La première, et principale, tient de la réaction du climat à la perturbation anthropique. Comment va-t-il réagir à la hausse de la teneur de l’air en gaz à effet de serre ? Pour un doublement de la teneur en CO2RELATIVEMENT À L’ÉPOQUE PRÉINDUSTRIELLE, les simulations climatiques sur ordinateur prévoient une hausse des températures comprise entre 2 °C et 4,5 °C. Entre ces deux chiffres d’apparence modeste, la différence est pourtant majeure. Près de 5 °C, c’est l’écart entre les températures moyennes d’un maximum glaciaire – avec la calotte polaire qui descend jusqu’à Londres – et celles du climat actuel, une mutation dont le rythme naturel se compte en milliers d’années. 2 °C, c’est déjà beaucoup, mais la situation demeurerait «gérable», estiment souvent les scientifiques. De toute façon, peu d’entre eux imaginent que l’on puisse éviter un changement climatique de cet ordre. Mais impossible, aujourd’hui, de savoir vraiment auquel des deux termes de l’alternative il faut se préparer.
Deux climatologues américains, Gerard Roe et Marcia B. Baker, l’affirment (1) : rien – amélioration des modèles ou de la puissance des ordinateurs – ne permet d’espérer réduire cette incertitude dans les années à venir. Le nombre et la force des rétroactions entre les différents acteurs du climat interdiraient de faire mieux. Si l’on ajoute le risque de voir la teneur en gaz à effet de serre tripler et non doubler… on comprend pourquoi certains climatologues n’ont plus un poil sur le caillou.
L’ampleur du changement climatique dépendra certes de nos émissions de gaz à effet de serre, mais aussi pour beaucoup de la rétroaction entre ce changement et le cycle géochimique du carbone. Les océans et la biosphère continentale vont-ils absorber le carbone de l’air aussi vite, moins vite, ou plus vite qu’aujourd’hui ? L’incertitude pèse «400 milliards de tonnes de carbone supplémentaires dans l’atmosphère à l’horizon 2100» , précise Pierre Friedlingstein, du LSCE. C’est la différence entre un modèle climatique ne prévoyant aucune modification du cycle géochimique et un autre où les puits de carbone terrestres et océaniques sont de moins en moins efficaces. Traduite en teneur de CO2 dans l’air, la différence est spectaculaire. Alors qu’elle est passée de 280 parties par million (ppm) en 1750 à 382 aujourd’hui, elle pourrait passer à 800 ppm en 2100, selon un modèle où le cycle du carbone demeure en l’état. Mais si l’on ajoute l’effet d’un cycle du carbone transformé, il faudrait ajouter «200 ppm, soit le double de ce que nous avons fait depuis la révolution industrielle», alerte Friedlingstein. En revanche, un article paru jeudi dernier dans Nature (2)propose une vision plus optimiste : sur la foi d’une étude de l’évolution du sol depuis deux mille ans sous une prairie du Massif central, il estime que le carbone du sol y restera tant que ses micro-organismes n’y seront pas plus alimentés en carbone par une litière végétale «fraîche».
Enigmatique. Pour réduire cette incertitude, les scientifiques posent des capteurs de CO2 un peu partout, étudient les sols, tentent de modéliser l’évolution de la forêt mondiale et d’ajouter le cycle de l’azote (un fertilisant nécessaire à la croissance végétale) à leurs modèles. Parfois, la météo vient à leur secours. La canicule ouest-européenne de 2003 leur a ainsi permis de mesurer l’effet d’un été très chaud et très sec – analogue à ce que prévoient les simulations climatiques d’ici à un demi-siècle – sur les forêts tempérées. Bilan :un énorme «relargage» de carbone dans l’air. Pierre Friedlingstein se demande aussi combien de méthane sera dégazé par les pergélisols sibérien et canadien au fur et à mesure de leur dégel : «On ne le sait pas, alors que le méthane est un gaz à effet de serre plus puissant que le CO2.»
Défi. Ces incertitudes générales se déclinent en problèmes particuliers, comme la mousson africaine. De Dakar à Addis-Abeba, des dizaines de millions de personnes en dépendent pour leur alimentation. Agriculture pluviale, croissance démographique débridée, techniques rudimentaires… tout est en place pour que la nature décide du sort des hommes. Que la mousson du futur remonte vers le nord, et c’est tout le Sahel qui bénéficiera d’un répit lui donnant peut-être le temps de construire une agriculture plus performante et plus nourricière. Qu’elle se rétracte vers le sud, et c’est une catastrophe qui s’annonce. Pascale Braconnot l’avoue : «On ne sait même pas ce qui a gouverné l’évolution de la mousson depuis trente ans avec les sécheresses des années 70 et 80 au Sahel. On a parlé des causes locales (déforestation), d’un effet indirect de la pollution atmosphérique sur l’Europe de l’Ouest dans les années 50 et 60, mais aussi de phénomènes liant océan et atmosphère au-dessus de l’Atlantique nord.» La prévision des moussons actuelles reste un défi tant elles semblent dépendre de connexions à longue portée avec les océans Atlantique, Pacifique et Indien. Quant au futur plus lointain, il demeure énigmatique. «Le désaccord entre modèles climatiques est total, les uns prévoyant une extension vers le nord, et d’autres une rétraction vers le sud», précise Pascale Braconnot.
Le niveau futur des océans, lui aussi, résiste aux scientifiques. Les rapports du Giec, le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat, prévoient une hausse limitée entre 20 cm et 80 cm d’ici à 2100. Mais cette prévision «n’est qu’une partie de l’histoire», avertit Anny Cazenave, spécialiste de l’observation par satellite des océans au Cnes, l’agence spatiale française. «Elle ne tient compte que de l’expansion thermique de l’eau et de la fonte des glaciers de montagne. Or nous avons découvert ces dernières années que l’instabilité des calottes polaires groenlandaise et de l’Antarctique de l’Ouest pourrait devenir la cause majeure de la hausse du niveau marin.» Les mesures par satellites (radar et gravimétrie) ont montré l’accélération des fleuves de glace côtiers dans leur mouvement vers la mer. «Est-ce transitoire, ou est-ce le signe d’un emballement avec des effets de seuil conduisant à des phénomènes irréversibles ?» s’interroge-t-elle. En raison de leur potentiel énorme – les glaces du Groenland correspondent à une hausse de 7 mètres des océans –, la question fait froid dans le dos. Faut-il se préparer à une modification des traits de côtes aux conséquences importantes, à une retraite dramatique de centaines de millions de personnes, à des menaces sur d’innombrables ouvrages industriels et portuaires dans les villes côtières ?
Satellites. D’autres questions sont posées, comme celle de la formation des nuages dans une atmosphère plus chaude et plus humide. Ces nuages seront plus nombreux, mais seront-ils plutôt réflecteurs de l’énergie solaire – et donc refroidissants –, ou plutôt agents supplémentaires de l’effet de serre et donc réchauffants ? L’incertitude sur ce point, très délicat à simuler et calculer, demeure l’une des interrogations centrales des climatologues. D’autres inconnues s’y ajoutent, comme le rôle climatique des aérosols ou celui des pluies tropicales. Suivant les modèles, certains prédisent un état de l’océan Pacifique qui pourrait conduire à un assèchement de l’Amazonie et à sa transformation progressive en savane sur de vastes espaces. Mais d’autres modèles ne voient rien de tel, précise Pascale Braconnot.
Pour diminuer ces incertitudes et mieux prévenir gouvernements et citoyens des risques qu’ils prennent ou de ce à quoi il faut se préparer, les climatologues ont d’abord besoin «d’observer mieux et sur de longues durées», avance Anny Cazenave. Elle s’inquiète de voir la succession des satellites de gravimétrie toujours pas décidée par les agences spatiales. «Nous risquons d’avoir un trou de plusieurs années dans la mesure de la masse des calottes polaires alors qu’il s’agit d’un paramètre décisif si nous voulons détecter à temps le début éventuel d’un phénomène de grande ampleur et irréversible», souligne-t-elle. Le suivi des mouvements de masses d’eau dans les océans ou l’étude de tous les mécanismes impliqués dans la mousson africaine, par de lourdes opérations cumulant données satellitaires, avions, ballons-sondes et observations au sol, requièrent à chaque fois des financements de longue durée et une coordination internationale. L’amélioration des modèles utilisés pour les simulations sur ordinateur passe par de meilleures représentations mathématiques des processus naturels, et donc une compréhension plus aiguisée de ces derniers. Qu’il s’agisse de processus microscopiques, comme la formation des gouttes de pluie dans un nuage, ou d’une échelle plus vaste comme les flux de carbone au-dessus des forêts tropicales, dont on vient de découvrir que la mesure par des tours à capteurs était complètement faussée durant la nuit (3).
Mais beaucoup dépendra des ordinateurs eux-mêmes. «Pour véritablement simuler la formation et l’évolution d’un cyclone tropical à l’échelle du globe, et donc savoir si le réchauffement se traduira par l’augmentation de leur fréquence et de leur intensité, il nous faudrait des ordinateurs de 50 à 100 téraflops (milliards d’opérations par seconde) en puissance soutenue», explique Jean-Claude André, directeur du Cerfacs (4) à Toulouse. Nous n’y sommes pas encore, puisque le Cerfacs vient seulement d’acquérir un Blue Gene d’IBM, le plus puissant des ordinateurs actuels, mais seulement dans une version à 5,7 téraflops. Et il faudra le pétaflop – un million de milliards d’opérations par seconde – «pour simuler les petites structures thermiques de quelques dizaines de mètres qui, dans les océans, favorisent ou non la floraison du plancton, et donc leurs pompes biologiques à carbone», ajoute Jean-Claude André.
Prix Nobel. Cet aveu d’incertitude, coutumier pour des scientifiques, peut sembler paradoxal. Cette semaine se tient en effet à Valence (Espagne) une réunion du Giec. Un grand raout scientifico-diplomatique dont l’audience sera décuplée par le prix Nobel de la paix 2007, que le Giec vient de partager avec l’ancien vice-président américain Al Gore. Une récompense soulignant le rôle joué par cet organisme mis en place par l’ONU et l’Organisation météorologique mondiale en 1988 pour éclairer les gouvernements sur l’avenir climatique. Ses rapports – en 1990, 1995, 2001 – ont scandé les négociations diplomatiques conduisant à la signature de la convention climat de l’ONU puis au protocole de Kyoto, entré en vigueur en 2005. Vendredi prochain, dans l’après-midi, le Giec rendra public le «résumé pour décideurs» de son quatrième rapport. Difficile, en effet, de demander aux responsables politiques d’avaler les milliers de pages où les causes et conséquences du changement climatique sont associées aux politiques susceptibles de l’atténuer ou de s’y adapter. D’où la rédaction, délicate car elle doit recevoir l’imprimatur des délégations gouvernementales tout en respectant les rapports scientifiques, d’un texte de synthèse.
Les scientifiques y affirmeront leur certitude que le changement climatique provoqué par les émissions massives de gaz à effet de serre représente une menace majeure pour les sociétés. Au point de recommander une réduction de ces émissions pour limiter cette menace et, simultanément, de s’adapter à des changements pour une part inéluctables. Cette certitude ne signifie pas un avenir déterminé dans ses moindres détails. Dès lors que l’on a compris qu’elles ne mettent pas en cause son cri d’alarme initial, le climatologue n’hésite pas à sortir ses «fourchettes», ses «incertitudes» et ses «surprises possibles». Et son travail acharné pour les réduire.
(1) Science du 26 octobre 2007. (2) Sébastien Fontaine et al. , Nature du 8 novembre 2007. (3) J. Lloyd et al., Biogeosciences , 4, 2007. (4) Centre d’études de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (Toulouse).
