1. Le changement climatique
Pascal Roucou
Département de Géographie

2. 1 – Un peu d’histoire du climat
Pollen
Aux échelles géologiques
Jusqu’à -800000 ans

3. Ramstein G (2017) Une brève histoire du climat de la Terre. Reflets phys 6–14. https://doi.org/10.1051/refdp/201755006
50°C
30°C
Pourtant le soleil est à 70 %
de sa puissance actuelle
La température de la Terre a toujours variée

4. Ramstein G (2017) Une brève histoire du climat de la Terre. Reflets phys 6–14. https://doi.org/10.1051/refdp/201755006
A l’échelle de millions d’années : le cycle du carbone et la tectonique
ont modifié le climat.
La température de la Terre a toujours variée
La masse continentale se
situe dans les tropiques :
l’érosion consomme du CO2
dont le taux chute dans
l’atmosphère.
Avant 3Ma peu de
terres émergées et
donc peu d’érosion.
Le CO2 se
concentre dans
l’atmosphère

5. Au quaternaire (-2,5 Ma) les facteurs astronomiques dominent faisant alterner
glaciation et période interglaciaire
Ramstein G (2017) Une brève histoire du climat de la Terre. Reflets phys 6–14. https://doi.org/10.1051/refdp/201755006
-21000 ans : les calottes font baisser le niveau marin de 120m.
Reconstruction des températures et des teneurs en gaz à effet de serre issues des forages en Antarctique (de gauche à
droite, du passé vers le présent, en milliers d’années avant 1950).
L’homme a évolué dans un
monde plutôt froid, avec un
très bas niveau de CO2 et la
plupart du temps trois calottes
de glace dans l’hémisphère
nord et une dans l’hémisphère
sud
41 000 ans
100 000 ans 41 000 ans 20 000 ans

6. +5°C en 20 000 ans : un autre monde ...

7. Le retour à une période plus chaude
s’accompagne d’un épisode plus
froid : le Petit Age Glaciaire (PAG)
https://xkcd.com/1732/
-10000 à -1500 ans les températures sont
légèrement plus chaudes qu‘avant la
révolution industrielle
La colonie Viking du
Groënland s’éteint
Le réchauffement
anthropique se met en place

8. Le PAG : éruptions volcaniques et activité solaire
L’irradiance solaire montre un cycle de 11
ans. La diminution ou la disparition du
nombre de tâches solaire s’accompagne
d’une baisse de l’irradiance.
1257
Eruption de
Lombok
1815
Tambora
1450
Kuwae
Khodri M, Swingedouw D, Mignot J, et al (2015) Le climat du dernier millénaire. Météorologie 8:36. https://doi.org/10.4267/2042/56360
1783
Laki ?

9. 1 – L’évolution contemporaine
(sources :
rapports du GIEC* (IPCC** en anglais), dont “5th assessment report”, 2014)
*Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat
**Interngovermental Panel on Climate Change

10. Adaptation, Atténuation
Le 5e rapport met l’accent sur l’évaluation des aspects socio-
économiques du changement climatique et ses répercussions sur
le développement durable, ainsi que sur les aspects régionaux, la
gestion des risques et l’établissement d’un cadre d’intervention
fondé sur des mesures d’adaptation et d’atténuation.
2014 : 5th Assessment Report (AR5)
https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/
Analyses observations
Projections

11. Adaptation, Atténuation
Le 5e rapport met l’accent sur l’évaluation des aspects socio-économiques du changement climatique et ses répercussions sur le
développement durable, ainsi que sur les aspects régionaux, la gestion des risques et l’établissement d’un cadre d’intervention fondé sur des
mesures d’adaptation et d’atténuation.
IPCC : rapports intermédiaires
https://www.ipcc.ch/library/
Analyses observations
Projections

12. Modification durable du climat moyen et de sa variabilité autour de la moyenne liés
à des forçages naturels ou anthropiques.
Une définition du changement climatique

13. Les couleurs indiquent les différents fichiers de données
Source : GIEC (2014)
1) Evolution des anomalies de températures (moyenne 1951-1980) depuis le XIXe
siècle

14. 50 0.1280.026
100 0.0740.018
L’augmentation de la température globale s’accélère au cours du temps
Période Taux
ann. /décade
https://www.notre-planete.info/terre/climatologie_meteo/changement-climatique-donnees.php

15. La dernière décennie cumule les records

16. 2018 est l’année la plus
chaude enregistrée en
France
2019 est en 3 position
En France

17. L’augmentation touche l’ensemble du globe ...
Source : GIEC (2014)

18. En haut: perte de glace en a) Antarctique b) Groenland d’après les données GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)
entre 2003 et 2012. Unité : cm d’eau / an.
En bas : perte de glace des glaciers et calottes polaires en Gt et équivalent niveau de la mer.
100 Gt/an correspond à 0,28mm/an d’élévation du niveau de la mer
Source : GIEC (2014)
2) La fonte des glaces

19. Observations terrestre (orange) : contribution fonte des glaces (0.25 à 0.99 mm/an) et dilatation (0,5 à 1
mm/an); Observation satellite (rouge). Les enveloppes de couleurs dénotent les incertitudes.
3) Augmentation du niveau de la mer
Source : GIEC (2014)

20. 4) Les tendances des précipitations continentales
Tendance à la baisse en régions méditerranéenne et tropicale.
Plutôt en hausse dans l’hémisphère nord.
Mais pas toujours très significatif ⇒ le niveau de certitude est faible
Source : GIEC (2014)
Hypothèse : température augmente ⇒ évaporation augmente + contenu en vapeur
d’eau de l’atmosphère ⇒ précipitations augmentent

21. 1/ Températures : le globe s’est réchauffé (en moyenne 1.0°C en un 150 ans). Mais variations
dans l’espace (terre/océan; hautes et moyennes latitudes) et dans le temps (augmentation plus
rapide à partir des années 70)
2/ Autres paramètres : glace, niveau de la mer
Précipitations : variations contrastées sur le globe. Il existe beaucoup d’incertitudes concernant
le cycle de l’eau. Exemple le 4e rapport du GIEC indiquait une baisse des écoulements et une
augmentation des sécheresses depuis les années 70. Les derniers travaux compilés dans le 5e
rapport montre qu’il est difficile de détecter avec certitude une tendance.
3/ Ils sont d’échelle planétaire
4/ La tendance s’accélère. La vitesse du changement est inédite
Des signes clairs ?
Cependant, on sait que la Terre a déjà connu des températures élevées.
Dans ce cas, peut-on considérer que des facteurs naturels expliquent la tendance à
la hausse des température ?

22. X
X X
l’augmentation de la température s’expliquerait par une
modification de l'effet de serre (forçage interne) ?

23. 2 – L’effet de serre et la modification de la
composition chimique de l’atmosphère.
(sources :
rapports du GIEC, dont “5th assessment report”, 2014)
1827 : Joseph Fourrier utilise le terme ”effet de serre” pour décrire la rétention partielle dans
l’atmosphère des radiations solaires.

24. . Azote (N2): 78%
. Dioxygène (O2): 21%
. Argon (A): 0,93%
. Dioxyde de carbone (CO2): 0,03%
. ...
Avec effet de serre naturel:
température moyenne du
globe ~15°C
Sans effet de serre naturel:
température moyenne du
globe serait de -18°C
L’atmosphère de la Terre et l’effet de serre
H20

25. La concentration de CO2
En 1896 Arrhenius suggère que le CO2 issu de
l’industrie peut modifier la température terrestre.
Il estime que le doublement de la concentration
peut conduire à une augmentation de +5°C … en
3000 ans.

26. La concentration de CO2
En 1958, Keeling montre que le CO2 se répartit uniformément sur terre et ne reste pas cantonné aux seuls
continents industrialisés.
La courbe de Keeling montre la concentration de CO2 dans l’atmosphère. (1 ppm =un milligramme par
kilogramme ; 400 ppm=0,04%)
Mauna Loa (3400m)

27. Avant 1750 (en noir)
1) l'océan intermédiaire et profond stocke 37.100 milliards de tonnes de carbone
2) les écosystèmes continentaux : 2.300 milliards de tonnes de carbone
3) l'atmosphère : 597 milliards de tonnes de carbone
L'évolution de la concentration de CO2 : le cycle du carbone
Source : GIEC, 4è rapport d'évaluation, 2007.
La concentration de CO2 s’établit à 280 ppm. Le cycle du carbone est en équilibre.

28. L'évolution de la concentration de CO2 : le cycle du carbone
Source : GIEC, 4è rapport d'évaluation (2007) ; 5 rapport (2014).
La concentration de CO2 s’établit maintenant à 410 ppm.
Plus de 2300 Gt de CO2 ont été émis depuis la révolution industrielle.
Pendant la décennie 1990 6,4 Gt de carbone (soit 23 Gt CO2) sont émis chaque année :
50 % restent dans l’atmosphère
50 % sont stockés dans les océans et terres émergées
Pendant la décennie 2000 8,3 Gt de carbone (soit 30 Gt CO2) sont émis chaque année

29. Le méthane (CH4), les oxydes nitreux (N2O) sont aussi des gaz à effet de serre
70 % des émissions de CH4 sont d’origine anthropiques
+30 % des émissions de N2O sont issus de l’agriculture

30. L’effet de serre anthropique
PRG 28 fois le CO2
PRG 300 fois le CO2

31. L’effet de serre anthropiqueL’effet de serre anthropique s’ajoute à l’effet de serre naturel
2 W.m-2 ajoutés à la radiation solaire (342 W.m-2)
Aérosols soufrés
Pourtant, il faut attendre le rapport de 2007 pour lire :
There is “very high confidence that the globally averaged net effect of human activities
since 1750 has been one of warming, with a radiative forcing of +1.6 [+0.6 to +2.4] W m-2”

32. 3 – Des scénarios et des projections
climatiques pour anticiper
– 1) Définir des scénarios décrivant plusieurs futurs
– 2) Utiliser les modèles pour évaluer le climat futur en fonction de
ces scénarios
Scénarios Modélisation/ simulations numériques Projections

33. Les concentrations de CO2 en fonction des scénarios
https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/ONERC_Fiche_scenarios_evolution_GES_GIEC.pdf
La température continue
d’augmenter malgré une
stabilisation des
émissions.
Ce décalage augmente
pour les scénarios RCP
4.5 et 6.5

34. En
Europe :
4°
d’écart
Des écarts marqués en fonction des scénarios

35. Des extrêmes météorologiques plus intenses et plus fréquents
http://www.meteofrance.fr/actualites/74184578-secheresse-un-
manque-de-pluie-sur-de-nombreuses-regions
Libération
Les vagues de chaleur type «juin 2019»
est aujourd’hui rendu «au moins» cinq
fois plus fréquent qu’en 1947. Elles sont
aussi plus chaudes de 4°C.
https://www.worldweatherattribution.org/human-contribution-to-
record-breaking-june-2019-heatwave-in-france/

36. Les épisodes pluviométriques extrêmes.
Data source: NOAA, 2016 ; ONERC (rapport 2018)
Extreme One-Day Precipitation Events in the Contiguous 48
States, 1910–2015
Etats-Unis France : pourtour méditerranéen
Des extrêmes météorologiques plus intenses et plus fréquents

37. Des impacts variés : exemples de la ressource en eau en Bourgogne
Les débits sont en diminution (gestion de la ressource à planifier)

38. https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/sites/default/files/2019-05/datalab-46-chiffres-cles-du-climat-edition-2019-
novembre2018.pdf

39. L’objectif 2°C pour diminuer les risques : une réduction drastique des
émissions
Au rythme actuel le seuil des 3200 GtC
cumulé sera atteint d’ici 20 à 25 ans.
Réduire les émissions de 50 % par
rapport au niveau de 2010 (16 Gt/an)

40. Mais la trajectoire des émissions ne s’infléchit pas suffisamment
Source: CDIAC; Jackson et al 2018; Le Quéré et al 2018; Global Carbon Budget 2018

41. 4 – Ralentir, stabiliser, diminuer les
impacts du changement
climatique : les accords sur le
climat

42. Atténuation : ensemble d’actions à engager par les émetteurs de GES pour un
bénéfice collectif planétaire : la réduction de tout les risques dérivés du
changement climatique (coordination internationale).
Adaptation : évite des pertes en apportant des réponses ciblées à des impacts du
changement climatique. Ces derniers sont principalement locaux. La conduite de
l'adaptation doit donc être soutenue par des politiques nationales mais aussi
internationales.
Quels outils ?
L'atténuation a été soutenue par un dispositif légal, le protocole de Kyoto.
Rien de tel pour l’adaptation.
Pourquoi ?
Perçue comme un renoncement dans un contexte de défi de limitation des GES.
Or elle apparaît aujourd'hui indispensable (seuil des 2°C)
En bref :
L'atténuation vise à éviter l'ingérable, et l'adaptation vise à gérer l'inévitable.
J. Holdren (2010 ; Ass. Améric. Avanc. Sciences) « Nous avons 3 options :
atténuer les émissions, nous adapter ou souffrir. Nous ferons un peu des 3. La
question est de savoir quelle combinaison nous allons privilégier : plus nous
atténuons les émissions, moins nous aurons à investir dans l'adaptation, et moins
Atténuation et adaptation

43. La convention climat (Rio, 1992)
Base de la coopération internationale sur le climat. Ratifiée par 194 pays dont les
Etats-Unis et la Chine. Objectif général de stabilisation des émissions pour éviter
des perturbations dangereuses du climat sans donner de consignes pour
atteindre cet objectif. Elle donne un cadre (convention cadre) et introduit des
différenciations entre pays.
Elle reconnaît :
 la responsabilité des pays industrialisés dans l’augmentation
des émissions de GES, à l’origine du changement climatique.
 le droit des pays les plus pauvres, qui ont peu émis de GES, à se
développer.
https://unfccc.int/resource/docs/convkp/convfr.pdf
Les pays du Sud sont incités par les pays industrialisés à limiter les
émissions

44. La convention climat
https://unfccc.int/resource/docs/convkp/convfr.pdf
 les pays industrialisés doivent coopérer adopter des politiques de réduction
drastique de leurs émissions.
 La convention établit les bases de la coopération avec la conférence des
parties (COP) qui se réunit annuellement. Elle a pouvoir de décision.
Ratifiée par 195 pays en 1994 dont les Etats-Unis

45. Les conférences des parties (COP)
Elle se réunit la première fois en 1995 à Berlin.
Une COP est organisée chaque année
Rôle de contrôle et de suivi des engagements. S'appuie sur l'expertise du GIEC.
1992 : Rio : La Convention Climat
1997 : COP3- Le Protocole de Kyoto

46. Le protocole de Kyoto : un premier accord engageant les signataires
Adopté en 1997 pour préciser les modalités de mise en œuvre de la convention et
fixer des règles pour lutter contre le changement climatique.
Pourquoi a-t-il fallu attendre 2005 pour qu'il entre en vigueur ?
 Ratification par les parlements nationaux
 Ratifier par au moins 55 pays (atteint en 2002 avec la ratification de
l'Islande)
 Les pays doivent représenter au moins 55% des émissions de GES
Les EU, signataires du protocole, ne l'ont pas ratifié.
En 2004 il peut entrer en vigueur grâce à la Russie.
191 pays ont ratifié le protocole

47. Pays industrialisés / Pays en transition
Annexe 1 vs Non Annexe 1
Régime différencié en fonction du principe de Responsabilités communes mais
différenciées et capacités respectives (RCDCR) de la Convention Climat.
En clair :
Seuls les pays développés ont souscrit des engagements de réduction. Idem pour la
seconde période d'engagement (obligation).
Les pays industrialisés reconnaissent leur responsabilité historique dans le
réchauffement du climat.
Mais les EU gros émetteurs se sont contentés de prendre des engagements
comparables aux pays de l'annexe 1 sous le régime de la convention climat qui n'a
pas de mécanisme de contrainte.
Pas de contrainte pour les pays en développement. Le fond d'adaptation apporte
un aide financière pour s'adapter aux impacts.
Les actions de réduction des émissions sont entièrement volontaires.

48. 35 pays s’engageant vers une baisse de 5.2 %
Il existe des mécanismes de flexibilité : échange de permis d’émissions, financer
des projets hors des frontières

49. Le bilan
-
13,4 %
+ 18,5%
+9,5 %
Au total une baisse de 24 % des émissions en raison de l’effondrement du bloc
de l’est (-40,6%).

50. La suite du protocole de Kyoto
1992 : Rio : La Convention Climat
1997 : COP3- Le Protocole de Kyoto
…..
COP 15 à Copenhague (2009) (Trouver une suite au protocole de Kyoto = échec)
COP16 à Cancun (2010). Etablir une nouvelle feuille de route applicable après 2012 (sans
succès).
…..
COP 21 à Paris (2015)
…..
COP 24 Katowice (2018)
COP 25 Madrid (2019) au lieu du Chili qui a renoncé
Objectifs des COP à partir de 2009 : mettre en place la seconde période
d'engagement (Conférence de Paris en 2015)

51. Les Etats-Unis annoncent une réduction de 26 à 28 % de leurs émissions d'ici 2025
par rapport à 2005.
La Chine envisage d'atteindre un pic d'émission autour de 2030 (si possible avant).
Ce qu'il y a de nouveau :
Les EU ne s'étaient fixés un objectif que pour 2020.
La Chine n'avait jusqu'à présent pas fixé de date pour ses objectifs.
Quel impact réel de ces décisions de la part des 2 plus gros émetteurs (45 % des
émissions mondiales) ?
En marge des COP : l'accord bilatéral
EU/CHINE (2014)
Un an avant la COP 21 de Paris

52. 2005
Chine : 5,7
EU : 5,8
http://www.lemonde.fr/les-decodeurs/article/2014/11/12/emissions-de-co2-ce-que-pesent-les-etats-unis-et-la-chine_4522551_4355770.html
En marge du protocole : l'accord bilatéral EU/CHINE
2005 : année où la
Chine rattrape les
EU ; pic d 'émission
des EU.
La Chine émet
toujours plus
Les autres pays se positionnent par rapport aux émissions de 1990. L'effort
des EU n'est donc pas si important.

53. COP 21 : l’accord de Paris sur le climat, pilier du nouveau régime climatique
international
Adopter un nouvel accord impliquant tous les pays et applicable à compter de
2020
Objectifs ambitieux de limitation de l’élévation de la température moyenne
mondiale bien en deçà de 2℃ par rapport aux niveaux pré-industriels et de
poursuite des efforts pour limiter l’augmentation de la température à 1,5℃
Un objectif de zéro émissions nettes à l’échelle mondiale à partir de la 2ème moitié
du siècle

54. Les fondements de l’accord :
Chaque pays doit élaborer et mettre en œuvre sa propre stratégie nationale de
lutte contre le changement climatique (atténuation et adaptation)
Chaque pays affiche ses « Contributions Déterminées au niveau National »
(CDN ou NDC en anglais)
Les objectifs climat doivent être révisés à la hausse tous les 5 ans. Le premier
bilan mondial aura lieu en 2023
Les pays sont tenus de rendre compte régulièrement sur leurs émissions de
gaz à effet de serre et sur les actions qu’ils ont mené.
La mobilisation par les pays développés de 100 milliards de dollars par an d’ici
2020
Une implication renforcée des acteurs non étatiques (entreprises, collectivités,
associations, ONG…) dans le cadre d’un « Agenda mondial de l’action pour le
climat ».
L’accord de Paris sur le climat : pilier du nouveau régime climatique
international
L’accord est entré en vigueur le 4 novembre 2016 après la ratification par au
moins 55 pays représentant au total 55 % des émissions mondiales de gaz à
effet de serre (GES).

55. CDN conditionnelles :
elles ne seront mises
en œuvre sous réserve
d’aides fiancières par
exemple.
NB : le budget carbone comprend les émissions liés aux combustibles fossiles et celles liées à l’utilisation des terres, changement d'affectation des terres et la
foresterie (UTCATF). Environ 53 GtCO2 en 2016 dont 35Gt issus des énergies fossiles.
Source : Emissions Gap Report 2019, ONU, 2019
L’atteinte des objectifs
réclame maintenant une
baisse de 2,7 %/an dés
2020.
0,7 % aurait suffi si des
mesures sérieuses avaient
été prises dés 2010.
Les CDN : où en sommes nous ?
La « décennie
perdue » (2009-2019) :
augmentation de 1,5 %/an
rend compte de l’inaction
globale des états.

56. Des objectifs difficiles à atteindre pour rester en deçà d'un réchauffement de 2
°C d'ici la fin du siècle
450 parties par million (ppm).
Réduction de 40 % à 70 % d'ici 2050, par rapport à 2010, et ramenées à un niveau « proche
de zéro » d'ici à 2100.
Europe : les émissions de gaz à effet de serre devront diminuer d'« au moins » 40 % d'ici à
2030.
EU : pour atteindre les mêmes objectifs que l'Europe les EU devraient réduire de 60%.
Le GIEC insiste sur la nécessité d'une très nette inflexion des émissions mondiales d'ici à
2020

57. L'Homme est devenu au cours des derniers 11000 ans une contrainte géologique
dominante (acteur à grande échelle) :
Atmosphère
Lithosphère (ressources)
Hydrosphère (eau)
Biosphere
De l'Holocène nous passons à l'Anthropocène
L'impact de ces modifications, des prélèvements et des rejets humains l'emporte sur les
facteurs et fluctuations naturels, en particulier au niveau du climat planétaire et des grands
équilibres de la biosphère.
Cela suppose d’organiser des moyens de luttes au travers des d’accords internationaux
dont l’application va jusqu’au niveau des territoires et des populations. De tels accords
existent mais peinent à atteindre les objectifs à l’exemple de la France qui n’atteint pas les
objectifs de la SNBC, en cause le logement et les transports (38 % des émissions).
Planet Under Pressure,
SEI, SRC, CSIRO
Conclusion