Toutes les références
Ces changements sont dus à nos émissions de gaz à effet de serre qui suivent la pire des trajectoires imaginées en 1990 dans le premier rapport du GIEC. En 2018, les émissions mondiales de CO2, le principal gaz à effet de serre d'origine anthropique, affichaient un nouveau record de 33 milliards de tonnes pour les seuls usages du charbon, du pétrole, du gaz et de la fabrication du ciment.
Dès 1896, le prix Nobel de chimie suédois Svante Arrhenius comprend que le charbon de la révolution industrielle a le pouvoir de changer le climat de la Terre. Il calcule qu'un doublement de la teneur de l'atmosphère en gaz carbonique - celui émis par la combustion du charbon - pourrait réchauffer la planète d'environ 4°C... mais en quelques milliers d'années.
Le bilan radiatif de la Terre est un équilibre thermodynamique, avec des flux d'énergie entrant et sortant identiques au sommet de l'atmosphère. L'énergie lumineuse qui arrive du Soleil au sommet de l'atmosphère atteint en moyenne annuelle 340 W/m², mais environ 100 W/m² sont réfléchis par la planète. Pour une part marginale, par les molécules d'air, mais surtout par les nuages, les aérosols et la surface du sol. Seuls 240 W/m² entrent donc dans le système climatique et sont utilisés par ses différentes composantes (atmosphère, océan, biosphère, cryosphère). Pour que le bilan radiatif soit à l'équilibre, 240 W/m² sont émis à nouveau vers l'espace sous formes d'infrarouges produits par la surface de la Terre et l'atmosphère.
Les courants de surface emportent de la chaleur de l'équateur vers les hautes latitudes, tandis que la formation d'eau profonde provient de la coulée des eaux plus froides, plus salées et donc plus denses. Ces eaux denses tapissent le fond de l'océan pour en ressortir en surface dans les Tropiques. Cette circulation, très complexe, diminue fortement la différence de température entre équateur et pôles.
Toutes ces molécules, l'eau (H20), le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), qui possèdent trois ou cinq atomes, peuvent absorber le rayonnement infrarouge produit par la Terre. Ce rayonnement est ensuite réémis dans toutes les directions, y compris vers la terre. Piégé, il réchauffe une seconde fois la surface du sol et les basses couches de l'atmosphère.
Les zones gelées en permanence ou seulement une partie de l'année, surtout situées en Sibérie, mais également au Canada, contiennent de grandes quantités de carbone piégées par le froid. Or, sous l'effet du réchauffement climatique, ces sols se dégèlent. [...] Ce dégel provoque la libération d'importantes quantités de dioxyde de carbone et de méthane. Cet effet indirect de l'élévation des températures vient sérieusement amplifier le réchauffement initial. Les quantités émises sont considérables. Le méthane dégazé qui s'oxydera rapidement en CO2 pourrait ainsi accélérer le réchauffement global.
Un modèle de climat, c'est une représentation par des outils mathématiques du système climatique de la Terre. Des outils dont le niveau de complexité couvre un large spectre.[Les] modèles actuels utilisés pour simuler l'évolution du climat planétaire sur un siècle, ce sont d'énormes codes de calcul de dizaines de milliers de lignes, que des supercalculateurs doivent "mouliner" pendant des centaines d'heures.
Toutes ces périodes sont donc intéressantes pour tester les modèles, mais le taux de CO2 y reste confiné à des variations comprises entre 180 ppm (en période froide) et 280 ppm (en période chaude). Pour trouver des taux de CO2 similaire à l'actuel (410 ppm), voir au futur proche, il faut remonter plus loin dans le temps, au Pliocène moyen, il y a 3 millions d'années, ou lors de l'optimum climatique du Miocène il y a 16 millions d'années. Ce sont des climats chauds avec un taux élevé de dioxyde de carbone, mais nos informations sur ces climats sont moins nombreuses et moins précises que pour le Quaternaire.