Le climat : la Terre et les hommes
Jean Poitou, Pascale Braconnot et Valérie Masson-Delmotte
eco sciences
Préfacexi
Avant-proposxiii
Introduction1
1 Le système climatique : l'atmosphère et l'océan5
1.1 La Terre, planète chauffée par le Soleil5
1.2 L'atmosphère8
1.2.1 Gradient de température et stabilité verticale de l'atmosphère10
1.2.2 La convention11
1.2.3 La subsidence13
1.2.4 Les vents13
1.3 L'océan19
1.3.1 La circulation océanique de surface20
1.3.2 La circulation océanique profonde : circulation thermohaline21
1.4 Échanges atmosphère océan23
1.5 Conclusion24
2 Les acteurs du climat et leurs interactions27
2.1 Le cycle de l'eau27
2.2 Le cycle du carbone30
2.2.1 Les océans et le cycle du carbone31
2.2.2 La partie continentale du cycle du carbone33
2.3 L'effet de serre36
2.4 Les nuages45
2.5 Les aérosols47
2.5.1 Effet direct des aérosols48
2.5.2 Effet direct des aérosols50
2.5.3 Effet global50
2.6 Rôle de l'océan dans la machine climatique51
2.7 Interactions cryosphère-climat53
2.8 Interactions biosphère continentale - climat56
2.9 Interactions du climat avec les continents et la lithosphère58
2.10 Les échanges de matière et les temps caractéristiques des processus climatiques60
2.11 Forçages, rétroactions et sensibilité climatique61
2.12 Conclusion62
3 Diversité des climats et variabilité à grande échelle65
3.1 La diversité des climats65
3.1.1 Le rôle du soleil65
3.1.2 La diversité géographique des climats68
3.1.3 La variabilité météorologique69
3.2 Les modes de variabilité : oscillations océan-atmosphère69
3.2.1 El Niño - La Niña71
3.2.2 L'oscillation nord-atlantique (NAO, North Atlantic Oscillaton)73
3.2.3 Autres exemples d'oscillations75
3.3 Conclusion76
4 La modélisation du climat77
4.1 Une évolution rapide des modèles de climat78
4.2 Les fondements des modèles de climat81
4.2.1 Grilles et résolution83
4.2.2 Les paramétrisations physiques87
4.2.3 Les autres composantes des modèles de climat89
4.2.4 Le couplage entre les composantes91
4.3 L'ajustement des modèles92
4.3.1 Les différents types de simulations93
4.3.2 Les ensembles multi-modèles96
4.3.3 L'évaluation des modèles98
4.4 Les modèles de complexité intermédiaire104
4.5 Les modèles régionaux104
4.6 Conclusion106
5 Le réchauffement107
5.1 Les températures mesurées depuis 1880107
5.2 Des témoins du réchauffement dans l'environnement113
5.2.1 Les températures extrêmes113
5.2.2 Fonte de la banquise et des glaciers113
5.2.3 Phénologie des êtres vivants116
5.3 Qu'est-ce qui peut faire changer le climat ?119
5.3.1 Les changements globaux120
5.3.2 Les changements régionaux120
5.3.3 Le court terme121
5.4 Conclusion122
6 Les perturbations du climat, facteurs anthropiques et naturels123
6.1 Le dioxyde de carbone CO2123
6.1.1 L'accumulation du CO2 dans l'atmosphère124
6.1.2 L'origine anthropique du CO2 ajouté à l'atmosphère126
6.1.3 Les puits naturels de CO2126
6.2 Autres gaz à effet de serre128
6.2.1 La vapeur d'eau128
6.2.2 Le méthane CH4128
6.2.3 L'oxyde nitreux ou protoxyde d'azote N2O130
6.2.4 Les gaz industriels : CFC, HCFC, SF6...130
6.2.5 La contribution indirecte de gaz réactifs132
6.3 La part des divers gaz à l'effet de serre additionnel133
6.4 Le changement d'usage des sols135
6.5 Les autres possibles de perturbation du climat137
6.5.1 Les aérosols137
6.5.2 Trainées des avions à réaction138
6.5.3 Les volcans138
6.5.4 La contribution du soleil140
6.6 Effet combiné des différentes perturbations140
6.7 Détection et attribution des perturbations anthropiques sur le climat récent141
6.7.1 Simulations avec des ensembles de modèles142
6.7.2 Détection / attribution des différents facteurs en jeu144
6.8 Conclusion146
7 Variations passées du climat147
7.1 Forçages et rétroactions148
7.1.1 Les forçages148
7.1.2 Les rétroactions153
7.2 Archives et proxies154
7.2.1 Sur les continents154
7.2.2 Dans les océans157
7.2.3 Datation des archives climatiques158
7.2.4 Incertitudes sur les reconstructions158
7.3 Les derniers 60 millions d'années : de la Terre « serre » à la Terre « glaciaire »159
7.3.1 Les glaciations du Quaternaire161
7.3.2 Entrée en glaciation166
7.3.3 Sortie de glaciation168
7.3.4 La période interglaciaire actuelle : l'Holocène169
7.4 Instabilités abruptes171
7.4.1 Les événements de Dansgaard-Oeschger172
7.4.2 Autres instabilités175
7.5 Le dernier millénaire177
7.5.1 Les facteurs de l'évolution du climat177
7.5.2 Reconstruction de l'histoire du climat du dernier millénaire180
7.5.3 Que nous apprend le climat du dernier millénaire ?181
7.6 Changements climatiques en cours et futurs dans la perspective de l'évolution passée du climat187
7.7 Conclusion189
8. Quel climat demain ?195
8.1 Tester un ensemble de possibles : les trajectoires radiatives représentatives196
8.2 Les projections climatiques197
8.2.1 L'évolution de la température198
8.2.2 La répartition géographique du réchauffement199
8.3 Couplage entre le climat et le cycle du carbone200
8.4 Incertitudes sur l'amplitude du réchauffement simulé202
8.4.1 Réponse directe au CO2202
8.4.2 Les nuages203
8.4.3 Autres sources d'incertitudes dans les modèles203
8.5 Incertitudes et horizon temporel204
8.5.1 Incertitudes liées à la variabilité interne du climat205
8.5.2 Autres sources naturelles d'incertitudes206
8.6 Cycle hydrologique et extrêmes de précipitation207
8.7 La fonte de la calotte glaciaire et la circulation thermohaline de l'océan208
8.8 Traduction environnementale, études de vulnérabilité et d'impacts210
8.8.1 Les événements extrêmes211
8.8.2 À l'échelle régionale212
8.9 Conclusion215
9 Conclusion217
Index219
Des livres récents sur le climat225
Des sites internet qui parlent du climat227