La dynamique du réchauffement climatique résulte des interactions entre les différentes enveloppes externes du globe.
I. Notion de rétroaction climatique
Le système climatique est un système complexe au sein duquel l’atmosphère, l’océan, les continents, la cryosphère (ensemble des glaces) et la biosphère interagissent en échangeant notamment de l’eau, du CO2 et de l’énergie… Toute perturbation de l’une de ces enveloppes externes va agir sur les autres enveloppes.
Une rétroaction est une action en retour par rapport à un effet qui lui a donné naissance. Dans le cas du réchauffement climatique, le forçage radiatif positif va donner lieu à des rétroactions qui vont amplifier le réchauffement (rétroactions positives) ou au contraire l’atténuer (rétroactions négatives).
Doc 1 Principe des boucles de rétroactions positive et négative
II. Les phénomènes amplificateurs du réchauffement
Du fait des interactions entre les différentes enveloppes externes du globe, l’augmentation de la température moyenne terrestre entraîne de nombreuses rétroactions positives. Le réchauffement climatique provoque, par exemple :
une évaporation plus importante à la surface du globe d’où une augmentation de la concentration atmosphérique en vapeur d’eau, principal gaz à effet de serre ;
une diminution de la surface couverte par les glaces de mer ou continentales d’où une diminution de l’albédo terrestre et une augmentation du rayonnement infrarouge émis par la Terre ;
un dégel partiel du permafrost, qui renferme notamment de grandes quantités de méthane d’où une libération de GES dans l’atmosphère.
À noter
Le permafrost est un sol des hautes latitudes, gelé en permanence.
Ceci montre que l’augmentation de la température moyenne terrestre va renforcer davantage l’effet de serre et donc entraîner l’emballement du système climatique.
III. Les phénomènes modérateurs du réchauffement
L’océan exerce une double rétroaction négative :
il constitue le principal puits de CO2 de la planète, le CO2 étant très soluble dans l’eau, en particulier dans les eaux froides des hautes latitudes ;
il absorbe à sa surface une fraction importante de l’apport additionnel d’énergie liée au réchauffement.
Doc 2 Flux de carbone depuis 1960
Évolution des émissions totales de CO2 liées aux activités humaines (combustibles fossiles et déforestation), de la teneur en CO2 atmosphérique et des puits de CO2 océaniques et continentaux
Avec les augmentations de la température globale terrestre et de la teneur en CO2 atmosphérique, la photosynthèse est plus efficace. Cet accroissement de la productivité végétale exerce aussi une rétroaction négative, car elle constitue un puits de carbone ou « puits de CO2 », c’est-à-dire un réservoir permettant de stocker du carbone dans des molécules organiques. Cependant, l’effet modérateur sur le réchauffement se fait à court terme.
Si la végétation et les océans sont des puits de CO2, ils ne sont pas suffisamment importants pour compenser les émissions anthropiques (doc. 2).
De plus, l’accumulation d’énergie dans les océans rend le changement climatique irréversible à des échelles de temps de plusieurs siècles, du fait de la grande inertie thermique de l’eau.