© 2007 Martin Beniston Université de Genève Séminaire de Physique, Genève, le 08.05.2007 Photo © NASA La physique du climat et des changements climatiques

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Photo © NASA

La physique duclimat et des changements climatiques

Martin BenistonChaire de ClimatologieUniversité de Genè[email protected]

© 2007 Martin BenistonUniversité de Genève

Aperçu de la présentation

Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations


1 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions



Concentrations passées et actuelles du CO2 et du CH4

400

800

1200

1600

180

240

300

360

Pp

bv

CH

4P

pm

v CO

2

400 350 300 250 200 150 100 50 0

Milliers d’années

Glaciaires/Interglaciaires

Ere industrielle



Réchauffement depuis l’an mil

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Eca

rt p

ar r

appo

rt a

u 20

e si

ècle

[°C

]

Mann et al., 1999: Geophys. Res. Letters






Schéma simplifié du « moteur » thermodynamique de la planète

S

(Ti) S

R(Ti)

T1

T2

T3


© 2007 Martin BenistonUniversité de Genève Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations

Réflectivitésde la surface


Equilibre énergétique de la planète

90 S60300306090 N-125

-100

-75

-50

-25

0

25

50

75

Ray

on

nem

ent

net

[W

/m2]



Redistribution d’énergie entre l’Equateur et les pôles

90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S6

6

4

2

0

2

4

Tra

nsp

ort

d’é

ner

gie

(P

W)

Ver

s le

nor

d

TotalAtmosphereOceanChaleur latente

90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S6

6

4

2

0

2

4

Ver

s le

sud

TotalAtmosphèreOcéan

Equateur



Echanges d’énergie entre l’équateur et les pôles par les nuages



La circulation thermohaline (THC)

Surface Intermédiaire Eaux profondes



D’a

près

: S

teph

an R

ahm

sdo

rf P

otsd

am I

nstit

ute

for

Clim

ate

Impa

cts

Res

earc

h, G

erm

any

Conséquences d’un ralentissement de la THC



Répartition saisonnière de la neige et de la banquiseHiver Eté



Vue par satellite de divers biômes



L’hydrosphère






Types de forçages du climat

Naturels Long terme (100’000 ans): les cycles de

Milankovitch Moyen terme (10-200 ans): fluctuations de

l’énergie solaire Court terme (1-3 ans): fluctuations des courants

océaniques Court terme (< 2 ans): éruptions volcaniques

Anthropiques Emissions de gaz à effet de serre Changements dans l’utilisation des sols



Lucerne: -18’000 ans









swisstoposwisstoposwisstoposwisstopo




swisstopo und TELCDswisstopo und TELCDswisstopo und TELCDswisstopo und TELCD

Lucerne: aujourd’hui


© 2007 Martin BenistonUniversité de Genève Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations

Fluctuations de l’énergie solaire


Variabilité liée au phénomène El Niño



Eruption volcaniques:Mont Pinatubo (Philippines, 1991)



Influences solaire et volcanique

Solaire

Volcans

Solaire+Anthrop.

1600 1700 1800 1900 2000

-0.2

+0.0

-0.4

-0.6

+0.2

1364

1368

1367

1365

1369

1366

Anomaliede température [°C]

Irradiance solaire[W/m2]

Paléo

Solaire

Mesures



Changements récents de CO2 et de CH4 dans l’atmosphère

10’000 5’000 0 10’000 5’000 0Années avant notre ère

250

300

350

500

1000

1500

CH4 ppbvCO2 ppmv

Années avant notre ère



Réservoirs (GtC) et flux de carbone (GtC/an)

92

90

50

50

Océansuperficiel:1’000

Végétation:550

52Sols1’500

50

Capacité d’absorptionnette par le système:

4GtC / an

Océanprofond:38’000

Atmosphère: 750(Pre industriel: 594)

Em

issi

ons

anth

ropi

ques

: 8

Cumul dans l’atmosphère:4 GtC/an

(8 émis-4 absorbés)



L’effet de serre

Rayonnement solaire(Ondes courtes+visibles)

Rayonnement terrestre(Ondes longues: infrarouge)

Atmosphère(H2O, CO2, CH4, CFC, HFC, …)

Restitution d’une partie durayonnement IR sous forme

de chaleur dans l’atmosphère

?


Spectres d’absorption dans le domaine infrarouge

100101.10.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0O3 H2O

H2O+

CO2

O3 H2O

Taux d’absorption


Ondescourtes,UV

Ondesvisibles

Infrarouge Micro-ondes





Concentrations futures de CO2

1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100

500

1100

1000

900

800

700

600

400

300

200

ppm

v C

O2

IPC

C, 20

07



Réchauffement(s) futur(s)

-0.4-0.2

00.20.40.6

1.0

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Eca

rt p

ar r

appo

rt a

u 20

e si

ècle

[°C

]

0.8

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

2050 2100

IPC

C, 20

07



Réchauffement entre 1900 et 2100D

’apr

ès:

Ha

dle

y C

ente

r fo

r C

lima

te P

red

ictio

n, B

rack

nell,

UK



Changements de précipitations d’ici 2100

Ad

apté d

e l’IPC

C, 2007

Réductiond’au moins 10%

Augmentationd’au moins 10%






0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Nombred’évènements

Victimes(milliers)

Perteséconomiques(milliards US$)

Pertesassurées

(milliards US$)

Les coûts duclimat

%

71

672

34527

Séismes

95

602

324

106

Tempêtes

63

112

282

7

Crues

1514

94 12

Autres

Com

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000


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