vignette|redresse=1.5|Principaux facteurs reconnus de changement climatique (toutes échelles de temps confondues).
La variabilité du climat (ou variabilité climatique) correspond à tous les changements du système climatique qui persistent plus longtemps qu'un évènement météorologique. Les variations climatiques se produisent à des échelles de temps intra-annuelles au million d'années et consistent en une modification des paramètres statistiques du climat global de la Terre ou de ses climats régionaux.
Ces changements peuvent trouver leur cause dans les processus climatiques terrestres (variabilité interne) ou dans influences extérieures (forçages externes). Les forçages externes peuvent être naturels (volcanisme, activité du Soleil...) ou anthropiques (notamment le changement climatique contemporain dû à l'effet de serre).
Au cours de l'histoire de la Terre, le climat a été variable, avec des changements climatiques entre périodes géologiques.
Définitions
Le sixième rapport d'évaluation du GIEC donne pour définition de la variabilité du climat les ..
Le terme « changement climatique » peut désigner des changements climatiques passés ou le changement climatique contemporain d'origine anthropique : dans les travaux du GIEC Special Report on Global Warming of (SR15), GIEC (consulté le 3 mai 2017)., le « changement climatique » fait référence à tout changement dans le temps, qu'il soit dû à la variabilité naturelle ou aux activités humaines Changements Climatiques 2007: Rapport de Synthèse , GIEC, page 30. ; dans la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiquesUN Climate Change Newsroom, UNFCCC (consulté le 3 mai 2017)., le terme « changement climatique » désigne uniquement les changements dus aux activités humaines. La Convention-cadre utilise le terme « variabilité climatique » pour désigner les changements climatiques d'origine naturelle.
Variabilité interne
Variabilité intra-saisonnière et interannuelle
Oscillation de Madden-Julian
ENSO
ENSO est un acronyme composé avec les initiales des mots El Niño et (« oscillation australe »). Il s'agit du phénomène climatique et océanographique reliant le phénomène El Niño et l’oscillation australe de la pression atmosphérique. El Niño et respectivement La Niña sont des phénomènes climatiques ayant pour origine une anomalie thermique des eaux équatoriales de surface (premières dizaines de mètres) de l'océan Pacifique centre et est caractérisé par une température anormalement élevée (respectivement basse) de ces eaux. Le phénomène La Niña (la petite fille en espagnol) tire son nom du phénomène opposé El Niño. Les conséquences maritimes et climatiques de El Niño et de La Niña sont globalement inverses l'une de l'autre mais la fréquence de La Niña est différente de celle d'El Niño et les deux évènements ne semblent pas nécessairement induits l'un par l'autre. En plus de provoquer des catastrophes naturelles (sécheresses, inondations, cyclones tropicaux) les phénomènes El Niño et La Niña affectent de manière non négligeable le niveau de la mer..
Variabilité multi-décennale Oscillation atlantique multidécennale
Oscillation décennale du Pacifique
Forçages externes Forçages externes naturels Parmi les sources de forçage externe naturel figurent : l'activité volcanique ; l'activité solaire, avec l'apparition et la disparition de taches solaires, selon un cycle solaire de onze ans (voir plus bas) ; les paramètres orbitaux de la Terre, qui suivent plusieurs cycles (cycles de Milankovitch) à l'échelle des dizaines de milliers d'années (voir plus bas) ; le passage du système solaire dans un milieu interstellaire dense en hydrogène, lors duquel l'héliosphère rétrécit et l'accrétion d'hydrogène par les planètes comme par le Soleil s'accroît. L'hydrogène accrété par le Soleil augmente légèrement sa luminosité, tandis que celui accrété par la Terre réagit avec l'oxygène présent dans la haute atmosphère, ce qui pourrait accroître la formation de nuages dans la mésosphère, réduisant l'énergie solaire reçue à la surface de la planète, notamment dans les régions polaires..
Activité volcanique
vignette|Éruption du Pinatubo en 1991.
Les émissions gazeuses des volcans ont deux effets opposés : les aérosols (émissions de SO2 et poussières) obscurcissent l'atmosphère, augmentent la pluviométrie et refroidissent le climat ; dans un second temps, les grandes quantités de gaz à effet de serre émis provoquent un effet de serre additionnel. L'effet de serre a pour conséquence, à l'instar du climat dans une serre, d'amplifier les différences de températures : s'il y a du soleil, la chaleur est conservée et réfléchie, s'il n'y a pas de soleil, la chaleur rentre plus difficilement et par conséquent il fait plus froid. La majorité des extinctions des espèces du passé semble due à une variation climatique brutale.
La chute de la météorite du Chicxulub au Mexique est souvent évoquée comme cause initiale de l'effondrement de la biodiversité à la fin du Crétacé. Selon Courtillot en 2004, les éruptions volcaniques (induites ou indépendantes de chocs météoritiques) qui ont déposé des quantités gigantesques de trapps dans le Deccan en Inde à la fin du Crétacé seraient responsables de la perturbation du climat, intervenue durant des centaines d'années, à une vitesse dépassant la cadence des adaptations évolutives possibles des espèces.
De même, la crise des trapps de Sibérie serait associée à l'hécatombe de la fin du Permien.
À une échelle infiniment moindre, des perturbations mesurables ont suivi l'éruption du Pinatubo en 1991 et, en 1783-1784, celle des Lakagígar (éruption islandaise dont le nuage a laissé une trace dans les registres de mortalité d'Europe (Courtillot, 2005)). En 1815, l'éruption du Tambora a également eu des conséquences climatiques mondiales, avec de fortes perturbations en 1816 qui sont restées dans les annales climatiques comme « l'année sans été » J. Kandlbauer, P. O. Hopcroft, P. J. Valdes, R. S. J. Sparks, Climate and carbon cycle response to the 1815 Tambora volcanic eruption, JGR Atmospheres, Volume 118, numéro 22, pages 12,497-12,507, 15 octobre 2013, doi.org/10.1002/2013JD019767.
Cycles solaires
La théorie des cycles solaires, développée par l'Allemand Heinrich Schwabe vers 1840, puis par l'Américain George Hale en 1906, explique les faibles variations climatologiques qui ont lieu tous les onze ans, cycle correspondant à celui des taches solaires qui ont une périodicité de onze ans ; lorsque le nombre de taches solaires est important, le Soleil émet plus d'énergie (la Terre en reçoit donc plus) et donc un changement de température a lieu. Ce rayonnement influe de manière complexe sur la nébulosité (Cf. principe physique de la chambre à brouillard) et donc à la fois sur l'albédo planétaire et l'effet de serre dû aux nuages et à la vapeur d'eau. Ces taches sont plus froides () que la surface du Soleil ( environ), mais elles correspondent à une augmentation du rayonnement en rayons X qui peut augmenter de pour 1 % dans la lumière visible dans les périodes d'intense activité. La petite période glaciaire observée entre les années 1645 à 1715, est une illustration de la théorie de l'influence des variations de température dues au cycle des taches solaires. Un nombre inhabituellement faible de taches solaires y ont été observées (minimum de Maunder).
Paramètres orbitaux vignette|Les variations de différents paramètres et celles de la température.
À l'échelle des dizaines et centaines de milliers d'années, les variations du climat sont gouvernées par des facteurs astronomiques, les paramètres de Milanković.
Cette théorie proposée par Milutin Milanković entre 1911 et 1941, confirmée par l'étude de l'oxygène 18, et largement approuvée par la communauté scientifique explique les cycles climatiques glaciaires / interglaciaires par les variations d'excentricité, d'obliquité et de précession terrestre. Selon cette théorie, sans forçage anthropique la planète devrait entrer dans une nouvelle ère de refroidissement, ou entrer dans une phase interglaciaire exceptionnellement longue et stable (encore ) Thèse « Datation glaciologique des forages profonds en Antarctique et modélisation conceptuelle du climat : implications pour la théorie astronomique des paléoclimats », 2002, par Frédéric Parrenin du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement de Grenoble, France, université Joseph-Fourier (voir sa conclusion )..
Forçage tectonique : déplacements des continents vers les pôles Pour comprendre l'influence des déplacements des continents, il faut d'abord savoir que les courants océaniques ont une influence très importante sur les changements climatiques, les continents n'ont en réalité pas d'influence directe sur le climat, mais ils permettent en se déplaçant la formation ou l'arrêt des courants marins.
L'exemple de l'Antarctique : avant la dislocation du supercontinent Gondwana, le climat antarctique était chaud et humide ; dès que l'Australie, l'Afrique et l'Amérique du Sud ont migré vers le nord, les divers détroits se sont ouverts et un courant océanique circulaire (appelé courant circumpolaire) commença. En quelque temps, le climat se modifia pour atteindre celui actuel avec une énorme calotte glaciaire qui se mit en place sur le continent antarctique, malgré son aridité (c'est la zone la plus aride du monde), mais toute la neige s'accumule au sol, car à de moyenne, la pression de sublimation est négligeable ; la cause d'ablation est d'origine éolienne et sur les côtes, le vêlage des glaciers. D'autre part, le « tapis roulant » océanique tourne en environ . Si la circulation thermohaline venait à être interrompue, le climat serait très nettement perturbé.
Les deux modèles informatiques de climats (américain et européen) donnent des résultats assez semblables, mais sont très largement dépendants des facteurs anthropiques.
Forçages externes anthropiques Alors que les changements climatiques naturels se font généralement sur de très longues périodes, ce qui implique une certaine adaptation des espèces animales et végétales, les changements anthropiques (c'est-à-dire liés aux activités humaines) sont très rapides et par conséquent menacent les écosystèmes souvent fragiles.
Émissions anthropiques de gaz à effet de serre
vignette|redresse=1.35|Facteurs contribuant au changement climatique de la période 1850-1900 à la moyenne de 2010-2019, tels que rapportés dans le sixième rapport d'évaluation du GIEC. Tous les facteurs énumérés sont d'origine humaine, le GIEC n'ayant constaté aucune contribution significative de la variabilité interne ou des facteurs solaires et volcaniques. Le changement climatique constaté depuis le est principalement du aux activités humaines telles que l'utilisation massive d'énergies fossiles V. John R. McNeill : Something New Under the Sun - An Environmental History of the Twentieth-Century World (New York: Norton, 2000). Trad. fr. Du nouveau sous le soleil: Une histoire de l'environnement mondial au (Seyssel: Champ Vallon, 2010)..
Hypothèse de l'hiver nucléaire
Un hiver nucléaire est un phénomène climatique hypothétique, de baisse globale des températures de surface, prédit comme pouvant être le résultat d'une guerre nucléaire massive. Il serait analogue à l'hiver volcanique ou à l'hiver d'impact.
Histoire des changements climatiques
Rétroactions climatiques
Variation de l'albédo