctué sans intervention humaine entre 180 parties par million (ppm) et 270 ppm dans l’atmosphère. En 2016, la concentration a dépassé 400 ppm, ce qui est incroyablement élevé compte tenu des fluctuations historiques ².

Prédire l’avenir

L’une des principales conséquences du changement climatique est l’élévation du niveau de la mer. À mesure que le climat se réchauffe, la glace glaciaire fond en raison d’un phénomène connu sous le nom d’effet albédo. L’albédo est une mesure du rayonnement solaire réfléchi en proportion du rayonnement solaire total reçu et varie de 0 à 1. La valeur de l’albédo dépend de la qualité de la neige ; La neige plus sale ou fondue lente a un albédo faible, tandis que la neige fraîche et blanche a un albédo élevé. La neige de l’Antarctique a généralement un albédo d’environ 0,8. À mesure que la température se réchauffe et que la neige commence à fondre, la valeur de l’albédo diminue, ce qui signifie que la neige réfléchit moins de rayonnement sous forme de chaleur et fond davantage, ce qui entraîne une boucle de rétroaction positive. Les boucles de rétroaction positives se produisent lorsqu’une perturbation d’un système augmente l’amplitude de la réponse à la perturbation. Ainsi, plus la neige/glace fond en raison des températures plus chaudes, plus elle fondra en raison de sa capacité affaiblie à réfléchir le rayonnement solaire et plus la chaleur absorbe de chaleur, ce qui la fait fondre davantage. Cette fonte des glaces entraîne une augmentation du niveau de la mer. À l’heure actuelle, les grandes calottes glaciaires contiennent une masse équivalente à près de 70 mètres (m) d’élévation globale du niveau de la mer, dont environ 60 m d’équivalent masse sont stockés dans la glace de l’Antarctique et près de 7 m au Groenland ³. Les petits corps de glace, tels que les glaciers et les calottes glaciaires, contiennent beaucoup moins d’eau, cependant, la fonte de ces réservoirs de glace a dominé les grandes calottes glaciaires au cours des dernières décennies parce qu’ils réagissent plus rapidement à un forçage climatique donné en raison de leur taille 3 plus petite.

L’élévation du niveau de la mer est une menace critique pour le bien-être humain en raison de son potentiel de destruction des propriétés près des côtes, d’impact sur les communautés côtières et de régulation des températures océaniques. Les coûts économiques de l’élévation du niveau de la mer sont énormes ; si le niveau de l’océan monte de seulement 1 mètre, une partie importante du littoral de la Floride serait sous l’eau, affectant les foyers de 1,2 million de personnes ⁴. Actuellement, la calotte glaciaire du Groenland s’amincit et si elle devait être éliminée, le niveau de la mer augmenterait d’environ 5 à 7 mètres, affectant des millions d’autres ³.

À mesure que le climat change, il devient important de suivre la répartition des espèces pour voir si celles-ci changent également. Les espèces se trouvent dans une zone géographique connue sous le nom de leur aire de répartition. Les scientifiques étudient les changements dans les aires de répartition historiques des organismes, connus sous le nom de changements d’aire de répartition, en relation avec diverses variables environnementales pour prédire si les espèces seront en mesure de suivre les changements de température, de précipitations et d’autres conditions météorologiques. Il est important d’étudier les changements d’aire de répartition, car si les espèces ne peuvent pas se déplacer vers de nouvelles zones et que leurs habitats actuels deviennent inadaptés, elles disparaîtront. Pour les organismes à croissance lente comme les plantes et les coraux, il est presque impossible de s’adapter à un climat qui change rapidement. Les coraux habitent naturellement des récifs clairs et peu profonds, et s’ils se déplacent plus profondément, ils ne pourront pas obtenir la lumière dont ils ont besoin pour leurs algues symbiotiques photosynthétiques. Au fur et à mesure que l’eau se réchauffe, des algues symbiotiques appelées zooxanthelles quittent les coraux, ce qui provoque le blanchissement et la mort des coraux. Des études menées en 2016 sur la Grande Barrière de corail australienne montrent que jusqu’à 67 % des coraux sont morts dans des régions spécifiques en raison du blanchissement ⁵.

Les émissions de carbone d’origine humaine contribuent de manière significative aux niveaux de_CO2 dans l’atmosphère, ce qui augmente la température mondiale. En plus de cette augmentation de la température mondiale, l’acidification des océans est également le résultat direct de l’augmentation du_CO2. Les océans absorbent environ un quart du_CO2 dans l’atmosphère chaque année. Lorsque le CO₂ est absorbé par l’eau de mer, il est converti en acide carbonique (H₂CO₃), ce qui rend l’eau de mer plus acide et réduit la disponibilité des ions carbonate. La diminution des ions carbonate peut entraver la construction et le maintien des structures de carbonate de calcium des bivalves, des oursins et des coraux ⁶. Associée à l’augmentation des températures des océans, l’acidification des océans peut être préjudiciable aux écosystèmes aquatiques. ⁶

Il est impératif de jouer un rôle de médiateur dans les effets du changement climatique. De nombreux scientifiques ont commencé à étudier ce que l’on appelle actuellement l’extinction de l’Holocène, communément appelée la « sixième extinction » ⁷. Il y a eu cinq événements d’extinction majeurs dans le passé, cependant, le taux d’extinction au cours du siècle dernier a été 1000 fois plus élevé que les « taux d’extinction de fond » attendus. La perte d’habitat et le changement climatique jouent tous deux un rôle important dans l’extinction des espèces, d’où l’importance de maintenir la prise en compte de l’environnement dans les décisions de gestion ⁷.

Références

1. William R. L. Anderegg, James W. Prall, Jacob Harold et Stephen H. Schneider. Crédibilité d’expert en matière de changement climatique. PNAS. 2010, vol. 107, 27 (12107-9).
2. Richard A. Betts, Chris D. Jones, Jeff R. Knight, Ralph F. Keeling et John J. Kennedy. El Niño et une augmentation record des émissions de CO2. Nature, changement climatique. 2016, vol. 6, (806-10).
3. Milne, Glenn. Comment le climat entraîne les changements du niveau de la mer. Astronomie et géophysique. 2008, vol. 49, 2 (2.24 à 2.28).
4. Williams, S. Jeffress. Implications de l’élévation du niveau de la mer pour les régions côtières. Journal de la recherche côtière. 63 (184-96).
5. Terry P Hughes, James T Kerry, Mariana Álvarez-Noriega, Jorge G Álvarez-Romero, Kristen D Anderson, Andrew H Baird, Russell C Babcock, Maria Beger, David R Bellwood, Ray Berkelmans, Tom C Bridge, Ian R Butler, Maria Byrne, Neal E Cantin, Steeve Comeau, Se. Réchauffement climatique et blanchissement massif récurrent des coraux. nature. 2017, vol. 543, 7645 (373).
6. F. Prada, E. Caroselli, S. Mengoli, L. Brizi, P. Fantazzini, B. Capaccioni, L. Pasquini, K. E. Fabricius, Z. Dubinsky, G. Falini et S. Goffredo. Le réchauffement et l’acidification des océans augmentent en synergie la mortalité des coraux. nature. 2017, 40842.
7. Vredenburg, David B. Wake et Vance T. Sommes-nous au milieu de la sixième extinction de masse ? Un point de vue du monde des amphibiens. PNAS. 2008, 1091-6490.

Le changement climatique mondial est un sujet d'actualité qui fait l'objet de discussions ferventes, et les scientifiques s'accordent à dire que le climat de la Terre est en train de changer. Mais avant d'entrer dans les causes du changement climatique et la façon dont les scientifiques l'étudient, clarifions quelques termes. Le mot climat est souvent utilisé de manière interchangeable avec la météo, mais il y a une différence.

La météo décrit les conditions atmosphériques, telles que la température, dans une région sur une courte période de temps, comme une journée. Le climat, cependant, enregistre les mêmes conditions pour une même région mais sur une période prolongée, température moyenne annuelle par exemple. Le climat mondial fait référence à la même variable analysée et compilée sur l’ensemble de la planète. Si vous regardez les données sur la température moyenne mondiale depuis 1880, vous verrez qu’elle a augmenté, et c’est ce que les gens appellent le réchauffement climatique.

L’un des principaux contributeurs au réchauffement climatique est l’effet de serre causé par les gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau, l’ozone et le méthane. Ces gaz tirent leur nom collectif du fait qu’ils forment une couche autour de la Terre qui est similaire au bouclier de verre d’une serre. Tout comme la serre, cette couche de gaz permet aux rayons du soleil de pénétrer et de les piéger, ne laissant qu'une partie des rayons réfléchis s'échapper dans l'atmosphère et entraînant une augmentation de la température près de la surface de la Terre. Une certaine couverture de gaz à effet de serre est essentielle pour garantir que la température de la Terre reste habitable, mais l'activité humaine, comme la combustion de combustibles fossiles, a conduit à la concentration de certains de ces gaz comme le CO2, qui a dépassé les niveaux optimaux, alimentant le réchauffement climatique.

L’un des principaux impacts de ce réchauffement climatique est la fonte des glaces, ce qui entraîne à son tour une élévation du niveau de la mer. Cette fonte est exacerbée en raison d’un phénomène appelé effet albédo. Albedo, dérivé du mot latin « albus », qui signifie « blanc », fait référence au rapport entre la proportion du rayonnement solaire réfléchi et le rayonnement solaire total. Cette valeur sera proche de un pour la neige fraîche et blanche, car elle réfléchit la majeure partie du rayonnement. Le sol nu, en revanche, a un albédo d’environ 0,2 et l’océan ouvert seulement 0,1, et donc ceux-ci réfléchissent beaucoup moins - et donc, à mesure que le climat se réchauffe, la neige fond, ce qui entraîne un albédo plus faible, ce qui signifie que la Terre réfléchit moins et retient plus de rayonnement sous forme de chaleur. Ceci, à son tour, fait fondre la neige, créant une boucle de rétroaction positive et une élévation du niveau de la mer.

Un autre impact du changement climatique peut être observé dans la répartition des espèces. Les espèces se trouvent dans une zone géographique connue sous le nom de leur aire de répartition. À mesure que le climat se réchauffe, les changements environnementaux qui en résultent, comme la fonte des calottes glaciaires, peuvent entraîner un déplacement ou un déclin de l’aire de répartition habitable de certaines espèces. Les scientifiques ont étudié ces changements d’aire de répartition pour différents organismes en réponse à diverses variables environnementales. À l’aide de ces données, ils peuvent modéliser les changements futurs des modèles climatiques et prédire le devenir probable d’une espèce.

Dans cet atelier, vous évaluerez les effets de serre sur un microclimat artificiel, comparerez la fonte des glaces dans différentes conditions et étudierez les changements de répartition des espèces historiques à la suite de changements environnementaux.