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L'argument sceptique :
Une rétroaction positive nette est confirmée par de nombreuses sources de données.
La sensibilité du climat est l'estimation de combien le climat de la terre se réchauffera en réponse à l'augmentation de l'effet de serre si on double la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Cela inclut des rétroactions qui peuvent soit amplifier ou atténuer le réchauffement. Ceci est très important parce que si elle est faible, comme le disent certains sceptiques climatiques, la planète se réchaufferait lentement et nous aurions plus de temps pour réagir et s'adapter. Si la sensibilité est élevée, alors nous pourrions être dans un très mauvais moment en effet.
Il ya deux façons pour voir de combien est cette sensibilité. La première méthode consiste en la modélisation :
Les modèles climatiques ont prédit que la montée minimum de la température serait en moyenne 1,65 ° C (2,97 ° F), mais les estimations supérieures varient beaucoup, en moyenne de 5,2 ° C (9,36 ° F). Les meilleures estimations actuelles s'accordent pour une hausse de l'ordre de 3 ° C (5,4 ° F), avec un maximum probable de 4,5 ° C (8,1 ° F).
La seconde méthode pour déterminer la sensibilité du climat est de le faire directement à partir de preuves matérielles, en regardant les changements climatiques dans le passé lointain :
Diverses sensibilité climatique des paléoclimats basée sur les estimations d'une gamme d'ères géologiques. Adapté de PALEOSENS (2012) Figure 3a par John Cook.
Ces calculs utilisent des données provenant de sources telles que les carottes de glace, afin de travailler sur la quantité de chaleur supplémentaire que le doublement des émissions de gaz va produire. Ces estimations sont très cohérents, trouvant entre 2 et 4,5 ° C de réchauffement de la surface du globe.
Tout est une question de degré
Tous les modèles et les preuves confirment un réchauffement minimum de près de 2 ° C pour un doublement du CO2 atmosphérique avec une valeur plus probable de 3 ° C et le potentiel à long terme de 4,5 ° C ou même plus. Même une petite augmentation signalerait de nombreux changements néfastes et très perturbateur pour l'environnement. Dans cette optique, les arguments contre la réduction des gaz à effet de serre en raison de la sensibilité du climat sont un enjeu majeur. Certains suggèrent que parce que nous ne pouvons pas dire à coup sûr de combien la température montera, nous devons attendre et voir.
En vérité, personne ne sait vraiment de combien la température va monter, mais on sait qu'elle le fera. L'inaction ou la complaisance accentue le risque, avec l'ensemble de l'écologie de la planète et le bien-être de tout le monde à ce sujet.
Intermédiaire
La sensibilité du climat est exprimée comme la variation de la température mondiale à un forçage particulier ( par exemple: - ° C de changement pour un forçage de - W/m2 ) . Plus généralement, il est décrit comme le réchauffement au doublement du CO2 (soit de 280 ppm à 560 ppm).
La sensibilité du climat à partir de modèles
Les premières estimations de la sensibilité du climat sont venus des modèles climatiques.
Dans le rapport de 1979 de Charney, deux modèles de Suki Manabe et Jim Hansen estiment une plage de sensibilité entre 1,5 et 4,5 ° C.
Forest en 2002 utilise une approche d'empreintes digitales sur les registres de température modernes et trouve une marge entre 1,4 et 7,7 ° C.
Knutti en 2005 utilise la modélisation ( saisie des sensibilités différentes puis compare les réponses saisonnieres) pour trouver une plage de sensibilité climatique entre 1,5 à 6,5 ° C - avec une probabilité plus fort pour 3 à 3,5 degrès.
Hegerl en 2006 examine les données paléontologiques au cours des 6 derniers siècles et calcule un intervalle de 1,5 à 6,2 ° C.
Annan 2006 combine les résultats d'une variété de méthodes indépendantes de la sensibilité du climat et calcule un intervalle autour de 2,5 à 3,5 ° C.
Royer en 2007 porte la réponse de la température au CO2 au cours des 420 derniers millions d'années et détermine que la sensibilité du climat ne peut pas être inférieure à 1,5 ° C ( avec un meilleur ajustement de 2,8 ° C).
La sensibilité du climat à partir d'observations empiriques
Il ya eu un certain nombre d'études qui calculent la sensibilité du climat directement à partir d'observations empiriques , indépendamment des modèles.
Lorius en 1990 a examiné les données des glace de Vostok et calcule une fourchette de 3 à 4 ° C.
Hoffert en 1992 reconstruit deux enregistrements paléoclimatiques (un froid , un chaud ) pour donner une sensibilité entre 1,4 et 3,2 ° C.
Hansen en 1993 se penche sur les 20.000 dernières années lors de la dernière période glaciaire et calcule une sensibilité climatique de 3 ± 1 ° C.
Gregory en 2002 utilise des observations d' absorption de chaleur par l'océan pour calculer une sensibilité climatique minimum de 1,5.
Chylek en 2007 examine la période allant du dernier maximum glaciaire à la transition Holocène. Ils calculent une gamme de sensibilité climatique de 1,3 ° C et 2,3 ° C.
Tung en 2007 effectue une analyse statistique de 20 réponse de la température du siècle au cycle solaire et calcule une gamme 2.3 à 4.1 ° C.
Bender en 2010 regarde la réponse du climat en 1991 au Mont Pinatubo et déduit la sensibilité du climat entre 1.7 à 4.1 ° C.
La sensibilité climatique de 1,1 degrès de Stephen Schwartz
Une récente étude, détermine que la sensibilité climatique de la Terre est de 1,1 ± 0,5 ° C ( Schwartz 2007). La sensibilité est calculée comme le quotient de la « constante de temps » du climat et de la capacité thermique globale . La "constante de temps " , est le temps pour que le système climatique revienne à l'équilibre après une perturbation ,c' est un aspect essentiel de son papier. Schwartz examine les résultats de diverses analyses de séries temporelles et estime une constante de temps de 5 ans.
Cependant, comme Schwartz le souligne dans son étude , le climat se retrouve à des taux différents selon la nature de la force entraînant la perturbation. Un changement à court terme comme une éruption volcanique donne une faible constante de temps. Une augmentation à long terme des niveaux de CO2 en donne une plus grande. Schwartz souligne à juste titre " que la durée du forçage volcanique est courte, le temps de réponse peut ne pas être représentatif de ce qui caractérise le forçage comme l'augmentation des émissions de gaz, à cause du manque de pénétration du signal thermique dans l'océan profond . "
Néanmoins, Schwartz filtre les changements à long terme par élimination de la tendance des données de séries chronologiques qui a pour effet de fausser le résultat vers une constante de temps plus courte . La constante de temps pour les données non manipulée donne une constante de 15 à 17 ans. Par conséquent, la constante de temps estimé de 5 ans est discutable.
Schwartz a ensuite mis à jour son estimation de la sensibilité du climat en réponse aux commentaires sur son papier ( Schwartz 2008). Il utilise maintenant une constante de temps de 8,5 ans conduisant à une sensibilité climatique de 1,9 ± 1,0 ° C.
Avancé
Certains "sceptiques" affirment que la sensibilité du climat de la Terre est si faible qu'un doublement du CO2 atmosphérique se traduira par un changement de température de surface de l'ordre de 1 ° C ou moins, et que le réchauffement mondiale n'est pas une menace. Cependant, les valeurs de cette basse sensibilité est incompatible avec de nombreuses études utilisant une grande variété de méthodes, y compris des données (i) paléoclimatiques, (ii) les données empiriques récentes, et(iii) les modèles climatiques généralement reconnus.
La sensibilité du climat décrit la sensibilité du climat mondial à un changement dans la quantité d'énergie qui atteint la surface de la Terre et la basse atmosphère (un forçage radiatif). Par exemple, nous savons que si la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère de la Terre venait à doubler par rapport au niveau préindustriel de 280 parties par million en volume (ppmv) à 560 ppmv, cela causerait un déséquilibre énergétique en emprisonnant plus de rayonnement thermique dans l'atmosphère. Ce doublement du CO2 provoquerait un réchauffement de 1,2 °C en moyenne. Toutefois, cela ne tient pas compte des rétroactions, par exemple la fonte des glaces qui rendent la planète moins réfléchissante, et le réchauffement de l'atmosphère tenant plus de vapeur d'eau (un autre gaz à effet de serre).
La sensibilité du climat est l'importance selon laquelle la planète se réchauffera lors de la comptabilisation des diverses rétroactions concernant le climat mondial. La formule est :
dT = λ * dF
Où 'DT' est le changement de la température moyenne à la surface de la Terre, 'λ' est la sensibilité du climat, généralement avec des unités de Kelvin ou en degrés Celsius par watt par mètre carré (° C / [W m-2]), et 'df 'est le forçage radiatif.
La sensibilité du climat n'est pas spécifique au CO2
Il est important de noter que la variation de température de surface est proportionnelle à la sensibilité et au forçage radiatif (en W m-2), indépendamment de la source du déséquilibre énergétique. La sensibilité du climat à différents forçages radiatifs varie en fonction de l'efficacité de la force, mais le climat n'est pas significativement plus sensibles à d'autres forçages radiatifs en dehors de l'effet de serre.
Figure 1: efficacités des différents forçages radiatifs tel que calculé dans de nombreuses études différentes (GIEC, 2007)
En d'autres termes, si vous dite que la Terre a une faible sensibilité climatique au CO2, vous êtes également plaidant pour une faible sensibilité climatique à d'autres influences telles que l'irradiance solaire, les changements d'orbites et les émissions volcaniques. En fait, comme le montre la figure 1, le climat est moins sensible aux variations de l'activité solaire qu'à effet de serre. Ainsi, lorsque un individu est plaidant pour une faible sensibilité climatique, il devient difficile d'expliquer les changements climatiques passés. Par exemple, entre les périodes glaciaires et interglaciaires, les variations de la température moyenne de la planète sont de l'ordre de 6 ° C ( 8-10 ° C dans l'Antarctique). Si la sensibilité du climat est faible, par exemple en raison de l'augmentation de la couverture nuageuse de basse altitude qui reflète plus la lumière du soleil en réponse au réchauffement climatique, alors comment ces grands changements climatiques passés s'expliquer ?
Quelle est la plage possible de sensibilité climatique?
Le quatrième rapport d'évaluation du GIEC résume la sensibilité du climat comme "susceptibles d'être dans la fourchette de 2 à 4,5 ° C, avec une meilleure estimation d'environ 3 ° C, et il est très peu probable à moins de 1,5 ° C. Les valeurs substantiellement supérieure à 4,5 ° C ne peuvent pas être exclue, mais l'accord des modèles avec les observations n'est pas aussi bon pour ces valeurs. "
Les études individuelles ont mis la sensibilité du climat à partir d'un doublement du CO2 sur une plage entre 0,5 ° C et 10 ° C, mais comme de plus en plus de meilleures données apparaissent, il apparaît que les valeurs supérieures et inférieures extrêmes sont très peu probable. En fait, comme la science du climat s'est développé et a avancé au fil du temps, les estimations ont convergé autour de 3 ° C.
Une étude dirigée par Stefan Rahmstorf a conclu que «de nombreux modèles largement améliorés ont été développés par un certain nombre de centres de recherche sur le climat dans le monde entier. Les modèles climatiques couvrent une gamme de 2.6 à 4.1 ° C, avec un regroupement autour de 3 ° C "(Rahmstorf 2008). Plusieurs études ont mis la limite inférieure de la sensibilité du climat à environ 1,5 ° C, d'autre part, plusieurs autres ont trouvé que la sensibilité supérieure à 4,5 ° C ne peut pas être exclue.
Une étude de 2008 menée par James Hansen a constaté que la sensibilité du climat au «processus de rétroaction rapide" est de 3 ° C, mais la comptabilisation des rétroactions à long terme (comme la désintégration de la glace, la migration de la végétation, et la libération de gaz à effet de serre provenant des sols, la toundra ou l'océan ), si le CO2 atmosphérique reste au niveau doublé, la sensibilité augmente à 6 ° C sur la base des données paléoclimatiques (climat historique).
Quelles sont les limites de la valeur de la sensibilité du climat ?
Paleoclimat
La principale limite de la valeur de la sensibilité, c'est qu'elle doit être cohérente avec les données paléoclimatiques. Une sensibilité qui est trop faible sera incompatible avec les changements climatiques passés - en gros si il ya une grande rétroaction négative qui rend la sensibilité trop faible, elle aurait empêché la planète de passer par des transition entre les périodes glaciaires et les périodes interglaciaires, par exemple. De même, une sensibilité climatique élevé aurait causé de trop forts changements climatiques passés.
Une récente étude sur le maximum thermique du Paléocène-Eocène (il ya environ 55 millions d'années), au cours de laquelle la planète s'est réchauffée de 5-9 ° C, a constaté que «Aux valeurs admises pour la sensibilité du climat à un doublement de la concentration atmosphérique en CO2, cette hausse en CO2 peut expliquer seulement entre 1 et 3,5 ° C du réchauffement déduit à partir des dossiers proxy "(Zeebe 2009). Ceci suggère que la sensibilité du climat pourrait être plus élevé que ce que nous pensons actuellement, mais elle n'est probablement pas inférieur.
Les réponses récentes à de grandes éruptions volcaniques
Les climatologues ont également tenté d'estimer la sensibilité du climat fondé sur la réponse aux récentes grandes éruptions volcaniques, comme le mont Pinatubo en 1991. Wigley et al. (2005) et ont constaté:
"Les comparaisons des refroidissements observées et modélisées après les éruptions du Agung, El Chichon et Pinatubo donnent implicitement des sensibilités du climat qui sont compatibles avec le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC)c'est à dire des plages de 1,5-4,5 ° C. Le refroidissement associé au Pinatubo semble exiger une sensibilité au-dessus de la limite inférieur du GIEC de 1,5 ° C, et aucune des réponses observées sur une sensibilité supérieure à 4,5 ° C. "
De même, Forster et al. (2006) ont conclu comme suit.
"Un paramètre de rétroaction climatique de 2,3 + / -. 1,4 W m-2 K-1 se trouve, ce qui correspond à une fourchette de 1,0 à 4,1 K pour le réchauffement à l'équilibre grâce à un doublement du dioxyde de carbone".
Les réponses récentes du cycle solaire de 11 ans
Tung et Camp (2007) ont noté que :
"le taux annuel d'augmentation du forçage radiatif de l'atmosphère inférieure du min solaire au max d’énergie solaire se trouve être équivalente à celle de l'augmentation de 1% des GES par année, un taux couramment utilisé dans les scénarios d'émissions de GES [Houghton et et al., 2001]. Ainsi, il est intéressant de comparer l'ampleur et les caractéristiques de la réponse observée du cycle solaire au réchauffement transitoire prévu en raison de l'augmentation des gaz à effet de serre d'ici cinq ans. "
Tung et Camp ont ainsi pu utiliser les données solaires par satellite sur plus de 4,5 cycles pour calculer une sensibilité climatique indépendante des modèles observationnels, et ont de 2.3 à 4.1 ° C pour un doublement du CO2.
Autres observations empiriques
Gregory et al. (2002) ont utilisé les changements observés dans les températures océaniques, les changements de température de surface mesurés depuis 1860, et les estimations du forçage radiatif anthropique et naturelle du système climatique pour estimer la sensibilité climatique. Ils ont trouvé:
"... nous obtenons un intervalle de confiance de 90%, dont la borne inférieure (le 5e percentile) est de 1,6 K. La médiane est de 6,1 K, au-dessus de la plage canonique de 1,5-4,5 K, le mode est de 2,1 K."
Examen des projections de températures passées
En 1988, le climatologue de la NASA, Dr James Hansen a publié une étude révolutionnaire dans lequel il a produit un modèle climatique global du réchauffement futur calculé en fonction de trois scénarios d'émissions de CO2 différents étiquetés A, B et C (Hansen, 1988). Aujourd'hui, après plus de 20 ans, nous sommes en mesure d'examiner les projections de Hansen.
Le modèle de Hansen prit une sensibilité du climat plutôt élevée de 4,2 ° C pour un doublement du CO2. Son scénario B a été le plus proche de la réalité, avec le forçage radiatif réel étant d'environ 10% plus élevé que dans ce scénario d'émissions. La tendance au réchauffement prévu dans ce scénario de 1988-2010 était d'environ 0,26 ° C par décennie alors que l'augmentation de la température mesurée au cours de cette période a été d'environ 0,18 ° C par décennie, soit environ 40% de moins que le scénario B.
Par conséquent, qu'est ce que les modèles de Hansen et les observations du monde réel nous disent ? C'est que la sensibilité du climat est d'environ 40% en dessous de 4,2 ° C, soit une fois de plus, autour de 3 ° C pour un doublement du CO2 atmosphérique."
Analyse des prévisions probabilistes
Annan et Hargreaves (2009) ont étudié diverses estimations probabilistes de la sensibilité du climat, dont beaucoup ont suggéré une "inquiétante forte probabilité" (supérieur à 5%) que la sensibilité est supérieure à 6 ° C pour un doublement du CO2.
Annan et Hargreaves a conclu que la sensibilité du climat à un doublement du CO2 atmosphérique est probablement proche de 3 ° C, elle est peut être plus élevé, mais ce n'est probablement pas beaucoup plus bas.
Figure 3: Distribution de probabilité de la sensibilité du climat à un doublement du CO2 atmosphérique
Résumé des résultats
Knutti et Hegerl (2008) présente avec une approche globale, un bref aperçu de notre compréhension scientifique de la sensibilité du climat. Dans leur article, ils présentent un chiffre qui résume parfaitement comment différentes méthodes d'estimation de la sensibilité climatique selon l'examen de différentes périodes ont donné des résultats cohérents, comme les études décrites ci-dessus le montrent. Comme vous pouvez le voir, les différentes méthodologies sont généralement compatibles avec la gamme de 2-4,5 ° C, avec quelques méthodes laissant la possibilité de valeurs plus faibles, mais plusieurs qui ne sont pas en mesure d'exclure des valeurs plus élevées.
Qu'est-ce que cela conclu ?
Selon une étude récente de MIT, nous sommes actuellement en voie d'atteindre ce niveau de CO2 atmosphérique doublé vers le milieu et la fin du 21ème siècle.
Donc, si nous ne changeons pas de cap, nous aboutirons à un réchauffement rapide au 21e siècle. La plupart des scientifiques s'accordent à dire que les 2 ° C de réchauffement est le "seuil de danger". La figure 5 montre une augmentation de la température pour un niveau donné de CO2. La zone gris foncé indique la fourchette de sensibilité probable du climat de 2 à 4,5 ° C.
Si nous parvenons à stabiliser les niveaux de CO2 à 450 ppmv (la concentration atmosphérique de CO2 à partir de 2010 est d'environ 390 ppmv), selon la meilleure estimation, nous avons une probabilité inférieure à 50% d'éviter les 2°C. Les principaux impacts associés aux 2 ° C de réchauffement peut être vu dans la partie supérieure de la figure 6.
Comme les scientifiques de RealClimate l'ont dit,
"Le réchauffement global de 2 ° C laisserait la terre plus chaude qu'elle ne l'a été depuis des millions d'années, une perturbation des conditions climatiques qui ont été stables pendant plus longtemps que l'histoire de l'agriculture humaine. Compte tenu de la sécheresse qui frappe déjà l'Australie, l'effritement de la glace de mer dans l'Arctique, et les dégâts liés aux tempête, après seulement 0,8 ° C de réchauffement jusqu'ici, appeler les 2 ° C une "limite de risque" nous semble assez conservateur ».
http://www.skepticalscience.com/climate-sensitivity-advanced.htm
BasiqueLa sensibilité du climat est faible.
«Les dernières recherches du Dr Spencer démontrent que - à court terme, en tout cas - les évaluations du Giec selon lesquelles la température va grandement s'amplifier pour tout réchauffement initial provoqué par le CO2, sont négatifs, ce qui atténue le réchauffement. Sa meilleure estimation est que le réchauffement en réponse à un doublement de la concentration de CO2, ce qui peut se passer ce siècle, sera un inoffensif 1 degré Fahrenheit, et non le 6 F prédite par le GIEC. "(Christopher Monckton)
Une rétroaction positive nette est confirmée par de nombreuses sources de données.
La sensibilité du climat est l'estimation de combien le climat de la terre se réchauffera en réponse à l'augmentation de l'effet de serre si on double la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Cela inclut des rétroactions qui peuvent soit amplifier ou atténuer le réchauffement. Ceci est très important parce que si elle est faible, comme le disent certains sceptiques climatiques, la planète se réchaufferait lentement et nous aurions plus de temps pour réagir et s'adapter. Si la sensibilité est élevée, alors nous pourrions être dans un très mauvais moment en effet.
Il ya deux façons pour voir de combien est cette sensibilité. La première méthode consiste en la modélisation :
Les modèles climatiques ont prédit que la montée minimum de la température serait en moyenne 1,65 ° C (2,97 ° F), mais les estimations supérieures varient beaucoup, en moyenne de 5,2 ° C (9,36 ° F). Les meilleures estimations actuelles s'accordent pour une hausse de l'ordre de 3 ° C (5,4 ° F), avec un maximum probable de 4,5 ° C (8,1 ° F).
La seconde méthode pour déterminer la sensibilité du climat est de le faire directement à partir de preuves matérielles, en regardant les changements climatiques dans le passé lointain :
Diverses sensibilité climatique des paléoclimats basée sur les estimations d'une gamme d'ères géologiques. Adapté de PALEOSENS (2012) Figure 3a par John Cook.
Ces calculs utilisent des données provenant de sources telles que les carottes de glace, afin de travailler sur la quantité de chaleur supplémentaire que le doublement des émissions de gaz va produire. Ces estimations sont très cohérents, trouvant entre 2 et 4,5 ° C de réchauffement de la surface du globe.
Tout est une question de degré
Tous les modèles et les preuves confirment un réchauffement minimum de près de 2 ° C pour un doublement du CO2 atmosphérique avec une valeur plus probable de 3 ° C et le potentiel à long terme de 4,5 ° C ou même plus. Même une petite augmentation signalerait de nombreux changements néfastes et très perturbateur pour l'environnement. Dans cette optique, les arguments contre la réduction des gaz à effet de serre en raison de la sensibilité du climat sont un enjeu majeur. Certains suggèrent que parce que nous ne pouvons pas dire à coup sûr de combien la température montera, nous devons attendre et voir.
En vérité, personne ne sait vraiment de combien la température va monter, mais on sait qu'elle le fera. L'inaction ou la complaisance accentue le risque, avec l'ensemble de l'écologie de la planète et le bien-être de tout le monde à ce sujet.
Intermédiaire
La sensibilité du climat est exprimée comme la variation de la température mondiale à un forçage particulier ( par exemple: - ° C de changement pour un forçage de - W/m2 ) . Plus généralement, il est décrit comme le réchauffement au doublement du CO2 (soit de 280 ppm à 560 ppm).
La sensibilité du climat à partir de modèles
Les premières estimations de la sensibilité du climat sont venus des modèles climatiques.
Dans le rapport de 1979 de Charney, deux modèles de Suki Manabe et Jim Hansen estiment une plage de sensibilité entre 1,5 et 4,5 ° C.
Forest en 2002 utilise une approche d'empreintes digitales sur les registres de température modernes et trouve une marge entre 1,4 et 7,7 ° C.
Knutti en 2005 utilise la modélisation ( saisie des sensibilités différentes puis compare les réponses saisonnieres) pour trouver une plage de sensibilité climatique entre 1,5 à 6,5 ° C - avec une probabilité plus fort pour 3 à 3,5 degrès.
Hegerl en 2006 examine les données paléontologiques au cours des 6 derniers siècles et calcule un intervalle de 1,5 à 6,2 ° C.
Annan 2006 combine les résultats d'une variété de méthodes indépendantes de la sensibilité du climat et calcule un intervalle autour de 2,5 à 3,5 ° C.
Royer en 2007 porte la réponse de la température au CO2 au cours des 420 derniers millions d'années et détermine que la sensibilité du climat ne peut pas être inférieure à 1,5 ° C ( avec un meilleur ajustement de 2,8 ° C).
La sensibilité du climat à partir d'observations empiriques
Il ya eu un certain nombre d'études qui calculent la sensibilité du climat directement à partir d'observations empiriques , indépendamment des modèles.
Lorius en 1990 a examiné les données des glace de Vostok et calcule une fourchette de 3 à 4 ° C.
Hoffert en 1992 reconstruit deux enregistrements paléoclimatiques (un froid , un chaud ) pour donner une sensibilité entre 1,4 et 3,2 ° C.
Hansen en 1993 se penche sur les 20.000 dernières années lors de la dernière période glaciaire et calcule une sensibilité climatique de 3 ± 1 ° C.
Gregory en 2002 utilise des observations d' absorption de chaleur par l'océan pour calculer une sensibilité climatique minimum de 1,5.
Chylek en 2007 examine la période allant du dernier maximum glaciaire à la transition Holocène. Ils calculent une gamme de sensibilité climatique de 1,3 ° C et 2,3 ° C.
Tung en 2007 effectue une analyse statistique de 20 réponse de la température du siècle au cycle solaire et calcule une gamme 2.3 à 4.1 ° C.
Bender en 2010 regarde la réponse du climat en 1991 au Mont Pinatubo et déduit la sensibilité du climat entre 1.7 à 4.1 ° C.
La sensibilité climatique de 1,1 degrès de Stephen Schwartz
Une récente étude, détermine que la sensibilité climatique de la Terre est de 1,1 ± 0,5 ° C ( Schwartz 2007). La sensibilité est calculée comme le quotient de la « constante de temps » du climat et de la capacité thermique globale . La "constante de temps " , est le temps pour que le système climatique revienne à l'équilibre après une perturbation ,c' est un aspect essentiel de son papier. Schwartz examine les résultats de diverses analyses de séries temporelles et estime une constante de temps de 5 ans.
Cependant, comme Schwartz le souligne dans son étude , le climat se retrouve à des taux différents selon la nature de la force entraînant la perturbation. Un changement à court terme comme une éruption volcanique donne une faible constante de temps. Une augmentation à long terme des niveaux de CO2 en donne une plus grande. Schwartz souligne à juste titre " que la durée du forçage volcanique est courte, le temps de réponse peut ne pas être représentatif de ce qui caractérise le forçage comme l'augmentation des émissions de gaz, à cause du manque de pénétration du signal thermique dans l'océan profond . "
Néanmoins, Schwartz filtre les changements à long terme par élimination de la tendance des données de séries chronologiques qui a pour effet de fausser le résultat vers une constante de temps plus courte . La constante de temps pour les données non manipulée donne une constante de 15 à 17 ans. Par conséquent, la constante de temps estimé de 5 ans est discutable.
Schwartz a ensuite mis à jour son estimation de la sensibilité du climat en réponse aux commentaires sur son papier ( Schwartz 2008). Il utilise maintenant une constante de temps de 8,5 ans conduisant à une sensibilité climatique de 1,9 ± 1,0 ° C.
Avancé
Certains "sceptiques" affirment que la sensibilité du climat de la Terre est si faible qu'un doublement du CO2 atmosphérique se traduira par un changement de température de surface de l'ordre de 1 ° C ou moins, et que le réchauffement mondiale n'est pas une menace. Cependant, les valeurs de cette basse sensibilité est incompatible avec de nombreuses études utilisant une grande variété de méthodes, y compris des données (i) paléoclimatiques, (ii) les données empiriques récentes, et(iii) les modèles climatiques généralement reconnus.
La sensibilité du climat décrit la sensibilité du climat mondial à un changement dans la quantité d'énergie qui atteint la surface de la Terre et la basse atmosphère (un forçage radiatif). Par exemple, nous savons que si la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère de la Terre venait à doubler par rapport au niveau préindustriel de 280 parties par million en volume (ppmv) à 560 ppmv, cela causerait un déséquilibre énergétique en emprisonnant plus de rayonnement thermique dans l'atmosphère. Ce doublement du CO2 provoquerait un réchauffement de 1,2 °C en moyenne. Toutefois, cela ne tient pas compte des rétroactions, par exemple la fonte des glaces qui rendent la planète moins réfléchissante, et le réchauffement de l'atmosphère tenant plus de vapeur d'eau (un autre gaz à effet de serre).
La sensibilité du climat est l'importance selon laquelle la planète se réchauffera lors de la comptabilisation des diverses rétroactions concernant le climat mondial. La formule est :
dT = λ * dF
Où 'DT' est le changement de la température moyenne à la surface de la Terre, 'λ' est la sensibilité du climat, généralement avec des unités de Kelvin ou en degrés Celsius par watt par mètre carré (° C / [W m-2]), et 'df 'est le forçage radiatif.
La sensibilité du climat n'est pas spécifique au CO2
Il est important de noter que la variation de température de surface est proportionnelle à la sensibilité et au forçage radiatif (en W m-2), indépendamment de la source du déséquilibre énergétique. La sensibilité du climat à différents forçages radiatifs varie en fonction de l'efficacité de la force, mais le climat n'est pas significativement plus sensibles à d'autres forçages radiatifs en dehors de l'effet de serre.
Figure 1: efficacités des différents forçages radiatifs tel que calculé dans de nombreuses études différentes (GIEC, 2007)
En d'autres termes, si vous dite que la Terre a une faible sensibilité climatique au CO2, vous êtes également plaidant pour une faible sensibilité climatique à d'autres influences telles que l'irradiance solaire, les changements d'orbites et les émissions volcaniques. En fait, comme le montre la figure 1, le climat est moins sensible aux variations de l'activité solaire qu'à effet de serre. Ainsi, lorsque un individu est plaidant pour une faible sensibilité climatique, il devient difficile d'expliquer les changements climatiques passés. Par exemple, entre les périodes glaciaires et interglaciaires, les variations de la température moyenne de la planète sont de l'ordre de 6 ° C ( 8-10 ° C dans l'Antarctique). Si la sensibilité du climat est faible, par exemple en raison de l'augmentation de la couverture nuageuse de basse altitude qui reflète plus la lumière du soleil en réponse au réchauffement climatique, alors comment ces grands changements climatiques passés s'expliquer ?
Quelle est la plage possible de sensibilité climatique?
Le quatrième rapport d'évaluation du GIEC résume la sensibilité du climat comme "susceptibles d'être dans la fourchette de 2 à 4,5 ° C, avec une meilleure estimation d'environ 3 ° C, et il est très peu probable à moins de 1,5 ° C. Les valeurs substantiellement supérieure à 4,5 ° C ne peuvent pas être exclue, mais l'accord des modèles avec les observations n'est pas aussi bon pour ces valeurs. "
Les études individuelles ont mis la sensibilité du climat à partir d'un doublement du CO2 sur une plage entre 0,5 ° C et 10 ° C, mais comme de plus en plus de meilleures données apparaissent, il apparaît que les valeurs supérieures et inférieures extrêmes sont très peu probable. En fait, comme la science du climat s'est développé et a avancé au fil du temps, les estimations ont convergé autour de 3 ° C.
Une étude dirigée par Stefan Rahmstorf a conclu que «de nombreux modèles largement améliorés ont été développés par un certain nombre de centres de recherche sur le climat dans le monde entier. Les modèles climatiques couvrent une gamme de 2.6 à 4.1 ° C, avec un regroupement autour de 3 ° C "(Rahmstorf 2008). Plusieurs études ont mis la limite inférieure de la sensibilité du climat à environ 1,5 ° C, d'autre part, plusieurs autres ont trouvé que la sensibilité supérieure à 4,5 ° C ne peut pas être exclue.
Une étude de 2008 menée par James Hansen a constaté que la sensibilité du climat au «processus de rétroaction rapide" est de 3 ° C, mais la comptabilisation des rétroactions à long terme (comme la désintégration de la glace, la migration de la végétation, et la libération de gaz à effet de serre provenant des sols, la toundra ou l'océan ), si le CO2 atmosphérique reste au niveau doublé, la sensibilité augmente à 6 ° C sur la base des données paléoclimatiques (climat historique).
Quelles sont les limites de la valeur de la sensibilité du climat ?
Paleoclimat
La principale limite de la valeur de la sensibilité, c'est qu'elle doit être cohérente avec les données paléoclimatiques. Une sensibilité qui est trop faible sera incompatible avec les changements climatiques passés - en gros si il ya une grande rétroaction négative qui rend la sensibilité trop faible, elle aurait empêché la planète de passer par des transition entre les périodes glaciaires et les périodes interglaciaires, par exemple. De même, une sensibilité climatique élevé aurait causé de trop forts changements climatiques passés.
Une récente étude sur le maximum thermique du Paléocène-Eocène (il ya environ 55 millions d'années), au cours de laquelle la planète s'est réchauffée de 5-9 ° C, a constaté que «Aux valeurs admises pour la sensibilité du climat à un doublement de la concentration atmosphérique en CO2, cette hausse en CO2 peut expliquer seulement entre 1 et 3,5 ° C du réchauffement déduit à partir des dossiers proxy "(Zeebe 2009). Ceci suggère que la sensibilité du climat pourrait être plus élevé que ce que nous pensons actuellement, mais elle n'est probablement pas inférieur.
Les réponses récentes à de grandes éruptions volcaniques
Les climatologues ont également tenté d'estimer la sensibilité du climat fondé sur la réponse aux récentes grandes éruptions volcaniques, comme le mont Pinatubo en 1991. Wigley et al. (2005) et ont constaté:
"Les comparaisons des refroidissements observées et modélisées après les éruptions du Agung, El Chichon et Pinatubo donnent implicitement des sensibilités du climat qui sont compatibles avec le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC)c'est à dire des plages de 1,5-4,5 ° C. Le refroidissement associé au Pinatubo semble exiger une sensibilité au-dessus de la limite inférieur du GIEC de 1,5 ° C, et aucune des réponses observées sur une sensibilité supérieure à 4,5 ° C. "
De même, Forster et al. (2006) ont conclu comme suit.
"Un paramètre de rétroaction climatique de 2,3 + / -. 1,4 W m-2 K-1 se trouve, ce qui correspond à une fourchette de 1,0 à 4,1 K pour le réchauffement à l'équilibre grâce à un doublement du dioxyde de carbone".
Les réponses récentes du cycle solaire de 11 ans
Tung et Camp (2007) ont noté que :
"le taux annuel d'augmentation du forçage radiatif de l'atmosphère inférieure du min solaire au max d’énergie solaire se trouve être équivalente à celle de l'augmentation de 1% des GES par année, un taux couramment utilisé dans les scénarios d'émissions de GES [Houghton et et al., 2001]. Ainsi, il est intéressant de comparer l'ampleur et les caractéristiques de la réponse observée du cycle solaire au réchauffement transitoire prévu en raison de l'augmentation des gaz à effet de serre d'ici cinq ans. "
Tung et Camp ont ainsi pu utiliser les données solaires par satellite sur plus de 4,5 cycles pour calculer une sensibilité climatique indépendante des modèles observationnels, et ont de 2.3 à 4.1 ° C pour un doublement du CO2.
Autres observations empiriques
Gregory et al. (2002) ont utilisé les changements observés dans les températures océaniques, les changements de température de surface mesurés depuis 1860, et les estimations du forçage radiatif anthropique et naturelle du système climatique pour estimer la sensibilité climatique. Ils ont trouvé:
"... nous obtenons un intervalle de confiance de 90%, dont la borne inférieure (le 5e percentile) est de 1,6 K. La médiane est de 6,1 K, au-dessus de la plage canonique de 1,5-4,5 K, le mode est de 2,1 K."
Examen des projections de températures passées
En 1988, le climatologue de la NASA, Dr James Hansen a publié une étude révolutionnaire dans lequel il a produit un modèle climatique global du réchauffement futur calculé en fonction de trois scénarios d'émissions de CO2 différents étiquetés A, B et C (Hansen, 1988). Aujourd'hui, après plus de 20 ans, nous sommes en mesure d'examiner les projections de Hansen.
Le modèle de Hansen prit une sensibilité du climat plutôt élevée de 4,2 ° C pour un doublement du CO2. Son scénario B a été le plus proche de la réalité, avec le forçage radiatif réel étant d'environ 10% plus élevé que dans ce scénario d'émissions. La tendance au réchauffement prévu dans ce scénario de 1988-2010 était d'environ 0,26 ° C par décennie alors que l'augmentation de la température mesurée au cours de cette période a été d'environ 0,18 ° C par décennie, soit environ 40% de moins que le scénario B.
Par conséquent, qu'est ce que les modèles de Hansen et les observations du monde réel nous disent ? C'est que la sensibilité du climat est d'environ 40% en dessous de 4,2 ° C, soit une fois de plus, autour de 3 ° C pour un doublement du CO2 atmosphérique."
Analyse des prévisions probabilistes
Annan et Hargreaves (2009) ont étudié diverses estimations probabilistes de la sensibilité du climat, dont beaucoup ont suggéré une "inquiétante forte probabilité" (supérieur à 5%) que la sensibilité est supérieure à 6 ° C pour un doublement du CO2.
Annan et Hargreaves a conclu que la sensibilité du climat à un doublement du CO2 atmosphérique est probablement proche de 3 ° C, elle est peut être plus élevé, mais ce n'est probablement pas beaucoup plus bas.
Figure 3: Distribution de probabilité de la sensibilité du climat à un doublement du CO2 atmosphérique
Résumé des résultats
Knutti et Hegerl (2008) présente avec une approche globale, un bref aperçu de notre compréhension scientifique de la sensibilité du climat. Dans leur article, ils présentent un chiffre qui résume parfaitement comment différentes méthodes d'estimation de la sensibilité climatique selon l'examen de différentes périodes ont donné des résultats cohérents, comme les études décrites ci-dessus le montrent. Comme vous pouvez le voir, les différentes méthodologies sont généralement compatibles avec la gamme de 2-4,5 ° C, avec quelques méthodes laissant la possibilité de valeurs plus faibles, mais plusieurs qui ne sont pas en mesure d'exclure des valeurs plus élevées.
Qu'est-ce que cela conclu ?
Selon une étude récente de MIT, nous sommes actuellement en voie d'atteindre ce niveau de CO2 atmosphérique doublé vers le milieu et la fin du 21ème siècle.
Donc, si nous ne changeons pas de cap, nous aboutirons à un réchauffement rapide au 21e siècle. La plupart des scientifiques s'accordent à dire que les 2 ° C de réchauffement est le "seuil de danger". La figure 5 montre une augmentation de la température pour un niveau donné de CO2. La zone gris foncé indique la fourchette de sensibilité probable du climat de 2 à 4,5 ° C.
Si nous parvenons à stabiliser les niveaux de CO2 à 450 ppmv (la concentration atmosphérique de CO2 à partir de 2010 est d'environ 390 ppmv), selon la meilleure estimation, nous avons une probabilité inférieure à 50% d'éviter les 2°C. Les principaux impacts associés aux 2 ° C de réchauffement peut être vu dans la partie supérieure de la figure 6.
Comme les scientifiques de RealClimate l'ont dit,
"Le réchauffement global de 2 ° C laisserait la terre plus chaude qu'elle ne l'a été depuis des millions d'années, une perturbation des conditions climatiques qui ont été stables pendant plus longtemps que l'histoire de l'agriculture humaine. Compte tenu de la sécheresse qui frappe déjà l'Australie, l'effritement de la glace de mer dans l'Arctique, et les dégâts liés aux tempête, après seulement 0,8 ° C de réchauffement jusqu'ici, appeler les 2 ° C une "limite de risque" nous semble assez conservateur ».
http://www.skepticalscience.com/climate-sensitivity-advanced.htm