Qu'est-ce qu'un forçage climatique ?

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David Saint-Martin

David Saint-Martin est chercheur au Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME, Météo-France/CNRS). Ses travaux de recherche portent principalement sur la modélisation du climat. Il contribue au développement du modèle de climat du CNRM-GAME, en particulier en ce qui concerne la composition chimique de l'atmosphère et la dynamique de la stratosphère.

Centre national de la recherche scientifique
Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
Auteur Olivier Boucher

Olivier Boucher

Olivier Boucher a été chef de l’équipe « Climat, chimie et écosystèmes » au Centre Hadley du Met Office britannique de mars 2005 à mai 2011. Il est maintenant directeur de recherche CNRS au Laboratoire de météorologie dynamique (LMD). Il a coordonné le chapitre « Nuages et aérosols » du cinquième rapport d'évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (Giec).

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Le système climatique est directement influencé par certains facteurs qui lui sont extérieurs et que l’on désigne sous le terme de forçages externes. On distingue classiquement les forçages naturels, tels que ceux dus au Soleil et au volcanisme, des forçages anthropiques (gaz à effet de serre notamment).

Un état d’équilibre du système climatique à l’échelle globale se caractérise, sur une période de temps suffisamment longue, par la stabilité des principales variables statistiques de ce système (température, niveau des mers…). Le principe de conservation de l’énergie impose que cet état corresponde à un équilibre entre l’énergie reçue par le Soleil et l’énergie rayonnée par la Terre vers l’espace.

Le terme de forçage climatique (ou forçage radiatif) désigne une perturbation d’origine extérieure au système climatique qui impacte son bilan radiatif. Une telle perturbation peut être associée à des modifications du flux d’énergie solaire arrivant au sommet de l’atmosphère, à des variations de la concentration atmosphérique d’espèces radiativement actives ou encore à des variations d’autres agents pouvant affecter le bilan radiatif de la planète (par exemple les éruptions volcaniques). La perturbation conduit alors le système climatique vers un nouvel état d’équilibre suivant des constantes de temps propres aux mécanismes d’ajustement mis en jeu.

On distingue classiquement les forçages naturels (solaire et volcanique) des forçages anthropiques. La perturbation d’origine solaire (ou forçage solaire) provient principalement de la variation dans le temps de l’activité solaire ainsi que des variations astronomiques de l’orbite terrestre. Le forçage volcanique résulte de l’émission dans l’atmosphère, durant les éruptions volcaniques, d’importantes quantités de poussières et de gaz qui contribuent à rendre l’atmosphère moins transparente au rayonnement solaire (effet parasol conduisant à un refroidissement).

L’origine des forçages anthropiques réside principalement dans l’émission par l’Homme de différentes espèces chimiques qui modifient la composition de l’atmosphère. Les plus connus sont les gaz à effet de serre (GES) parmi lesquels le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4). Ces gaz se caractérisent par leur capacité à absorber puis à réémettre l’énergie rayonnée par la surface terrestre essentiellement dans les longueurs d’onde de l’infrarouge. Ils contribuent ainsi à réchauffer l’atmosphère et la surface terrestre. Les GES sont présents naturellement dans l’atmosphère et sont tout à fait essentiels puisque la température moyenne à la surface du globe serait d’environ -19°C si l’atmosphère en était totalement dépourvue. Cependant, les activités humaines ont considérablement augmenté les concentrations atmosphériques de ces gaz induisant un effet de serre additionnel auquel on attribue une grande partie du réchauffement récent[CS3] .

Les émissions de GES ne sont cependant pas les seules perturbations du système climatique engendrées par les activités humaines. Les émissions d’aérosols perturbent également de manière significative le bilan radiatif et tendent plutôt à refroidir la planète. Les modifications de l’utilisation des sols (cultures, pâtures, déforestation) ou encore l’amincissement de la couche d’ozone contribuent eux aussi à la modification du bilan radiatif terrestre et constituent autant d’autres forçages anthropiques.

 

<p>Le forçage radiatif est ici exprimé en W • m<sup>–2</sup>. Un forçage positif induit un réchauffement du système climatique ; négatif, il induit un refroidissement.</p>




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Glossaire

  • Forçage radiatif
    Variation d’énergie (exprimée en watts par mètre carré) par suite d’une modification de l’équilibre énergétique moyen du système terrestre. Positif, il induit un réchauffement du système climatique ; négatif, il induit un refroidissement.
  • Aérosols
    Ensemble de particules solides et liquides en suspension dans l’air, généralement d’une taille comprise entre 0,01µm et 10 µm. Les aérosols sont soit directement émis par la surface terrestre (poussières provenant des déserts, embruns, pollens,…), soit générés dans l'atmosphère à partir de la condensation de gaz (principalement le SO2, conduisant aux aérosols sulfatés).
    [Source : Club des Argonautes]
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