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Les Climats du futur

Cet article propose des documents au format .kml ou tableur et des activités pédagogiques utilisables au lycée. Il permet d'illustrer en classe, au travers de cartes climatiques, les modifications des climats au cours du 20ème siècle et de faire l'étude de son évolution au 21ème siècle en fonction des 4 scénarios SRES d'émission de CO2 (Special Report on Emissions Scenarios).


Les Climats du Futur

Isabelle Veltz

Enseignante associée
IFÉ-ENS de Lyon


                        Lyon
                        69007
                        France
                    

Enseignant
LTG Roosevelt


                        Reims
                        51100
                        France
                    

Résumé

Cet article propose des documents au format .kml ou tableur et des activités pédagogiques utilisables au lycée. Il permet d'illustrer en classe, au travers de cartes climatiques, les modifications des climats au cours du 20ème siècle et de faire l'étude de son évolution au 21ème siècle en fonction des 4 scénarios SRES d'émission de CO2 (Special Report on Emissions Scenarios).


Table des matières

Classification des climats selon Köppen-Geiger

La classification des climats selon ces deux auteurs est fondée d'une part sur la température et d'autre part sur l'importance des précipitations. Elle a été mise au point en combinant des données botaniques et les 5 grandes zones climatiques : tropical, sec, tempéré, continental et polaire. Un codage en 2 ou 3 lettres permet de caractériser chaque climat de manière précise (cf tableau suivant) et de constituer des cartes du type de celle ci-dessous.

Carte de répartition des climats selon la classification de Köllen-Geiger

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence suivante

Figure 1.  Carte de répartition des climats selon la classification de Köllen-Geiger

On peut apercevoir sur la carte les 5 grandes zones climatiques


Af : Climat équatorial

Am : Climat tropical à moussons.

As : Climat de savane à été sec.

Aw : Climat de savane à hiver sec.

La température moyenne de chaque mois de l'année est supérieure à 18°C.

Il n’y a pas de « saison hivernale ».

Le climat est humide et présente de fortes précipitations annuelles.

Les précipitations annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle.

Les précipitations sont régulières tous les mois de l'année.

Les précipitations du mois le plus sec sont supérieures à 60mm.

La température moyenne de chaque mois de l'année est supérieure à 18°C.

Il n’y a pas de « saison hivernale ».

Le climat est humide et présente de fortes précipitations annuelles.

Les précipitations annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle.

Les précipitations du mois le plus sec sont inférieures à 60mm et supérieures à [100 – (précipitations annuelles moyennes)/25].

La température moyenne de chaque mois de l'année est supérieure à 18°C.

Il n’y a pas de « saison hivernale ».

Les précipitations annuelles sont fortes.

Les précipitations annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures 40mm et inférieures d' 1/3 du mois hivernal le plus humide.

(catégorie parfois utilisée en analogie avec Aw dans les rares cas où la saison sèche se produit dans les mois où le soleil est au plus haut).

La température moyenne de chaque mois de l'année est supérieure 18°C.

Il n’y a pas de « saison hivernale » et l’hiver correspond à la saison sèche

Les précipitations annuelles sont fortes

Les précipitations annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle.

Les précipitations du mois le plus sec sont inférieures à 60mm et inférieures à [100 – (précipitations annuelles moyennes)/25]

BWk : Climat désertique froid et sec

BWh : Climat désertique chaud et sec.

BSk : Climat de steppe (climat semi-aride) sec et froid.

BSh : Climat de steppe (climat semi-aride) sec et chaud.

La température moyenne annuelle est inférieure à 18°C

L’évaporation annuelle est supérieure aux précipitations annuelles.

Les précipitations annuelles inférieures à 50% du seuil [a]

La température moyenne annuelle est supérieure à 18°C

L’évaporation annuelle est supérieure aux précipitations annuelles.

Les précipitations annuelles inférieures à 50 % du seuil

La température moyenne annuelle est inférieure à 18°C.

L’évaporation annuelle est supérieure aux précipitations annuelles.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne annuelle est supérieure à 18°C.

L’évaporation annuelle est supérieure aux précipitations annuelles.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

Cfa: Climat tempéré chaud sans saison sèche et à été chaud.

Cfb : Climat tempéré chaud, sans saison sèche et à été tempéré.

Cfc : Climat tempéré chaud, sans saison sèche et à été court et frais.

 

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

Les températures moyennes du mois le plus chaud sont supérieures à 10°C

Les saisons été et hiver sont bien définies.

C’est un climat humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C.

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

Les températures moyennes du mois le plus froid sont supérieures à -38°C.

 

Csa : Climat tempéré chaud à été chaud et sec.

Csb : Climat tempéré chaud avec été sec.

Csc : Climat tempéré chaud avec été sec court et frais.

 

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieur 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à -38°C.

 

Cwa : Climat tempéré chaud à hiver sec et été chaud.

Cwb : Climat tempéré chaud à hiver sec et été tempéré.

Cwc : Climat tempéré chaud à hiver sec et été court et frais.

 

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C.

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

Les températures moyennes des 3 mois les plus froids sont comprises entre 0°C et 18°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à -38°C.

 

Dfa : Climat continental froid, sans saison sèche et à été chaud.

Dfb : Climat continental froid, sans saison sèche et à été tempéré.

Dfc : Climat continental froid, sans saison sèche à été court et frais.

Dfd : Climat continental froid, sans saison sèche et à hiver très froid.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C.

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à -38°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

Le climat est humide.

Les précipitations sont régulières, tous les mois de l'année.

Il n’y a pas de saison sèche.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à -38°C.

Dsa : Climat continental froid à été sec et chaud.

Dsb : Climat continental froid à été sec et tempéré.

Dsc : Climat continental froid à été sec, court et frais.

Dsd : Climat continental froid à été sec et hiver très froid.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieur à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

Température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieur à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C.

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

Température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été. Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à -38°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en été.

Les précipitations du mois estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieur à 1/3 du mois hivernal le plus humide.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à -38°C.

Dwa : Climat continental froid à hiver sec.

Dwb : Climat continental froid à hiver sec et été chaud.

Dwc : Climat continental froid à hiver sec et été tempéré

Dwd : Climat continental froid à hiver sec et très froid.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 22°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure ou égale à 22°C.

Les températures moyennes des 4 mois les plus chauds sont supérieures à 10°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 22°C.

Les températures moyennes mensuelles sont supérieures à 10°C pour moins de 4 mois.

La température moyenne du mois le plus froid est supérieur à -38°C.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à 0°C.

La température moyenne du mois le plus chaud est supérieure à 10°C.

Les saisons été et hiver sont bien définies.

La saison sèche est en hiver.

Les précipitations du mois hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 du mois le plus humide.

La température moyenne du mois le plus froid est inférieure à -38°C.

EF : Climat polaire d'inlandsis.

ET : Climat polaire de toundra

La saison d'été est très peu marquée.

La température moyenne du mois le plus chaud est inférieure à 0°C.

La saison d'été est très peu marquée.

La température moyenne du mois le plus chaud est comprise entre 0°C et 10°C.

[a] Ce seuil est calculé de la manière suivante :

  • Si moins de 30% des précipitations tombent en été (avril à septembre dans l'hémisphère nord) : Précipitations annuelles moyennes (mm) inférieures à 20×température annuelle moyenne (°C)
  • Si plus de 70% des précipitations tombent en été : Précipitations annuelles moyennes (mm) inférieures à 20×Température annuelle moyenne +280
  • Autrement : Précipitations annuelles moyennes (mm) inférieures à 20×Température annuelle moyenne + 140
Tableau 1.  Synthèse des caractéristiques climatiques de chaque catégorie (d'après Hufty A., 2001)

Les scénarios d'émission des gaz à effet de serre

Le quatrième rapport spécial du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) de Scénario d’Émission (SRES) prévoit des hausses de températures globales en 2100 selon 4 scénarios possibles.

Ces scénarios sont fondés sur les objectifs :

  • plus économiques (scénarios A)

  • plus environnementaux (scénarios B)

  • prévoyant une évolution vers la globalisation (scénarios 1)

  • prévoyant une évolution vers une régionalisation (scénarios 2)

Scénarios d'émission de gaz à effet de serre (en GT équiv CO2 par an)pour la période 2000-2100 en l'absence de politiques climatiques additionnelles

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 2.  Scénarios d'émission de gaz à effet de serre (en GT équiv CO2 par an)pour la période 2000-2100 en l'absence de politiques climatiques additionnelles

Les courbes en pointillé délimitent la plage complète des scénarios post-SRES, les gaz à effet de serre sont le CO2, le CH4, le N2O et les gaz fluorés (d'après GIEC)


Le monde futur décrit dans le scénario A1 sera caractérisé par :

  • une croissance économique qui sera rapide.

  • une population mondiale qui atteindra un maximum au milieu du siècle, et, qui déclinera ensuite.

  • de nouvelles technologies plus efficaces qui seront produites rapidement.

  • on observera une convergence entre les régions, un renforcement des capacités et des interactions culturelles et sociales et une réduction importante des différences de revenu par habitant entre les régions.

  • les mots clefs sont : objectifs économiques + globalisation (monde homogène).

  • on observera une augmentation globale de la température comprise entre 1,4 et 6,4°C.

Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A1

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 3. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A1

Le monde futur décrit dans le scénario A2 sera caractérisé par :

  • un monde très hétérogène où règnent l'autosuffisance et la préservation des identités locales.

  • une population mondiale qui croit lentement.

  • un développement économique régional.

  • a croissance économique par habitant et les évolutions technologiques sont les plus fragmentés et les plus lentes parmi les différents scénarios.

  • les mots clefs sont : objectifs économiques + régionalisation (monde hétérogène).

  • on observera une augmentation globale de la température comprise entre 2 et 5,4°C.

Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A2

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 4. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A2

Le monde futur décrit dans le scénario B1 sera caractérisé par :

  • un monde où la population va continuer de s’accroître jusqu'au milieu du siècle puis décliner.

  • des changements rapides dans les structures économiques.

  • une tendance vers une économie de services et d'information.

  • l'intensité d'utilisation des matériaux va se réduire et des technologies propres utilisant les matériaux sans gaspillage vont être progressivement introduites.

  • l'orientation vise à des solutions globales associées à une viabilité économique, sociale et environnementale, donc une société plus équitable mais sans initiatives supplémentaires pour gérer le climat.

  • les mots clefs sont : durabilité environnementale globale.

  • on observera une augmentation globale de la température comprise entre 1,1 et 2,9°C.

Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B1

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 5. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B1

Le monde futur décrit dans le scénario B2 sera caractérisé par :

  • la recherche de solutions locales que ce soit d'un point de vue économique, social et environnemental.

  • une population mondiale qui va croître de manière continue mais relativement faiblement.

  • ce scénario vise à la protection de l'environnement et à l'équité sociale mais toutes ces évolutions se feront de manière régionalisée ou locale.

  • les mots clefs sont : durabilité environnementale locale.

  • on observera une augmentation globale de la température comprise entre 1,4 et 3,8°C.

Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B2

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 6. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B2

Scénarios RCP

caractéristiques des scénarios RCP

Un nouvel ensemble de scénarios a été proposé dans le rapport 2013 du GIEC. Ces scénarios appelés RCP pour Représentative Concentration Pathway (Profils Représentatifs d'évolution de Concentration) présentent tous des concentrations atmosphériques plus élevées en 2100 qu'actuellement en raison de la poursuite de l'augmentation du cumul des émissions de CO2 dans l'atmosphère au cours du 21ème siècle.

Dans ces scénarios RCP la dispersion des projections est moins grande que les scénarios SRES car les incertitudes concernant le cycle du carbone ne sont pas prises en compte. L'élévation du niveau de la mer projetée est plus grande que précédement à cause de l'amélioration de la modellisation de la contribution des glaces continentales.

Les 4 scénarios RCP sont identifiés par leur forçage radiatif total :

définition selon le GIEC du Forçage radiatif

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 7. définition selon le GIEC du Forçage radiatif

Scénarios

Forcage radiatif total (W.m-2)

Concentration en CO2 prescrite pour la simulation (ppm)

RCP2,6

2,6

421

RCP4,5

4,5

538

RCP6,0

6,0

670

RCP8,5

8,5

936

Tableau 2. Caractéristiques des simulations.


Évolution de la température moyenne du globe en surface par rapport à la période 1986-2005 (GIEC, 2013).

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 8. Évolution de la température moyenne du globe en surface par rapport à la période 1986-2005 (GIEC, 2013).

Le noir (+ grisé) représente l'évolution historique modélisée à l'aide de forçages historiques reconstruits. Les moyennes et incertitudes associées (bandes colorées) sur la période 2081-2100 sont proposées pour les 4 scénarios à droite du graphique.


Dans ces 4 scénarios RCP2,6 est un scénario d'atténuation qui conduit à un niveau de forçage très bas. Les scénarios RCP4,5 et RCP6,0 sont des scénarios qualifiés de stabilisation.

Enfin le scénario RCP8,5 est un scénario aux émission de gaz à effet de serre très important.

Le forçage radiatif n'atteint pas son maximum en 2100 pour les scénarios PCR8,5 et RCP6,0. RCP4,5 se stabilise vers 2100 et RCP2,6 atteint un maximum puis décline.

Effets des RCP sur la température.

Pour tous les RCP sauf RCP2,6 la probabilité que la température augmente d'au moins 2°C est importante ; par ailleurs, pour RCP6,0 et RCP8,5 elle poursuivra son augmentation après 2100.

De 2016 à 2035 l'augmentation de la température devrait en moyenne être comprise entre 0,3 et 0,7°C (si aucune éruption volcanique majeure ou aucune variation du rayonnement solaire n'aient lieu). Les variation de température seront plus sensibles dans les régions tropicales et subtropicales que dans les régions de latitude plus élevées.

Scénarios

2046-2065 plages probables (moyenne)

2081-2100 plages probables (moyenne)

RCP2,6

0,4 à 1,6 (1,0)

0,3 à 1,7 (1,0)

RCP4,5

0,9 à 2,0 (1,4)

1,1 à 2,6 (1,8)

RCP6,0

0,8 à 1,8 (1,3)

1,4 à 3,1 (2,2)

RCP8,5

1,4 à 2,6 (2,0)

2,6 à 4,8 (3,7)

Tableau 3. Augmentation de la température de l'air à la surface du globe (°C) par rapport à la période de référence 1986-2005.


De 2081 à 2100 et selon les modèles l'augmentation de la température sera plus intense.

L'arctique se réchauffera plus vite que l'ensemble du globe.

Le réchauffement moyen sera plus intense à la surface des continents qu'à la surface des océans.

La plupart des régions continentales devraient subir, à l'échelle de la journée ou de la saison, des d'extrêmes chauds plus fréquemment et des extrêmes froids moins souvent. La mesure de la température moyenne du globe va augmenter. Les vagues de chaleur seront plus fréquentes et dureront plus longtemps. Mais des extrêmes froids pourront toujours se produire occasionnellement en hiver.

Effets des RCP et le cycle de l'eau atmosphérique.

Le contraste entre les précipitations entre les régions humides et les régions sèches devrait augmenter ainsi que le contraste dans les régions sèches entre les précipitations pendant la saison sèche et la saison humide.

La moyenne annuelle des précipitations augmentera dans les hautes latitudes, l'océan pacifique équatorial ainsi que dans les régions des moyennes latitudes humides et diminuera dans les régions de moyennes latitudes, dans les régions subtropicales arides.

Les régions de moussons devraient s'étendrent avec des moussons plus intenses et sur de plus longues périodes.

Des épisodes de précipitations extrêmes sur les continents devraient se poursuivre.

Effet des RCP et l'océan

A l'échelle mondiale l'océan va continuer de se réchauffer y compris en profondeur (notamment dans l'océan austral) ce qui va perturber la circulation océanique.

Scénarios

RCP2,6

RCP8,5

Augmentation de la température dans les 100 premiers mètres (°C)

+ 0,6

+ 2,0

Augmentation de la température à 1000 mètres de profondeur (°C)

+ 0,3

+ 0,6

Tableau 4. Evolution des température des eaux océaniques.


Température des eaux à 100m de profondeur (World Ocean atlas, 2013)
Figure 9. Température des eaux à 100m de profondeur (World Ocean atlas, 2013)


Température des eaux à 1000m de profondeur (World Ocean atlas, 2013)
Figure 10. Température des eaux à 1000m de profondeur (World Ocean atlas, 2013)


La circulation méridienne océanique de retournement de l'atlantique (AMOCwww.bio.gc.ca/science/research-recherche/ocean/variability-variabilite/labrador/amoc-acmr-fr.php) va se modifier ou disparaître?

Le niveau moyen des mers va continuer de s'élever (tableau ci-dessous), la dilatation thermique contribue à hauteur de 30 à 55% à la hausse totale du niveau de la mer alors que la fonte des glaciers n'y contribue que pour 15 à 35%. La diminution de l'épaisseur de la calotte groendlandaise ne sera pas limitée par les précipitations de neige et favorisera l'élévation du niveau de la mer. Alors que la fonte de la calotte antarctique restera faible et que les précipitations neigeuse s'amplifieront; entraînant une contribution négative à l'élévation du niveau de la mer. Seul l'effondrement des parties marines de la calotte antarctique pourrait entraîner une hausse du niveau des mer plus importante.

Scénarios

RCP2,6

RCP8,5

Augmentation de la température dans les 100 premiers mètres (°C)

+ 0,6

+ 2,0

Augmentation de la température à 1000 mètres de profondeur (°C)

+ 0,3

+ 0,6

Tableau 5. Élévation du niveau moyen des mers (m) par rapport à la période de référence 1986-2005. Plages probables (moyenne).


Pour finir l'élévation du niveau de la mer ne sera pas uniforme et augmentera sur plus de 95% de la surface des océans et donc touchera 70% des littoraux qui subiront une élévation du niveau de la mer proche de la moyenne.

L'absorption du CO2 par l'océan va se poursuivre ce qui va produire une acidification des océans. L'impact de ces scénarios sur l'évolution du pH océanique à été modéliser et on constate une acidification croissant avec l'intensité du forçage : de 0,06-0,07 pour RCP2,6 à 0,3-0,32 pour RCP8,5.

Evolution du pH des océans selon les scénarios RCP (GIEC, 2013)

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Figure 11. Evolution du pH des océans selon les scénarios RCP (GIEC, 2013)


Cependant le Giec ne précise pas si cette acidification concernera les eaux superficielles ou/et profondes. Une étude de la NOAA (Van Hooidonk et al. , 2013 en modélise les impacts notamment sur les coraux)

Effets des RCP et la cryosphère

L'étendue de la banquise arctiques continuera à diminuer ainsi que la surface du manteau neigeux de l'hémisphère nord au printemps. 0 l'échelle mondiale les glaciers continueront de perdre leur volume.

Effets sur le cryosphère

RCP2,6

RCP8,5

Diminution de la surface de la banquise en septembre (%)

43

94

Diminution de la surface de la banquise en février (%)

8

34

Diminution du volume total des glaciers (%) (sf glaciers périphériques de l'Antarctique)

15 à 55

35 à 85

Diminution du manteau neigeux de l'hémisphère Nord au printemps (%)

7

25

Diminution de la superficie du pergelisol jusqu'à 3,5 m de profondeur(%)

37

81

Tableau 6. Élévation du niveau moyen des mers (m) par rapport à la période de référence 1986-2005. Plages probables (moyenne).


Prise en main du logiciel

Télécharger le fichier kmz à partir du lien suivant : Climats du globe

Ouvrir ce fichier qui s'installe dans "Lieux temporaires"

Un fichier "Aide à la navigation" est disponible et permet en cliquant sur le titre de faire apparaître un rappel des consignes de l'utilisation de ce type de fichiers.

Aide à la navigation

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Figure 12. Aide à la navigation


Deux dossiers sont disponibles :

2 dossiers disponibles
Figure 13. 2 dossiers disponibles

Le premier dossier "Au niveau des continents" contient les données qui vont permetre de travailler sur les ecosystèmes continentaux.

Le second dossier "Au niveau des océans" permetra de constater comment l'effet puit à CO2 joué par l'océan peut induire des effets négatif sur l'environnement aquatique.


Ouvrir le dossier "Au niveau des continents" puis ouvrir "Climats observés" et, en cliquant sur l'une des cases d'option (par exemple "1901-1925") la carte de répartition climatique apparaît.

Cliquer sur l'une des couleurs afin de faire apparaître la légende sous forme de bulle d'information.

Climats observés et bulle d'information

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Figure 14. Climats observés et bulle d'information


Ouvrir le dossier "4 scénarios de prévisions climatiques" qui permet de consulter les données des 4 dossiers (un par scénario SRES).

4 scénarios de prévisions climatiques

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Figure 15. 4 scénarios de prévisions climatiques


En cliquant avec la souris sur l'onglet du dossier (par ex Scénario A1) une légende apparaît et redéfinie les caractéristiques du scénario.

Scénario A1 et légende

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Figure 16. Scénario A1 et légende


Chaque scénario propose des données de 2001 à 2100 accessibles en cliquant successivement pour chaque classe d'option pour étudier l'évolution du climat au cours du siècle.

Exemples d'activités pédagogiques

Impacts des GES (gaz à effet de serre) de 1900 à nos jours

Depuis une cinquantaine d'année de fortes canicules, sévissent sur le globe y compris dans des régions qualifiées de tempérée. On parle constamment de réchauffement climatique mais en quoi ce réchauffement peut il modifier notre environnement?

Ouvrir le fichier "Climats du globe".

Dans la fenêtre "Calque" afficher "Frontière et légendes" pour améliorer la localisation géographique des données.

Ouvrir le répertoire "Au niveau des continents" puis le dossier "Climats observés".

Comment, en 1 siècle, le climat a été modifié en France métropolitaine ?

Étudier l'évolution du climat dans les Pyrénées et les Alpes.

Étudier l'évolution du climat sur les bordures maritimes de la métropole de l'Atlantique et de la Méditerranée.

Évolution du climat des pays du pourtour du bassin méditerranée

Rechercher les pays qui se désertifient.

Rechercher les pays dont le climat s'adoucit

Corrélations entre les variations du climat et celle de la végétation

La végétation est sensible aux températures et aux précipitations, pour cette raison elle est en inter-relation avec le climat.

Ouvrir le dossier "Couverture végétale à la surface de la terre", cocher "légende"

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Carte de la couverture végétale

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Légende de la couverture végétale

Figure 17. La couverture végétale et sa légende

Corréler les types de végétation présentes en 2011 à un climat donné et observer l'évolution de la végétation des zones étudiées précédemments.

Influence des GES (gaz à effet de serre) sur l'évolution du climat au 21ème siècle en fonction des politiques mondiales choisies.

Le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) a réalisé à l'aide de données recueillies depuis plusieurs décennies des extrapolations numériques à partir des projections de l'évolution socio-économique des pays, de l'évolution du climat mondial. Il a proposé différents scénarios liés à l'évolution de la quantité des gaz à effet de serre par les différents états. Ces scénarios n'incluent pas les initiatives climatiques supplémentaires de certains pays (notamment l'application des conventions des Nations Unies ni du protocole de Kyoto).

Ouvrir dans le dossier "Climat du globe.kml", "Au niveau des continents" puis choisir le répertoire "4 scénarios de prévisions climatiques" où 4 scénarios sont proposés.

Cliquer sur le titre du dossier (en gras, ex scénario A1) pour faire apparaître la légende.

Étudier les caractéristiques de ce scénario et des 3 autres; avant de choisir l'un d'entre eux.

Télécharger le fichier pour le tableur à partir du lien suivant : SEGES

Ouvrir le dossier "SEGES.ods" et sélectionner les données du scénario choisi.

Dossier SEGES.ods

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Figure 18. Dossier SEGES.ods

Réaliser un graphique de "l'évolution de l'émission mondiale des gaz à effet de serre (GT eq CO2) au cours du temps; préférer le format "nuage de points" pour Excel ou "XY(dispersion)" pour OpenOffice.

Evolution de l'émission mondiale des GES

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Figure 19. Evolution de l'émission mondiale des GES

Ensemble des courbes réalisables avec ce tableau de données


Copier le graphique et le coller sur une page de traitement de texte afin de faire l'étude de l'évolution du climat au cours du temps à l'aide des données du scénario choisi :.

:

  • En France

  • Dans les hautes latitudes,au niveau du cercle polaire, pour une bonne visibilité il faut se placer au niveau du pôle nord à une altitude d'environ 10000km au dessus de l'Eurasie ou du Canada et au besoin de faire apparaître la "grille" (barre de Menu/Affichage/Grille).

Observer l'évolution des bandes climatiques au cours du temps.

Exemple pour un scénario A1 : courbe d'émission des GES

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Figure 20. Exemple pour un scénario A1 : courbe d'émission des GES

Dans ce scénario la concentration des GES augmente fortement au cours du temps


Exemple pour un scénario A1 : cartes climatiques 2000-2100

Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

Figure 21. Exemple pour un scénario A1 : cartes climatiques 2000-2100

Dans ce scénario le climat tempéré chaud à été chaud et sec (vert clair) se généralise sur le territoire français alors que le climat continental froid sans saison sèche et à été chaud (violet foncé) s'étale et remonte vers les hautes latitudes en Asie.


Ouvrir le dossier "Couverture végétale" et proposer l'évolution de la végétation en fonction du scénario choisit.

Evolution des GES sur l'évolution de la santé des océans

Les océans mondiaux sont des puits à carbone très importants. Le CO2 est facilement dissous dans l'eau ce qui favorise le développement du phytoplancton, d'où la fabrication à partir du CO2 de matière organique et de tests carbonatés. Matière organique et carbonates sont ensuite piégés dans les sédiments océaniques à la mort du phytoplancton.

Cependant, les modifications actuelles du climat, notamment les modifications liées aux émissions anthropiques de GES, ont de multiples conséquences sur les équilibres de dissolution du CO2 et des carbonates, sur le pH, sur la dilatatiion de l'eau (potentiellement responsable de l'accroissement du niveau des mers) induisant la perturbation des écosystèmes.

Ces perturbations sont très inquiétantes dans les régions où l'économie est en grande partie fondée sur les ressouces marines et l'étude proposée ici concerne les îles coralliennes françaises.

Les récifs coralliens se développant dans des régions où la température des eaux, bien que chaude, doit rester dans un certain équilibre (sous peine d'observer la fuite des algues symbiotiques des tissus des polypes) et de pH (sous peine d'observer la dissolution du récif).

L'accroissement du niveau de la mer pouvant être suppporté par la population des îles que si le récif croit en suivant l'élévation des eaux et est donc en bonne santé.

Dans le dossier "climat du globe.kml" choisir "Au niveau des océans".

Cocher "les récifs d'outre mer" afin de faire apparaitre l'emplacement de ces récifs sur le globe

Dans la barre de Menu, cliquer sur "Affichage" puis "Grille" pour faciliter le repérage des îles

Télécharger le planisphère à compléter à partir du lien Planisphère

Observer la répartition latitudinale des récifs.

Représenter sur le planisphère l'équateur et les deux tropiques sous forme de trais bleus.

Localiser l'emplacement des zones récifales françaises sous forme de croix noires ou de cercle noir pour la polynésie

Exemple attendu

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Figure 22. Exemple attendu

On doit observer que les zones récifales sont concentrées entre les deux tropiques.


Dans ces régions, la température des eaux varie peu au cours de l'année (-3°C pendant l'hiver par rapport aux valeurs d'été).

Les écosystèmes coralliens sont adaptés à de faibles variations thermiques et leur seuil de tolérance thermique maximale est de 29°C.

Ouvrir le fichier "température des eaux en 1997" afin d 'observer les valeurs des isothermes moyens enregistrés en été 1997 dans les eaux de surface.

Localiser en cliquant sur ces différents isothermes ceux qui correspondent aux isothermes 25°C et 29°C, 25°C étant la température de développement optimale des récifs, 29°C étant la température qui provoque un stress des polypes.

Représenter sur le planisphère, l'isotherme 25°C en vert et l'isotherme 29°C en bleu.

Relier la localisation des récifs français par rapport à ces températures

Le GIEC a proposé dans son rapport de 2013, des simulations basées sur le forçage radiatif lié à des doses croissantes de CO2 dans l'atmosphère. les modèles de foraçage sont respectivement appelés: RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 et RCP8.5.

Télécharger le fichier RCP.ods

Ouvrir l'onglet "Températures 1950-2100".

Réaliser à l'aide de ces données un graphique quantifiant l'élévation de la température au cours de la période mesurée puis simulée de chaque type de Forçage

Observer l'évolution de la température par rapport aux moyennes d'aujourd'hui selon les deux modèles extrèmes RCP2.6 et RCP8.5.

Exemple attendu

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Figure 23. Exemple attendu

On observe une élévation de plus de 3°C par rapport à l'actuel pour le forçage RCP8.5 alors qu'en cas de forçage RCP2.6 la température tend à diminuer par rapport aux températures relevées aujourd'hui.


Sur google-earth, fermer le fichier "température des eaux en 1997" et ouvrir "température des eaux en 2100". Choisir un forçage de 2,6 pour des eaux de surface.

Représenter sur le planisphère les isothermes 25°C (en jaune) et 29°C (en orange) de la projection en 2100 avec un forçage RCP2.6.

Discuter de l'évolution des températures de surface des eaux au niveau des îles coralliennes avec ce forçage.

Fermer le fichier du forçage 2.6 et ouvrir le fichier de la température des eaux de surface pour un forçage 8.5.

Représenter sur le planisphère les isothermes 25°C (en rose) et 29°C (en violet) de la projection RCP8.5.

Discuter de l'évolution de la tempérture des eaux dans les zones étudiées et des réactions prévisibles des récifs.

Travail attendu

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Figure 24. Travail attendu

Une grande quantité des récifs français se situe dans le cas d'un forçage RCP8.5 dans des zones où la température est trop élévée.


Un accroissement des émissions de CO2 dans l'atmosphère induit une modification du pH de l'eau qui diminue en fonction de la concentration en CO2.

Le squelette des coraux est constitué de calcaire et une baisse du pH peut perturber la fabrication de nouveaux squelettes mais aussi dissoudre ceux existant.

Ouvrir le dossier "décalcification et scénarios RCP", choisir le forçage RCP2.6 et se déplacer sur les différents récifs français.

Un forçage de 2.6 induira une diminution du ph de l'eau dont la valeur en 2100 devrait être proche de 8.05 (c'est a dire une diminution de 0.015 par rapport à sa valeur de 2015 : 8.075)

Décalcification des récifs dans la zone de Madagascar avec un forçage RCP2.6

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Figure 25. Décalcification des récifs dans la zone de Madagascar avec un forçage RCP2.6

la décalcification reste faible avec des valeurs de l'ordre de -3 à -5%.


Noter dans un tableau les valeurs minimales et maximales de la décalcification pour chaque zone récifale

Fermer les données RCP2.6 et ouvrir le fichier RCP8.5 qui correspond à une valeur de pH de l'eau de 7.76 en 2100.

Décalcification des récifs dans la zone de Madagascar avec un forçage RCP8.5

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Figure 26. Décalcification des récifs dans la zone de Madagascar avec un forçage RCP8.5

La décalcification est élevée avec des valeurs de l'ordre de -7 à -10%.


Noter à nouveau les valeurs minimales et maximales de la décalcification pour chaque zone récifale.

Zones récifales

RCP2,6

RCP8,5

Autour de Madagascar

-3 à -5

-7 à -10

Nouvelle Calédonie

-4 à -5

-8 à -12

Wallis et Futuna

-3 à -4

-4 à -6

Polynésie

-3 à -7

-5 à -14

Guadeloupe et Martinique

-3 à -4

-6 à -8

Tableau 7. Décalcification des récifs coralliens.


Discuter des effets de l'élévation de la température de l'eau et de son acidification sur la pérénnité des récifs d'outre-mer.

Noter ceux qui risquent d'être les plus touchés.

Le Niveau de la mer va s'accroitre dans les pires scénarios de 0.82 m.

Dans des conditions normales de développement des récifs, ceux-ci sont capables de pousser afin de compenser l'élévation du niveau de l'eau.

Cependant, si les coraux périclitent, le récif va s'ennoyer et les îles soumises aux éléments deviendront inhabitables.

Choisir une île récifale et faire l'étude de l'évolution du récif par rapport aux données précédemment relevées dans les scénarios les plus alarmants.

En utilisant les fonctionnalités du logiciel google-earth déterminer l'altitude des zones émergées et la bathymétrie du récif, notamment en utilisant les outils "valeur de l'élévation" et profil d'élévation" (cf figure suivante)

Exemple sur l'île Temoe (Atol rataché aux l'îles Gambier)

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Figure 27. Exemple sur l'île Temoe (Atol rataché aux l'îles Gambier)

le profil d'élévation montre que seule une très faible surface de l'île est émergée (21km2) cet atoll n'est plus habité de manière permanente depuis 1838.


Faire une capture d'écran de l'île avec son récif et du profil d'élévation et la coller sur une feuille de traitement de texte afin de pouvoir y faire apparaître les données que vous déduirez de l'étude effectuée.

Rechercher sur le net, à combien d'habitant s'élève la population de l'île et quelles sont les infrastructures locales présentes sur l'île.

Tirer une conclusion sur l'impact des modifications du climat sur cette île.

Mutualiser les informations recueillies afin de faire un bilan pour la France

Sources

  • Hufty A., 2001. Introduction à la climatologie, Les presses de l'Université de Laval, De Böeck Université, 545 p.
  • GIEC http://www.ipcc.ch/home_languages_main_french.shtml
  • GIEC, 2013 : Changements climatiques 2013 (https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SPM_brochure_fr.pdf)
  • Institut for Veterinary Public hearth : http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/present.htm
  • IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change : http://www.ipcc.ch/home_languages_main_french.shtml#22
  • Van Hooidonk R, Maynard J, Manzello D, Planes S (2013) Opposite latitudinal gradients in projected ocean acidification and bleaching impacts on corral reefs. Global Change Biology, doi: 10.1111/gcb.12394.