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Changement climatique : du Global au Régional

Rapport sur le Changement climatique rédigé par M.-A. Mélières, Octobre 2014

Ce rapport a pour objectif de synthétiser les enjeux du changement climatique à l’échelle mondiale ainsi qu’à l’échelle européenne et régionale. Il a été rédigé en complément du travail d'actualisation et de traduction en langue anglaise du livre « Climat et Société » édité en 2010 par le Centre Régional de Documentation Pédagogique (CRDP) de l’académie de Grenoble (auteurs : M.-A. Mélières et C. Maréchal). L’ouvrage en langue anglaise, enrichi et réactualisé, (sortie mars 2015, ed. Wiley-Blackwell) aura pour titre :« Climate Change : Past Present Future» by Marie-Antoinette Mélières & Chloé Maréchal

Avec le soutien financier de :

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Changement climatique : du Global au Régional

Introduction .......................................................................................................................................3

Partie 1 – Le réchauffement au niveau mondial ....................................................................5 1.1 - Le réchauffement...............................................................................................................................5

1.1.1 - Qu’observe-t-on?....................................................................................................................................... 5 1.1.2 - La cause ?...................................................................................................................................................... 5 1.1.3 - L’effet de serre ........................................................................................................................................... 7

1.2 - Les modèles climatiques, outils de décision............................................................................8 1.3 – L’évolution climatique future ?....................................................................................................9

1.3.1 - Les scénarios futurs ...............................................................................................................................10 1.3.2 - Vers quel scénario se dirige-t-on?....................................................................................................11

1.4 - L’importance du changement envisagé .................................................................................. 12

Partie 2 - L’évolution récente des dernières décennies : du global au régional ..... 14 2.1 – Température.................................................................................................................................... 14 2.2 – Précipitations.................................................................................................................................. 15 2.3 - Evènements extrêmes................................................................................................................... 15 2.4 - Neige et glace.................................................................................................................................... 18

2.4.1 - Couverture neigeuse..............................................................................................................................19 2.4.2 - Glaciers........................................................................................................................................................20 2.4.3- « Ecroulements » rocheux en montagne ........................................................................................23

2.5 - Océans................................................................................................................................................. 23 2.6 – Biosphère.......................................................................................................................................... 24

2.6.1 - Impact de l’augmentation de la température moyenne..........................................................24 2.6.2 Avancée du printemps - Désynchronisations dans les écosystèmes ...................................27

2.7 - Agriculture ........................................................................................................................................ 28

Partie 3 – Le changement climatique au cours du 21ème siècle ..................................... 30 3.1 - Deux échelles de temps : deux perspectives......................................................................... 30 3.2 - Température .................................................................................................................................... 30

3.2.1 - Sur la première partie du siècle........................................................................................................30 3.2.2 - Vers la fin du siècle.................................................................................................................................32

3.3 - Canicules............................................................................................................................................ 32 3.4 - Précipitations................................................................................................................................... 33 3.5 - Neige et glace en montagne......................................................................................................... 34

3.5.1 - Evolution de la couverture neigeuse dans les Alpes française s .........................................34 3.5.2 - Evolution des glaciers dans les Alpes françaises .......................................................................37

3.6 – Océans................................................................................................................................................ 40 3.7- Culture et élevage............................................................................................................................ 41

3.7.1 - La viticulture: un exemple parlant ..................................................................................................41 3.7.2 - Cultures.......................................................................................................................................................44 3.7.3 - Forêts...........................................................................................................................................................44 3.7.4 - Elevage ........................................................................................................................................................45

Conclusion........................................................................................................................................ 46

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Changement climatique : du global au régional

Introduction

Présentation du sujet L’observation basée sur des milliards de mesures réparties sur la planète depuis la fin du 19ème siècle, montre un réchauffement progressif sur l’ensemble de la surface du globe clairement décelable sur les dernières décennies (Figure 1).

Figure 1 – Evolution de la température moyennée sur la surface de la Terre (combinant les terres émergées et les océans) : écart à la moyenne calculée sur la période 1961−1990, tiré de trois ensembles de données. Source : GIEC 2014 Les caractéristiques de ce réchauffement sont particulièrement bien établies à partir des années 1980 grâce au développement des mesures par satellites. La cohérence de la répartition de ce réchauffement sur les différentes régions de la planète (Figure 2) est commune à tous les grands changements climatiques comme nous l’enseigne la reconstitution des climats passés.

Figure 2 - Carte de l’évolution des températures en surface observée entre 1901 et 2012. Les tendances sont calculées par rapport à la moyenne sur la période 1961−1990 et sont données en °C par décennie. En blanc, zones où il n’existe pas de données suffisantes pour obtenir une tendance significative. Dans les régions avec croix , la tendance est particulièrement significative. Source : GIEC 2014

Suite à toutes ces caractéristiques, l’augmentation de la température mondiale est un fait acquis au niveau de la communauté scientifique et est considérée comme un changement climatique global , ou réchauffement du climat global.

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Parmi les nombreuses causes qui peuvent influer sur l’évolution naturelle du climat à l’échelle de la planète au cours d’un siècle, principalement trois vont prédominer : l’évolution de l’énergie émise par le soleil, les éruptions volcaniques (dont l’impact sur le climat ne dépasse pas les 2 ans) et l’évolution des alternances dans la zone tropicale Pacifique des épisodes El Niño/la Niña (l’un réchauffant et l’autre refroidissant légèrement le climat). A ces trois causes naturelles s’en ajoute une quatrième : l’impact de l’activité humaine suite à l’émission de gaz effet de serre. Actuellement le réchauffement des dernières décennies est imputé par la quasi totalité des scientifiques aux émissions des gaz à effet de serre liées à l’activité humaine (voir ci-dessous). La question ici présente Une question que se posent les habitants d’une région, par exemple la Région Rhône-Alpes, est : quelle sera l’évolution future du climat sur la région dans les décennies à venir, quelles en seront les conséquences ? Bien que cette question soit préoccupante pour la gestion d’une région, il faut en premier lieu dépasser largement ce cadre pour appréhender réellement l’impact et l’importance du changement climatique qui se dessine à l’échelle de la planète et dont les conséquences toucheront, on pourrait dire « de plein fouet », la Région. En effet notre région fait partie de l’Europe, qui fait partie de la planète. Les changements futurs liés au climat concerneront toutes les régions du globe : en fonction du modèle de développement choisi par l’humanité, seront modifiées les caractéristiques de « chaque région » de la planète, et le tissu tant social qu’économique, qui lie ces différentes régions, sera largement voire très largement perturbé. Notre dépendance des uns envers les autres à l’échelle mondiale implique donc que pour estimer les conséquences d’un changement climatique à l’échelle régionale il faut avoir une vue synthétique de comment l’ensemble de la planète peut être modifié et quelle sera l’ampleur de cette modification. Nous allons voir que le scénario qui se profile actuellement conduit à un bouleversement total des équilibres, entre autres de l’équilibre agricole. C’est pourquoi, avant d’évoquer des pistes de réponse à cette question à l’échelle régionale, nous présenterons dans la partie I de manière synthétique l’évolution récente et l’évolution future envisageable au niveau de la planète. Ceci nous permettra de pouvoir appréhender l’évolution future dans l’histoire du climat sur l’échelle de millions d’années et de saisir l’importance du changement envisagé sur le 21ème siècle. Dans la Partie 2, nous évoquerons l’impact du climat récent en nous limitant seulement à certains domaines, esquissés au niveau mondial, en nous focalisant davantage sur l’Europe et la Région. Enfin dans la Partie 3 nous aborderons le résultat des simulations du climat futur et leurs conséquences. Là encore nous prendrons des exemples au niveau de l’Europe et de la Région.

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Partie 1 – Le réchauffement au niveau mondial

Les 5 derniers rapports du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat), publiés entre 1992 et fin 2013, confirment successivement le changement de climat à l’échelle mondiale au travers d’un nombre croissant d’évidences.

1.1 - Le réchauffement

1.1.1 - Qu’observe-t-on? Les observations établissent que, au cours du 20ème siècle et au début du 21ème, la température annuelle moyennée sur la surface de la Terre a augmenté, le réchauffement étant particulièrement marqué sur les dernières décennies. La Figure 1 montre que la température annuelle moyennée sur la surface de la planète (c’est à dire incluant continents et océans) a augmenté d’environ 1°C. Ce réchauffement varie selon les régions (Figure 2); il augmente en moyenne de l’équateur aux pôles, et il est plus important sur les continents que sur les océans. Ainsi, le réchauffement régional atteint 3-4°C en Arctique, et 1-2° C aux moyennes latitudes de l’hémisphère nord où est située l’Europe. Cette répartition du réchauffement, qui augmente des tropiques aux pôles, est caractéristique d’une évolution du climat à l’échelle globale telle que le passé nous l’enseigne. 1.1.2 - La cause ? Les causes de ce réchauffement sont à l’heure actuelle, avec une probabilité de 95%, attribuées à l’activité humaine qui entraîne une augmentation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère (effet de serre anthropique). Les causes d’origine naturelle pouvant entraîner une évolution sur quelques décennies (principalement l’activité solaire, les éruptions volcaniques, et la variabilité de l’interaction atmosphère–océan principalement dans les tropiques) ont, quant à elles, un impact beaucoup plus faible (Figure 3).

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Figure 3 – (a) Variation de la température moyenne à la surface de la Terre, par rapport à sa moyenne sur la période 1961-90 (courbe noire, observation). (b) à (f) Simulation de cette température par quatre groupes (courbes colorées), où sont détaillées les contributions :(b) des oscillations El Niño/La Niña; (c) des volcans ; (d) de l’activité solaire ; (e) du forçage anthropique, et (f) d’autres facteurs (oscillation atlantique multidécadale, oscillation semi-annuelle, et oscillation arctique). Source: GIEC 2014 La plus grande contribution à cet effet de serre anthropique est le dioxyde de carbone (CO2) émis majoritairement lors de l’utilisation des combustibles fossiles (gaz, charbon, fioul). Cette émission augmente d’année en année (Figure 4).

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Figure 4 - Gauche : Evolution des émissions de CO2 (en Gigatonne de Carbone par an) provenant d’une part de l’utilisation de combustibles fossiles et de l’industrie du ciment (gris) et d’autre part de l’utilisation des sols, principalement la déforestation (marron). Ces émissions sont en partie absorbées par la biosphère continentale (vert), l’océan (bleu), le reste s’accumulant dans l’atmosphère (bleu clair). Source : GIEC 2013. Droite : Evolution de la teneur de l’atmosphère en CO2 (en ppm, ou partie par million) En 2014 cette teneur atteint 400 ppm. Source : GIEC 2007 Chaque année, depuis le début de la révolution industrielle (fin du 18ème siècle), la moitié des émissions anthropiques de CO2 reste dans l’atmosphère , et ceci pour plusieurs siècles, Cette accumulation, année après année, entraîne depuis cette date une augmentation régulière de la teneur de l’atmosphère en CO2, qui s’élève rapidement bien au dessus de la teneur moyenne qui existait depuis dix mille ans (c’est à dire depuis l’établissement de la période chaude actuelle (encore appelé « interglaciaire »), comme le montre la partie droite de la Figure 4. En fait, elle s’élève au dessus de la teneur moyenne qui existait depuis une période bien antérieure. La quantité de CO2 dans l’atmosphère dépasse actuellement le contenu naturel qui existe depuis plusieurs millions d’années. Depuis près de 3 millions d’années le climat de notre planète oscille entre un climat glaciaire (où se développent de grandes calottes de glace autour de l’océan Arctique) et un climat interglaciaire, chaud, (où ces calottes fondent, laissant le Groenland comme seul rescapé). Pendant ces trois millions d’années, le contenu de l’atmosphère en CO2 a ainsi oscillé entre 200 ppm, lors des épisodes glaciaires, et 300 ppm, lors des épisodes interglaciaires. (L’unité ppm, ou parties par million, exprime le nombre de molécules de CO2 par million de molécules d’air). Durant la période chaude de l’interglaciaire actuel, qui s’est établi il y a 10 000 ans, le contenu de CO2 dans l’atmosphère est resté stable à ~280 ppm jusqu’à la fin du 18ème siècle. Depuis il augmente suite aux émissions liées aux activités humaines. En 2014, il atteint 400 ppm et augmente d’environ 2 ppm par an. L’émission mondiale est aujourd’hui de l’ordre de 30 gigatonnes d’« équivalent CO2 » par an. Cette unité inclut la contribution de l’ensemble des gaz à effet de serre émis, le CO2 étant le composé largement majoritaire. Cette quantité est habituellement ramenée à la seule quantité de carbone, soit ~10 gigatonnes de carbone par an (GtC/an). Moyennées sur les dernières années, ~9 GtC/an sont dues aux émissions de combustibles fossiles et ~1 GtC/an à la déforestation (Figure 4). Pour stabiliser la quantité de CO2 dans l’atmosphère, c’est-à-dire pour que cette dernière n’augmente plus, il faut donc non seulement stabiliser les émissions mondiales de CO2 mais les ramener presque à zéro. En fait il ne faut pas émettre plus de quelques GtC une quantité qui pourrait alors être « absorbée » par les sols et l’océan au cours du cycle annuel du carbone sur Terre. C’est vers cette valeur d’émission que convergent, à plus ou moins long terme, les différents scénarios pour atteindre la stabilisation du CO2 dans l’atmosphère (voir Partie 3). 1.1.3 - L’effet de serre L’effet de serre est décrit dans de très nombreux ouvrages. Il résulte de l’absorption par certains composés de l’atmosphère (gaz et aérosols) du flux radiatif émis par la surface terrestre, flux situé dans l’infra-rouge. La réémission de ces radiations par ces mêmes composés, qui a lieu d’une part vers l’espace et d’autre part vers la surface de la planète, réchauffe partiellement cette dernière. Deux gaz, présents en quantités variables depuis des milliards d’années dans l’atmosphère, réchauffent ainsi la planète par leur effet de serre, lui permettant d’avoir à sa surface une température moyenne de l’ordre de 15°C: la vapeur d’eau et le CO2 (ou dioxyde de carbone) (effet de serre naturel). La quantité de vapeur d’eau est,

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elle, déterminée par la température qui règne à la surface de la planète et dans l’atmosphère, alors que la quantité de CO2 résulte de l’équilibre des flux échangés entre l’atmosphère, la surface des continents et la surface des océans. Il est intéressant de décrire l’effet de serre naturel dans un autre langage, ce qui permet de situer plus précisément l’impact humain. Reprenons très succinctement ce qui conduit à la température moyenne de la surface terrestre (actuellement 15°C). Une seule source d’énergie dispense cette chaleur : le Soleil (la seconde source, le flux géothermique qui vient de l’intérieur de la planète étant 10 000 fois plus faible). La Terre reçoit un flux d’énergie solaire qui moyenné sur l’ensemble de la planète est de 340 watt par mètre carré (W/m2). Elle n’en absorbe que les 2/3 soit 235 W/m2, réfléchissant le reste vers l’espace. Par suite de différents mécanismes, parmi lesquels l’effet de serre joue un rôle capital, le flux d’énergie qui chauffe la surface terrestre (continents et océans) est amplifié et c’est au final 492 W/m2 au lieu de 235 W/m2, qui alimentent en moyenne cette surface, 492 W/m2 qui vont contribuer à la chauffer et à actionner le cycle de l’eau sur Terre. Les émissions anthropique de gaz à effet de serre ont commencé de façon notoire au début du 19ème siècle (voir Figure 4), et ont eu pour conséquence d’accroître l’énergie disponible au niveau de la surface terrestre de près de 2 W/m2 en moyenne. Ce flux d’énergie supplémentaire principalement dû au mécanisme d’effet de serre anthropique, se traduit par une augmentation de la température moyenne (augmentation qui concerne les continents et les océans). Cette valeur, l’augmentation de ~2W/m2 depuis le début du 19ème siècle doit être comparée aux fluctuations beaucoup plus faibles de l’énergie solaire au cours du siècle.

1.2 - Les modèles climatiques, outils de décision Les modèles climatiques, qui incluent la circulation générale de l’atmosphère et de l’océan ainsi que leur interaction (leur nombre s’élèvent actuellement à une quarantaine, dont 2 en France), ont été particulièrement développés ces deux dernières décennies, et la surveillance par satellite de l’évolution du climat, qui s’est fortement développée depuis les années 80, a permis de tester leur capacité à reproduire l’évolution récente du climat. En résumé, l’évolution de la température au cours des dernières décennies (sa répartition sur la surface de la planète, tout comme son évolution au cours de l’année) est bien simulée par l’ensemble des modèles. Par contre l’évolution des pluies dans ces dernières décennies, en particulier dans la régions équatoriale, n’est pas bien représentée. Cela résulte d’une grande variabilité des pluies dans cette bande de latitude alors que les simulations donnent une tendance à long terme où ces fluctuations sont gommées. Le réchauffement sur le 20ème siècle a ainsi été simulé par l’ensemble des modèles. Pour cela la surface terrestre a été découpée en 15 régions couvrant l’ensemble des océans et des continents. Des simulations de deux types ont été réalisées : l’une avec pour seules causes d’évolution climatique les causes naturelles, l’autre incluant de plus les activités humaines. Le résultat est que, pour chacune des régions, les modèles ne peuvent reproduire l’évolution constatée à partir des seules causes naturelles. Par contre, l’ordre de grandeur de l’évolution et sa répartition sur la surface terrestre sont bien reproduits lorsque l’impact de l’activité humaine est pris en compte, la cause majeure de l’évolution étant liée à l’augmentation des gaz à effet de serre. La Figure 5 montre les deux types de simulation non pas sur chacune des 15 régions mais sur les moyennes mondiales.

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Figure 5 – Evolution de la température moyennée sur les continents (gauche) et sur l’ensemble continents-océans (milieu). Courbe noire : mesures ; bandes colorées : simulations incluant les forçages naturels seuls (bleu) ou incluant à la fois les forçages naturels et anthropiques (rose). A droite : évolution du contenu thermique de l’océan. Source: GIEC 2014’ Ainsi à l’heure actuelle l’ensemble des causes des variations climatiques des récentes décennies apparaissent bien cernées et leur analyse confirme que l’impact humain est le principal moteur du réchauffement climatique observé. La capacité de ces modèles à reproduire les principales caractéristiques observées des évolutions climatiques passées permet donc d’aborder le futur avec réalisme.

1.3 – L’évolution climatique future ? Elle dépend principalement de l’émission des gaz à effet de serre (principalement du CO2) : c’est-à-dire qu’elle est fixée par l’activité humaine. Les scénarios futurs se répartissent dans une fourchette qui va des émissions les plus faibles aux plus fortes. Dans le rapport du GIEC 2007 les scénarios vont du scénario B1 au scénario A1FI (Figure 6).

Figure 6 – Gauche : Emission globale de gaz à effet de serre liée à l’activité humaine dans le cadre de 6 scénarios de référence présentés dans le GIEC 2007. Cette émission est exprimée en Gigatonne d’équivalent CO2 par an (1 Gt de Carbone = 3,7 Gt de CO2). Droite : Evolution de la température moyenne de surface dans les trois scénarios B1, A1B et A2 ainsi que dans le cas où la concentration en CO2 reste constante à partit de 2000 (rouge magenta). Les barres à droite indiquent le

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réchauffement vers la fin du siècle calculé par les modèles pour les différents scénarios; leur hauteur indique la fourchette de valeurs. Source : GIEC 2007

Dans le rapport du GIEC 2013, les scénarios, baptisés RCP pour Representative Concentration Pathway, vont du scénario RCP2.6 au scénario RCP8.5 (Figure 7).

Figure 7 – Evolution de la température moyenne de surface sur Terre simulée : en noir, sur la période historique; en couleur, dans le cadre des 4 scénarios de référence présentés dans le GIEC 2014. Source : GIEC 2014 1.3.1 - Les scénarios futurs Le scénario d’émission le plus bas envisagé dans le GIEC 2013, le scénario RCP2.6, conduit à une stabilisation du CO2 atmosphérique à environ 350 ppm en 2250. La température est stabilisée à la fin du 21ème siècle, le réchauffement moyen est de 1°C au dessus de l’an 2000, ce qui correspond à un réchauffement de 2°C au dessus de l’ère préindustrielle (fin du 18ème siècle). Le scénario RCP8.6, le plus élevé, fait état d’une émission atteignant 30 GtC par an en 2100 (elle est à l’heure actuelle de 10 GtC/an). L’élévation de la température moyenne entre 2000 et 2100 est de +4°C. Ceci correspond à un réchauffement moyen de +5°C au dessus de l’ère préindustrielle. Sur le 21ème siècle, ce scénario est proche du scénario A2 évoqué dans le GIEC 2007, qui conduit à un réchauffement de 3,5°C sur la période 2000-2100. L’augmentation de la température moyenne variant avec la latitude, rappelons qu’un réchauffement moyen sur la surface de la Terre de +4°C entraîne un réchauffement moyen plus élevé sur les continents des moyennes latitudes où est située l’Europe et encore bien supérieur dans les régions polaires. La répartition du réchauffement à la surface de la planète entre la période 1986-2005 et la période 2081-2100 est portée Figure 8. Cette figure présente également l’évolution des précipitations sur la planète entre ces deux périodes, qui sera commentée en Partie 3.

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Figure 8 – Evolution entre la période 1986-2005 et la période 2081-2100 de la température annuelle moyenne en surface (a), et des précipitations annuelles moyennes (b), dans le cadre des deux scénarios RCP2,6 (gauche) et RCP 8,5 (droite). Les pointillés indiquent les régions où le résultat des simulations se démarque nettement de la fluctuation naturelle. Source : GIEC 2014 1.3.2 - Vers quel scénario se dirige-t-on? La Figure 9 présente l’ensemble des scénarios envisagés en termes d’émission de CO2 liée à la consommation de combustibles fossiles et celle (beaucoup plus faible) liée à la production de ciment. Seuls sont portés en couleur les principaux scénarios présentés dans le rapport du GIEC 2013. Les émissions passées sont également portées depuis 1980 (points noirs).

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Figure 9 – Evolution des émissions annuelles de CO2 liées à l’utilisation des combustibles fossiles et à la fabrication du ciment (cette dernière émission représentant une part très faible). En noir : mesures sur la période historique. En couleur : les 4 scénarios du GIEC 2013 avec indiqué pour chacun, en 2100, la fourchette des températures moyennées sur la Terre. En gris : ensemble des scénarios considérés par les modélisations. Source: Global Carbon Project 2013 C’est sans conteste le scénario d’émission maximum qui est actuellement suivi ces dernières années par l’économie mondiale, un scénario qui entraîne une hausse de l’ordre de 4°C de la température moyenne sur la surface terrestre au cours du 21éme siècle. Que signifie un tel réchauffement par rapport aux climats passés ?

1.4 - L’importance du changement envisagé Pour l’estimer il nous faut assembler les différentes pièces d’un puzzle que nous allons brièvement décrire.

Suite à un lent refroidissement du climat au cours des dizaines de millions d’années passées, une glaciation s’est tout d’abord établie sur le continent le plus froid, l’Antarctique, il y a ~35 millions d’années, et la calotte Antarctique s’est construite ; puis il y a près de 3 millions d’années, des glaciations se sont établies périodiquement sur les hautes latitudes de l’hémisphère nord. Depuis cette époque le climat mondial oscille, nous l’avons déjà vu, entre deux états profondément différents : un climat chaud comparable au climat actuel, appelé interglaciaire, et un climat glaciaire, caractérisé par une baisse de la température moyenne mondiale de 5°C et par une baisse de 120 mètres du niveau marin (résultat de l’établissement des calottes glaciaires). Entre un glaciaire et un interglaciaire le réchauffement au niveau mondial se fait sur plusieurs milliers d’années, avec des à-coups régionaux. Une donnée importante : la température moyenne sur Terre lors des stades interglaciaires les plus chauds, qui ont existé depuis près de 3 Ma, ne dépassait au plus que de 2°C celle de l’interglaciaire actuel, qui est établi depuis 10.000 ans. Entre ces deux climats, glaciaire et interglaciaire, la végétation et la faune étaient très différentes aux moyennes et hautes latitudes. Prenons l’exemple de la France. Actuellement, en interglaciaire, la température annuelle moyenne sur la France est de ~12°C, et, sans l’impact de l’homme, la France serait couverte de forêts. En période glaciaire, la température annuelle moyenne s’abaissait à près de 0°C: le sol était gelé en permanence sur une grande partie du territoire et les forêts avaient laissé place à la toundra. Une conséquence capitale : durant le flux et le reflux engendrés par ces alternances climatiques (de l’ordre d’une cinquantaine) flore et faune ont été sélectionnées pour survivre par adaptation et par migration. La biosphère actuelle est le résultat de cette adaptation à de telles variations climatiques.

C’est dans un contexte totalement différent que la continuation non maîtrisée des émissions de gaz à effet de serre peut plonger la planète vers la fin du 21e siècle : un réchauffement moyen de l’ordre de 5°C peut être atteint, qui ne peut être contré de façon importante par aucune fluctuation naturelle du climat. Il nous conduirait, non pas comme par le passé vers un climat de 5°C plus froid, mais vers un climat de 5°C plus chaud. Il nous conduirait vers des conditions climatiques que la planète n’a pas connues depuis plus de 10 millions d’années (Figure 10), un monde où le genre Homo n’avait pas encore émergé, un monde très nettement plus chaud que l’actuel où flore et faune était bien différentes, entraînant un bouleversement de ce à quoi l’environnement mondial est adapté depuis 3 millions d’années.

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Figure 10 – a) Représentation schématique de l’évolution de la température moyenne à la surface de la Terre oscillant depuis près de 3 millions d’années entre les époques glaciaires (bleu) et interglaciaires (rouge), ainsi que de la température qui serait atteinte à la fin du siècle dans le cadre du scénario RCP8.5. Source : Mélières and Maréchal (2015), à paraître . b) La courbe bleue représente la reconstitution de la température moyenne faite par Hansen et al. (2013), où sont visibles en particulier les 4 derniers interglaciaires depuis 400 000 ans et l’interglaciaire actuel établi depuis 10 000 ans (point bleu); en rouge: courbe lissée. Sont indiquées : en tiretés bleus, la température la plus basse atteinte lors des glaciations ; en tiretés roses, la température actuelle ; en tiretés rouges, la température à la fin du 21ème siècle dans le cadre du scénario RCP8.5. Un tel changement climatique qui prendrait place en quelques décennies est donc considérable : il relève d’un scénario digne de la science fiction. Si tel s’avère être le cas (le choix dépend toujours de la société), il apparaît que l’adaptation de la flore et de la faune se ferait avec difficulté, tant par suite de l’ampleur du changement de climat que par sa rapidité, entraînant sans aucun doute de lourds dégâts sur la richesse de la biosphère car la vie, qu’elle soit déclinée en termes de fonctionnement d’écosystèmes ou en termes de nombre d’espèces, est fortement inféodée au climat qui règne en chaque lieu. En particulier, ce changement climatique affecterait sans nul doute les ressources alimentaires à l’échelle mondiale.

Un tel bouleversement touche la planète dans son ensemble et ne se décline pas par un changement à l’échelle d’une région dans un monde qui n’aurait pas changé. C’est pourquoi avant de cerner les variations climatiques à l’échelle régionale, il était fondamental d’appréhender l’importance du changement à l’échelle mondiale.

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Partie 2 - L’évolution récente des dernières décenn ies : du global au régional

Nous présentons ci-dessous un aperçu de l’évolution récente du climat et de ses conséquences en partant du niveau global avec quelques zoom sur le régional (Europe - France – Régions alpines). Pourquoi est-il important de bien connaître cet état des lieux? Parce que les simulations du climat futur montrent que dans les trois prochaines décennies, quel que soit le scénario économique suivi, le réchauffement se poursuivra au même rythme que celui que nous venons de connaître depuis 1980. C’est donc une indication précieuse pour l’avenir que de quantifier l’impact du changement climatique récent.

2.1 – Température A l’échelle globale la température moyenne annuelle a régulièrement augmenté ces dernières décennies (Figure 1). Les variations qu’elle montre autour d’une augmentation moyenne (par exemple le ralentissement de la dernière décennie, largement commenté) n’est pas imputable à un ralentissement de l’effet de serre anthropique, mais liée principalement à une prépondérance des évènements La Ninã (qui refroidissent) sur les El Niño (qui réchauffent). Leur alternance apparaît aléatoire et explique en très grande partie les fluctuations de la température planétaire (Figure 3). Nous avons vu que ce réchauffement n’est pas également réparti sur la planète (Figure 2). Bien marqué sur l’hémisphère nord (et de plus en plus marqué vers les hautes latitudes), il est beaucoup moins marqué sur l’hémisphère sud où la surface est majoritairement occupée par les océans. En Europe la température annuelle moyenne a continué à croître à des rapidités différentes selon les saisons et les régions, la rapidité la plus élevée étant dans les hautes latitudes de l’Europe du nord. L’augmentation de la température moyenne, sur la décennie 2002-2011 est de 1,3°C ± 0,11°C au-dessus de la moyenne des températures sur la période1850-1899 (GIEC 2014, Groupe II). En France ? Sur les récentes décennies. la température annuelle moyenne a augmenté de 1,5°C à 2°C selon les régions. Un rappel : la température moyenne annuelle sur la France métropolitaine est de l’ordre de +12°C et les températures saisonnières sont de ~ +5°C en hiver et de ~+19°C en été. L’évolution de la température estivale est représentée de 1880 à 2003 par les points noirs portés sur la Figure 25 (voir Partie 3) sur laquelle on peut constater de visu la lente élévation de cette température moyenne , ainsi que les fluctuations d’une année à l’autre, marquant étés plus frais et été plus chauds. Dans les moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère nord ce réchauffement moyen se traduit par une avancée du dégel à la fin de l’hiver ainsi qu’une avancée de la saison printanière : environ 2 à 3 semaines sur les 3 dernières décennies au niveau de la France. Cette avancée se répercute à son tour sur une avancée de la mise en végétation. Cycles saisonniers de la végétation et cycles de la période de reproduction des animaux sont ainsi perturbés. Dans ce contexte qu’en est-il des vagues de chaleur liées à ce réchauffement moyen? Avant d’aborder ce point regardons si une évolution des précipitations a été décelée.

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2.2 – Précipitations La modification du cycle de l’eau est plus délicate à cerner que celle de la température par suite de ses grandes variations d’une part au cours de l’année et d’autre part sur la surface de la planète. Suite à ces grandes variations, et suite aussi à l’incertitude liée à la difficulté des mesures sur la couverture mondiale, la moyenne annuelle des précipitations sur la surface de la planète fluctue fortement d’une année à l’autre, empêchant de déceler une tendance sur les dernières décennies. Cependant il se dessine une augmentation de la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère, ce qui est la conséquence logique d’une élévation moyenne des températures sur la surface de la Terre. Sur l’Europe (GIEC 2014, Groupe II) une tendance apparaît : les précipitations annuelles ont augmenté en l’Europe du nord, atteignant jusqu’à +70 mm par décennie, et diminué dans certaines parties en l’Europe du sud. Le réchauffement en Europe faisant régresser les glaciers, on estime que ce recul, durant les deux dernières décennies, a causé une augmentation de 13% de la contribution des glaciers au débit d’août des 4 fleuves principaux qui prennent leur source dans les Alpes.

2.3 - Evènements extrêmes Tempêtes, cyclones, pluies torrentielles, incendies, canicules ... la liste des manifestations climatiques qu’on associe à l’appellation d’évènements extrêmes est variée. Sans nous focaliser sur les tropiques, signalons que l’intensité et le nombre des cyclones tropicaux augmentent, ce qui apparaît cohérent avec le fait que l’activité et le développement d’un cyclone sont liés à la température des eaux de surface. Dans le cas des précipitations extrêmes, leur évolution selon les régions est complexe et les inondations dévastatrices qui en résultent, très clairement en augmentation, sont malheureusement très souvent imputables à une modification de l’environnement liée à l’action de l’homme ainsi qu’à une augmentation des implantations humaines en zone inondable. Nous nous focaliserons ici sur les extrêmes de température, dont l’évolution est indéniable, soulignant leur impact sur l’agriculture dans nos régions. Depuis 1950, en Europe, les extrêmes de température élevée (journées chaudes, nuits tropicales, vagues de chaleur) sont devenus plus fréquents, alors que les extrêmes de basse température (coups de froid, gelées) sont devenus moins fréquents. Cette tendance est bien établie également au niveau mondial. Elle s’inscrit dans la logique d’une augmentation de la température moyenne. Pourquoi? Par quelles mesures peut-on estimer cette évolution au niveau mondial ? Pour cela rappelons tout d’abord pourquoi les épisodes de canicule deviennent plus marqués et plus fréquents suite au réchauffement des dernières décennies, une question qui devient cruciale pour les prochaines décennies. L’encart ci-dessous résume cet effet.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Encart

Fréquence des canicules et réchauffement La température moyenne, que cette moyenne soit faite sur une région, ou sur l’ensemble de la planète, sur une saison ou sur l’année, se répartit au fil des années sur une courbe, ayant la forme d’une cloche, centrée sur la moyenne réalisée sur plusieurs années. La Figure 11a montre à titre d’exemple les valeurs des températures estivales en Suisse entre 1864 et 2003 ; y est superposée la courbe en cloche (tracée en vert) qui approxime cette répartition. Remarquons au passage que cette courbe ne peut révéler l’évolution climatique des dernières décennies, puisqu’elle l’inclut. Elle est juste indicatrice de la fluctuation de l’ensemble des

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températures sur cette période centrée sur une valeur moyenne, ici ~17°C. Pour avoir une idée de l’évolution de cette répartition, il faut regarder la répartition sur une période de temps plus petite (voir ci-dessous).

Figure 11 – (a) Températures estivales en Suisse entre 1864 et 2003 ; en vert : courbe de la probabilité d’occurrence de cette température assimilée à une gaussienne.Source : GIEC 2007 .(b) et (c) : voir texte. La grandeur «2σ» caractérise la largeur de la courbe de répartition (ici de l’ordre de 2°C). Entre ~16°C et ~18°C , on trouve approximativement les 2/3 des valeurs des températures estivales. Plus on s’éloigne de la température moyenne (ici ~17°C) plus la probabilité d’avoir une température basse ou élevée devient faible (Figure 11b). Lorsque le climat change, ici illustré en cas de réchauffement, cette courbe se déplace vers les hautes températures (Figure 11c) et la zone en rouge relative aux épisodes de températures chaudes de l’ancien climat devient plus importante. Par exemple, en cas de réchauffement moyen correspondant à une translation de la courbe de 1σ, les températures qui avaient seulement une probabilité de 2,1% de se produire (répartition entre +2σ et +3σ dans la courbe de gauche) atteignent maintenant une probabilité de 13,6% dans le nouveau climat. Ainsi, lorsque le climat se réchauffe, les épisodes chauds qu’on caractérise d’extrêmes actuellement, par exemple les canicules (extrêmement chauds, et donc extrêmement rares), deviennent de plus en plus fréquents.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx A l’échelle de la planète l’augmentation des vagues de chaleur sur l’ensemble des continents est particulièrement bien illustrée par l’évolution de la distribution de la température estivale sur les continents de l’hémisphère nord. Les travaux de Hansen et al. (2013) ont préciser cette évolution. Cette évolution est déterminée en différents points sur les régions continentales de l’hémisphère nord, normalisée, puis synthétisée sur l’ensemble de ces régions (Figure 12). Ceci est tout d’abord réalisé pour la période 1951-1980 où la température moyenne mondiale a peu évolué, période qui servira de référence. La surface de cette courbe est divisée en trois zones (bleue, blanche et rouge) où les températures ont une probabilité quasi égale de se trouver. Cette courbe est ensuite construite pour chacune des décennies suivantes, 1981-1991, 1991-2001 et 2001-2011. Le déplacement observé de la distribution de la température vers les hautes valeurs traduit simplement le réchauffement moyen et montre combien les épisodes situés à des températures chaudes, par exemple dans la zone marron, ont une probabilité de

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plus en plus élevée de se produire. Ces courbes présentent l’intérêt de rendre quantitatif ce qui apparaissait comme une observation qualitative.

Figure 12 – Les courbes retracent l’évolution de la distribution de la température sur Terre en été sur l’ensemble des continents de l’hémisphère nord, après normalisation ; cette distribution est exprimée en fonction de σ (voir Encadré I). Le centrage de la courbe est en relation avec la température moyenne ; la zone blanche est centrée sur la température moyenne de la période 1951-1981. Le glissement progressif de cette distribution vers la droite dans les trois dernières décennies traduit l’élévation de la température moyenne. L’évolution des surfaces colorées indique que les températures plus chaudes deviennent plus probables. Source : J. Hansen et al. 2013 Ainsi, en particulier dans la dernière décennie, des canicules inhabituelles sont survenues dans différentes régions du monde. En se limitant à l’Europe, en France la canicule de 2003 a été spectaculaire (Figure 13), et s’est manifestée par une augmentation de 4°C de la température estivale.

Figure 13 – Anomalie de la température (°C) sur l’Europe de l’ouest en été 2003 (période du 20 juillet au 20 août). Sourc : R.Stöckly, http://bluemarble.ch/files/europe2003/lstday.diff.europe.png Elle a entraîné de l’ordre de 15 000 décès supplémentaires sur le territoire français (Figure 14) (~ 70.000 en Europe). Cet épisode a conjugué élévation de température et sécheresse, aggravant ainsi l’impact sur la biosphère. En 2010 une très forte canicule a secoué l’Europe de l’Est incluant la partie européenne de la Russie (au sens géographique), dont l’extension et l’amplitude dépassaient la vague de chaleur de 2003.

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Figure 14 - Evolution saisonnière de la mortalité en France (nombre de décès par jour) de 1999 à 2013. La vague de chaleur de l’été 2003 a été responsable d’environ 15 000 décès supplémentaires. Source: D. Rousseau

2.4 - Neige et glace A l’échelle de la planète l’impact du changement climatique récent sur la cryosphère (régions de neige et glace) est général. Il est particulièrement marqué en Hémisphère nord et plus nuancé en Hémisphère sud. Il est responsable de la diminution de la couverture neigeuse et de la banquise sur l’Hémisphère nord (Figure 15).

Figure 15 – Evolution : a) de la surface du manteau neigeux dans l’Hémisphère nord au printemps ; b) de l’étendue de la banquise arctique en été. Source: GIEC 2014 Il est également responsable du recul des glaciers et de la diminution des deux grandes calottes, l’Antarctique et le Groenland, dont le bilan annuel de leur masse est devenu négatif depuis le début des années 2000 (Figure 16).

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Figure 16 –Mesures relatives à la variation de la masse de glace (en gigatonne) par rapport à l’état de départ pris en 1991, moyennée sur l’ensemble des glaciers (rose), sur la calotte glaciaire du Groenland (vert) et sur la calotte glaciaire Antarctique (bleu). La perte de masse est exprimée en élévation du niveau marin sur l’échelle de droite (mm). Alors que le bilan total des glaciers est constamment négatif (régression des glaciers et diminution de leur masse de glace), celui des calottes glaciaires ne devient négatif que depuis le début des années 2000. Source: GIEC 2014 Qu’en est-il dans les Alpes de l’évolution de la couverture neigeuse et du recul des glaciers sur les dernières décennies ? 2.4.1 - Couverture neigeuse Dans l’hémisphère nord la régression de la superficie de la couverture neigeuse apparaît générale sur les dernières décennies. Aux moyennes latitudes, (et donc en Europe) sa fusion a été avancée d’environ deux semaines. Cette régression peut être le résultat de l’évolution de deux paramètres qui se combinent, précipitations et température. En effet, l’épaisseur de neige est liée d’une part à une température inférieure à 0°C et d’autre part à la quantité d’eau tombée sous forme de neige. Les données issues des différentes stations d’observation et en particulier de la station du Col de Porte, (Chartreuse, 1325 mètres d’altitude, une station emblématique des conditions climatiques de moyenne montagne dans les Alpes occidentales), indiquent clairement que, bien que fluctuant largement d’une année à l’autre, les précipitations sont en moyenne restées comparables ces dernières décennies, alors que les températures ont clairement augmenté (près de 2°C à cette station) (Figure 17).

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Figure 17- Station du Col de Porte (Chartreuse, 1325 mètres d’altitude). Evolution de 1961 à 2013 de la température moyenne, de la hauteur de neige moyenne (cm), et du cumul des précipitations (mm) entre le 1er décembre et le 30 avril. Source: Météofrance C’est donc un déficit de neige lié au réchauffement, et non pas une diminution des précipitations, qui explique la diminution de la couverture neigeuse. C’est le réchauffement qui, en moyenne, est responsable de la diminution de l’enneigement des stations de ski ces dernières décennies, et non la raréfaction des précipitations. Ce point est important car dans les simulations sur l’évolution future, si la tendance des précipitations varie selon les régions, l’augmentation de la température est bien cernée. 2.4.2 - Glaciers Contrairement à l’englacement (prise en glace de l’eau liquide à la surface des lacs ou des cours d’eau) et à l’enneigement (dépôt de la couverture neigeuse par le biais des précipitations), la dynamique des glaciers n’est pas une réponse directe au climat de l’année. Alors que l’englacement et l’enneigement, chaque année, partent d’une situation initiale immuable (pas de glace, pas de neige) et sont donc tributaires uniquement des conditions climatiques de l’année, la variation de longueur des glaciers, elle, intègre le climat passé. C’est pour cela que son interprétation en termes d’évolution climatique est plus complexe. En revanche, le bilan de masse annuel d’un glacier, qui est le résultat de l’accumulation de neige moins la perte au cours de l’année, est directement lié aux conditions climatiques annuelles. L’encart ci-joint détaille ce mécanisme, dont la compréhension permet de mieux saisir l’évolution à venir.

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xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Encart

La relation glaciers–climat

Comment répond le bilan de la masse d’un glacier aux variations climatiques? A nos latitudes tempérées, il répond au climat en combinant deux facteurs indépendants : les chutes de neige qui alimentent le glacier en hiver, et les flux d’énergie (gouvernés par la température et l’ensoleillement) qui font disparaître la glace en été. Un glacier est caractérisé par une ligne fictive appelée Ligne d’Equilibre en Altitude (LEA) qui sépare le glacier en deux zones. La zone supérieure, zone d’accumulation, est la région où la glace s’accumule en moyenne au cours de l’année. La zone inférieure, zone d’ablation, est celle où, en moyenne annuelle, la glace est évacuée. Cette disparition est le résultat de la fusion à nos latitudes, mais elle est renforcée par la sublimation dans les tropiques et par l’écoulement de la glace dans la mer aux hautes latitudes. La LEA, dépendant des précipitations et de la température, ne correspond pas forcément avec l’isotherme 0°C, et peut s’en éloigner jusqu’à plusieurs centaines de mètres en altitude selon le climat du pays. La position du front du glacier reste stable lorsque la masse de glace qui s’accumule annuellement est compensée par la masse de glace qui disparaît. Malgré le mouvement lent et perpétuel de la glace qui s’écoule du haut du glacier vers le bas et qui donne lieu aux chutes de séracs, la quantité totale de glace reste alors constante et le glacier garde le même volume : le front est stationnaire, le glacier est à l’équilibre. Quand un changement de climat survient un nouveau climat s’établit, engendrant une évolution du glacier vers un nouvel équilibre.

Imaginons que ce changement de climat se traduise, par exemple, par un réchauffement et, pour simplifier, qu’il soit instantané : le nouveau climat est stable, pas de période de transition, pas de réchauffement continu d’une année sur l’autre. L’élévation de température entraîne immédiatement une remontée de l’altitude de la LEA, ce qui signifie simplement que l’altitude à laquelle la glace fond est maintenant plus élevée. La superficie de la zone d’accumulation se trouve donc réduite, et celle de la zone d’ablation plus grande. Le bilan de la masse du glacier devient alors négatif : il perd plus de glace qu’il n’en gagne. Il recule donc : le front du glacier régresse et remonte en altitude. Au fur et à mesure de la remontée du front, d’année en année, la superficie de la zone d’ablation, et donc la quantité de glace qui disparaît en été, diminue, Elle diminue jusqu’à ce qu’elle soit égale à la quantité de glace accumulée en hiver au-dessus de la LEA. Le bilan annuel est alors à nouveau nul et la position du front du glacier redevient stable. Rétablir ce nouvel équilibre a pris du temps, plusieurs années, alors que le nouveau climat régnait déjà : l’évolution du front d’un glacier n’est donc pas la réponse immédiate à un changement climatique, il recule durant un certain temps après l’établissement du changement climatique jusqu’à ce que le nouvel équilibre soit atteint. Ce laps de temps varie selon l’importance du glacier ; dans le cas des grands glaciers il peut atteindre des dizaines d’années.

Quelle est actuellement l’altitude de la LEA ? Elle varie selon les différentes régions de la Terre, étant bien sûr particulièrement élevée dans les régions chaudes (équateur et tropiques) et s’abaissant progressivement vers les pôles. Dans la région équatoriale, par exemple en Irian Jaya (Papouasie occidentale), elle est située actuellement vers 5 000 m. Le sommet du plus haut massif de l’île, le Carstensz, culmine à 4 884 m. Tous les glaciers se trouvent donc en zone d’ablation et les glaciers de cette région qui, au début du 20ème siècle, occupaient des massifs convoités par les alpinistes, ont régressé à une allure impressionnante dans les dernières décennies : ils sont tous condamnés à disparaître très prochainement, et avec eux leurs archives. Dans les Andes tropicales, la LEA s’établit aux alentours de 5 100 m et les hauts sommets qui s’élèvent à plus de 6 000 m permettent encore à une zone d’accumulation de subsister. Dans les Alpes et les Pyrénées, elle est située en moyenne autour de 3 000 m. Ceci laisse disponible une zone d’accumulation dans les Alpes où les hauts sommets culminent au dessus de cette altitude ; ce n’est pas le cas dans les Pyrénées où les plus hauts sommets avoisinent 3 000 m. Dans cette chaîne de montagnes, les glaciers reculent inexorablement : leur surface, de plus de 40 km2 au début du 20e siècle, n’en occupait plus que 5 à la fin du même siècle.

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A l’échelle mondiale l’ensemble des glaciers est actuellement en régression : le bilan est depuis quelques décennies quasiment partout négatif. En Europe la fin du petit Age de Glace a été marquée par la régression des glaciers vers le milieu du 19ème siècle, une régression d’origine entièrement naturelle. Depuis l’impact du réchauffement anthropique s’est fait progressivement sentir et l’évolution du bilan de masse qui a pu être établi pour quelques glaciers européens depuis les années 1950 montre un retrait important des glaciers depuis les années 1980, une évolution commune à l’ensemble des glaciers mondiaux. Le suivi du bilan annuel de glace a été réalisé depuis le milieu du 20ème siècle pour 6 glaciers dans les Alpes. La Figure 18 montre l’évolution de ce bilan. L’évolution apparaît commune dans ses détails à l’ensemble de la chaîne.

Figure 18 – Evolution du bilan de masse de 6 glaciers dans les Alpes. En ordonnée est portée la masse de glace perdue cumulée d’année en année à partir des années 50. Cette perte en glace est exprimée en mètres d’eau liquide représentant l’épaisseur de la lame d’eau de glace fondue moyennée sur le glacier. Ainsi le glacier de Sarennes a perdu une quantité de glace entre 1949 et 2011, équivalant à une lame d’eau de 62 mètres d’épaisseur sur la surface du glacier. Source : C. Vincent

Alors qu’ils sont distants de plusieurs centaines de kilomètres, les 6 glaciers présentent une réponse similaire, indiquant par là qu’à l’échelle des Alpes européennes l’évolution du climat a un impact homogène sur l’ensemble des glaciers. La courbe indique une accélération de la fusion des glaciers aux alentours des années 80, tout comme l’ensemble des indicateurs climatiques marque à cette époque un changement important sur Terre (température, niveau marin, etc.). A titre indicatif, le petit glacier de St Sorlin situé dans le massif des Grandes Rousses, (pour lequel nous présenterons ultérieurement les résultats de simulations sur le futur), a perdu entre 1950 et 2010 une quantité de glace équivalant à une lame d’eau qui, recouvrant la totalité du glacier, serait d’une épaisseur de 40 mètres. La canicule de l’été 2003, quant à elle, a entraîné une diminution de l’épaisseur des glaciers qui, une fois moyennée sur l’ensemble du massif alpin, représente une lame d’eau de 3 mètres de hauteur.

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2.4.3- « Ecroulements » rocheux en montagne En région montagneuse des latitudes tempérées, une autre manifestation du réchauffement récent est la remontée en altitude de la limite du pergélisol, région où le sol demeure gelé en permanence. Dans les nouvelles zones ainsi soumises au gel et dégel au cours de l’année la cohésion de la roche est moins bien assurée, ce qui donne lieu à des éboulements de paroi (baptisés “écroulements” rocheux par les chercheurs de ce domaine), et des chutes de pierres devenues particulièrement importantes. Chutes de pierres et écroulements sont de plus en plus redoutés des alpinistes. L’augmentation de ces écroulements est particulièrement bien documentée dans la région de Chamonix, temple de l’alpinisme depuis de nombreuses années, où les documents anciens permettent de remonter au milieu du 19ème siècle. Une étude originale et quantitative a été réalisée dans le massif des Aiguilles de Chamonix par Ravanel et al. (2010). Le nombre d’écroulements augmente sans conteste en liaison avec le réchauffement des dernières décennies (Figure 19).

Figure 19 – a) Ecroulement de juin 2005 dans la façade ouest des Drus, Chamonix (Photo J. Malbert). b) Nombre d’écroulements observés par décennie dans la façade ouest des Drus et la façade nord des Aiguilles de Chamonix (barre orange) et variation de la température de l’air à Chamonix par rapport à la période 1951-1980 (courbe rouge). Source :L. Ravanel Suite au même mécanisme (réchauffement du pergélisol) les fondations de certains refuges, ainsi que celles d’observatoires de haute montagne, deviennent fragilisées.

2.5 - Océans Le réchauffement des dernières décennies se traduit sur les océans de deux manières différentes au niveau mondial : une montée progressive du niveau marin et un changement d’acidité des eaux de surface. Après la très forte montée des océans d’environ 120 mètres depuis la fusion des calottes glaciaires de l’hémisphère nord qui a pris place principalement entre 18 000 et 6 000 ans avant le présent, ce niveau s’est stabilisé autour du niveau moyen actuel depuis 3000 ans (à la précision des mesures près soit de quelques dizaines de cm). Mesurée par satellite depuis 1993, la montée du niveau marin moyenné sur la surface des océans apparaît régulière, d’environ 3 cm sur la dernière décennie. Elle est actuellement attribuée pour 1/3 à la dilatation thermique suite au réchauffement des eaux superficielles et pour 2/3 à la fusion des glaces. Elle s’inscrit dans la montée progressive du niveau marin mondial (retracée a partir de marégraphes et autres indicateurs) depuis le milieu du 19ème siècle (Figure 20).

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Figure 20 –Evolution du niveau moyen des océans par rapport à la moyenne 1900-1905 d’après quatre ensembles de données. Les données d’altimétrie par satellites ont commencé en 1993 (courbe rouge). Les autres ensembles de données sont alignés par rapport à 1993. Source: GIEC 2014 Sur les deux dernières décennies au cours desquelles a été mesurée l’acidité des eaux de surface des océans dans quelques stations marines, on note une baisse du pH de ces eaux, c’est-à-dire une augmentation de leur acidité sur l’ensemble de la planète. Légèrement basiques, elles ont vu leur pH diminuer de ~8.2 à ~8.1. Cette augmentation de l’acidité est le résultat de l’augmentation du CO2 atmosphérique qui est à son plus haut niveau depuis plusieurs millions d’année. La baisse du pH correspond à une augmentation de ~30% des ions H+ dans l’eau de mer. Cette acidification peut dans certaines régions fragiliser la fabrication des structures de carbonates du plancton, des coraux et des coquillages (tout comme le vinaigre dissout le calcaire). Elle peut également perturber la reproduction des poissons.

2.6 – Biosphère A l’échelle de la biosphère, on peut rassembler sous deux caractéristiques les perturbations apportées par le réchauffement des dernières décennies : • La première résulte de l’augmentation de la température moyenne en un lieu. Les zones de même température vont ainsi se déplacer vers le Nord en hémisphère nord. Un ordre de grandeur de cet effet sous nos latitudes consiste à dire qu’un réchauffement de 1°C se traduit par un déplacement de la zone considérée de l’ordre de 250 km vers le nord. En milieu montagnard, ce réchauffement se traduit par une remontée d’environ 150 mètres en altitude par degré de réchauffement. • La seconde résulte de la modification de la date des saisons avec, dans les moyennes et hautes latitudes, une fin de l’hiver et une arrivée du printemps plus précoces : le cycle de la vie est perturbé par la modification des dates du dégel et de la mise en végétation. A ces modifications, les espèces végétales et animales vont répondre (ou non) de plusieurs manières, conjuguant adaptation aux nouvelles température et saisonnalité, et migration (colonisation de nouveaux territoires). Nous donnons quelques exemples ci-dessous de ces modifications et de leurs conséquences. 2.6.1 - Impact de l’augmentation de la température moyenne A l’échelle mondiale, en ce qui concerne la migration vers le Nord, nous prendrons un exemple dans les océans, un milieu où l’impact du réchauffement sur la biosphère n’est pas entravé par les barrières (naturelles et humaines) qui cloisonnent les déplacements sur les continents. Des observations faites en continu en Atlantique nord entre 1958 et 2005 sur les

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aires de répartition des différents copépodes (petits crustacés à la base de l’alimentation des poissons) sont enregistrées dans la base de données, unique au monde, du « Continuous Plankton Recorder ». Le diagnostic s’impose : depuis la dernière partie du 20ème siècle les aires de répartition des copépodes adaptés aux eaux chaudes et tempérées s’étendent vers les hautes latitudes ; celles relatives aux espèces froides se rétractent vers le nord. Ce même type d’observation se répète pour les espèces de poissons, comme le montrent, par exemple, les rapports de l’ICES (International Council for the Exploration of the Sea). Ces observations faites à très grande échelle permettent d’appréhender l’ampleur des migrations qui répondent au réchauffement mondial récent. Et sur les continents ? De nombreux travaux existent rapportant la progression vers le nord de diverses espèces végétales sauvages, des fleurs des champs aux arbustes. Nous focaliserons notre attention sur les observations faites en Europe sur les zones d’habitat des animaux très mobiles : les oiseaux et les papillons. Une équipe de chercheurs a rassemblé les observations faites durant 18 ans sur 9490 communautés d’oiseaux et 2130 communautés de papillons. L’évolution des zones d’habitat montre que ces animaux se sont déplacés respectivement de 37 et 114 km vers le nord, alors que le réchauffement de 1°C sur ces régions correspond à un déplacement de ~250 km. Ces travaux publiés par V. Devictor et al. en 2012 dans Nature indiquent d’une part que oiseaux et papillons ne changent pas d’habitat à la même vitesse , les oiseaux affichant un large retard sur les papillons, et, d’autre part, qu’ils se déplacent avec un certain retard sur l’évolution climatique. « Si toutes les espèces d'un même écosystème se déplaçaient ensemble, ça ne poserait pas de problème. Mais là, tout est désorganisé et les espèces qui devraient interagir ne se trouvent plus au même endroit au même moment », explique V. Devictor, de l'Institut des sciences de l'évolution de Montpellier, qui a conduit cette étude.

Arrêtons-nous maintenant sur le milieu montagnard en pointant une particularité qui, en cas de changement climatique, le distingue des autres : sa richesse en biodiversité (en Europe, l’environnement alpin couvre seulement 3% de la surface, et cependant près de 20% de toutes les plantes vasculaires natives d’Europe peuvent y être trouvées). Deux caractéristiques peuvent y contribuer. Tout d’abord si en plaine, lors d’un réchauffement de 1°C, il faut parcourir quelques centaines de kilomètres ( de l’ordre de 250 km) vers le nord pour retrouver la température initiale, il ne faut se déplacer que d’une centaine de mètres (de l’ordre de 150 mètres) en altitude en montagne. Le milieu montagnard apparaît donc comme un milieu propice à une adaptation plus rapide que la plaine, car il dispose de niches écologiques beaucoup plus proches les unes des autres. L’autre caractéristique est liée à la météorologie : les massifs montagneux par leur relief favorisent la formation de nuages et le dépôt de pluies sur leurs pentes. Ce sont donc des milieux souvent bien arrosés. En conséquence, ces milieux apparaissent à priori privilégiés pour mieux conserver leur biodiversité en cas de changement climatique. Peut-être la distribution de la biodiversité sur Terre portée sur la carte Figure 21 est-elle en rapport avec cette qualité ?

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Figure 21 – Carte de la répartition de la biodiversité caractérisée par le nombre d’espèces de plantes vasculaires par km2. Ce nombre varie selon l’échelle de couleur de moins de 100 (blanc, calottes glaciaires) à plus de 5000 (rouge). Source : Barthlott et al. 2013. Cette carte montre tout d’abord que, comparé aux moyennes et hautes latitudes, c’est dans la bande de latitude située entre les tropiques que la biodiversité est la plus grande, une bande de latitude où les variations de température sont les plus atténuées en cas de changement climatique (voir Partie 1). Dans cette bande, les régions qui possèdent la biodiversité la plus élevée du monde sont clairement les régions montagneuses, régions où l’adaptation à un nouveau climat, (que ce soit un réchauffement ou un refroidissement) apparaît être la moins entravée, et donc les extinctions plus atténuées, comme nous venons de le suggérer. Bien sûr les mécanismes en jeu dans la biodiversité sont multiples et complexes et les remarques précédentes, bien simplistes. Il n’empêche que les régions montagneuses apparaissent avoir des atouts certains lors des grands changements climatiques. En cas de réchauffement un désavantage cependant : en remontant en altitude les territoires se rétrécissent pour finir par disparaître. Ainsi les flores qui sont adaptées au températures les plus basses, qui comportent des flores reliques des grands climats froids passés, se trouvent dans les étages les plus hauts et sont vouées à disparaître en cas de réchauffement important. Cette richesse en biodiversité est cependant affectée en cas de changement climatique et les avantages du milieu montagnard ne doivent pas occulter sa fragilité en cas de changement climatique rapide comme l’actuel (et le futur, voir Partie 3). En revanche choisir un développement futur qui sauvegarde cette richesse particulièrement élevée (c’est-à-dire opérer un choix du scénario climatique futur limitant le réchauffement) devient un enjeu fort. Ces dernières décennies ont vu un grand nombre d’observations, de programmes d’études et d’observatoires sur le déplacement des especes en altitude, études qui concernent tant la flore que les animaux. Nous citerons ici juste le cas d’un insecte dont les déplacements sont bien étudiés, celui de la chenille processionnaire qui progresse à la fois vers le nord et vers les sommets. Ce cas est un exemple classique de la relation entre changement climatique et expansion de l’habitat. Avant les années 1990, les températures d’hiver agissaient comme une

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barrière au sud du bassin parisien. Lorsque cette barrière tomba lors des années 90, l’expansion de la chenille processionnaire démarra vers le nord et son habitat progressa de 87 km entre 1972 et 2004, alors que la température hivernale augmentait de 1,1°C dans cette région. Depuis le commencement des années 90, sa vitesse d’avancée vers le nord a été de 5,6 km par an. Deuxième conséquence du réchauffement, sa montée en altitude est bien documentée dans les Alpes et le Massif Central. Les suivis réalisés dans les Alpes italiennes montrent que sa progression vers les sommets, liée au réchauffement, varie entre 7 et 3 mètres par an, dépendant de l’exposition du versant (sud ou nord) .

Tout comme la chenille processionnaire du pin, de nouveaux hôtes s’invitent sur de nouveaux territoires plus au nord, profitant des hivers plus doux : les parasites et les vecteurs de maladie.

2.6.2 Avancée du printemps - Désynchronisations dans les écosystèmes L’avancée de l’arrivée du printemps se traduit par une avancée de la date d’apparition des bourgeons, ainsi que des dates de floraison et de fructification. Les travaux sont nombreux relatant de telles observations. En France, cette avancée est de l’ordre de deux à trois semaines sur les dernières décennies ; nous nous limiterons à illustrer cette avancée par une conséquence qui en résulte: l’avancée de la date de début des vendanges (Figure 22).

Figure 22 – Evolution des dates de début des vendanges pour les appellations d’origine contrôlée Châteauneuf du Pape et Tavel sur la période 1945 - 2012. Source : Inter Rhône. Terminons en mentionnant les disfonctionnements qui apparaissent dans les écosystèmes et qui résultent de l’avancée rapide de la saison printanière, une avancée à laquelle les différentes espèces ne répondent pas avec la même rapidité, ou même parfois sont dans l’incapacité de répondre. L’avancée du printemps (environ 2 semaines aux moyennes latitudes nord) entraîne souvent un décalage entre le pic des ressources et la période de naissance dans le monde animal où la demande de ressource est particulièrement importante. Ce mécanisme de désynchronisation à l’intérieur d’un écosystème se décline de nombreuses façons. Dans les régions arctiques, il se manifeste par l’avancée de la fusion de la banquise, et de la chaîne alimentaire qui y est reliée (par exemple plancton , phoques, ours blancs). Dans les lacs, cela pourra être l’avancée de la mise en place de la couche d’eau plus chaude en surface, où peuvent alors se développer les premiers chaînons de l’écosystème. Enfin à nos latitudes il existe différents exemples illustrant cette désynchronisation où l’avancée de la mise en végétation est à l’origine de ce décalage. Citons-en juste deux : la relation oiseau/chenille/végétation et le cas des chevreuils et bouquetins, habitants de nos forêts et montagnes.

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L’exemple classique de ce décalage est celui de la mésange, des chenilles et des bourgeons de chêne. Dans certaines régions les mésanges n’ont pas modifié leur date de ponte, alors que les chenilles dont les oisillons se nourrissent, éclosent 2 semaines en avance, et que les bourgeons, dont ces chenilles se nourrissent, s’ouvrent avec seulement une semaine d’avance. Ces décalages, qui résultent de l’avancée du printemps, pénalisent dans ce cas à la fois le développement des chenilles et celui des oisillons, les premières éclosant en avance sur la ressource alimentaire, les seconds, en retard. Ces décalages varient selon les régions : dans certaines régions de l’Europe le calendrier de la ponte des mésanges s’avance, atténuant le décalage initial entre ressource et reproduction. Dans le cas des chevreuils, la période de mise bas n’a pas changé malgré l’avancée continue du printemps depuis 27 ans, soulignent le CNRS, l'INRA (Institut national de la recherche agronomique) et l'Office national de la chasse et de la faune sauvage (ONCFS). Elle survient maintenant environ 2 semaines après l’apparition en forêt des jeunes pousses dont se nourrissent les chevreuils et dont ont particulièrement besoin les femelles allaitantes. Ceci entraîne une augmentation, bien observée, de la mortalité des faons. Par contre le réchauffement semble profiter au bouquetin au vu de la croissance de leurs cornes, qui est un indicateur de vitalité. Ainsi, si certaines espèces souffrent du réchauffement, d’autres en profitent. L’adaptation à un changement de calendrier est d’autant moins pénalisante pour les différents acteurs d’un écosystème que ce changement est lent, leur permettant ainsi de rétablir progressivement une synchronisation entre eux. Or ,l’évolution climatique des dernières décennies apparaît rapide et continuera sur le même rythme dans les prochaines décennies.

2.7 - Agriculture Dans ce domaine de nombreux impacts du réchauffement des dernières décennies sont observés. Résultat de l’avancée du printemps, on note par exemple une floraison arboricole prématurée, un allongement de la période de végétation du vignoble, et des changements dans d’autres cycles naturels de la flore.. Concrètement cela se traduit par une avancée des dates de vendange (Figure 22), des récoltes et des semis. En moyenne on constate une avancée de 2 à 3 semaines depuis les années 1950. Mais quel impact a le réchauffement sur les rendements ? L’impact du réchauffement sur l’agriculture est évoqué dans le rapport du GIEC 2014 (Groupe II). C’est la première fois qu’un rapport du GIEC accorde une aussi grande importance à l’impact du changement climatique sur le secteur agricole en général et sur le rendement des cultures en particulier. Nous citons ici les propos de J.-F. Soussana, « On y montre notamment que le changement climatique a déjà eu un tel impact que, depuis 1980, le rendement du blé a baissé en moyenne de 2% par décennie à l’échelle mondiale, et celui du maïs de 1%. Dans certaines régions, les rendements ont continué a augmenter en valeur absolue durant ces trente dernières années, grâce aux progrès de l’agronomie et de la génétique. Mais dans d’autres, en France par exemple, ils ont eu tendance à stagner et l’on estime que de 20 à 60% de cette stagnation est due au changement climatique, notamment aux sécheresses et aux températures élevées à partir de la floraison. .......On a ainsi découvert que la progression des rendements du blé et du maïs est freinée par des températures élevées. Cette analyse a été corroborée par des expériences et par la modélisation : à partir de 25°C à 30°C, la quantité de grain par épi diminue et la composition des grains change, ce qui altère la qualité de l’amidon. Les épisodes climatiques extrêmes de la dernière décennie ont eu un impact prononcé sur le secteur agricole. Ainsi la canicule et la sécheresse de l’été 2003 ont entraîné une réduction de la production de 20% à 30% selon les cultures en France (20% blé 30% maïs, 60% fourrage, ndlr). En Russie, la vague de chaleur de 2010 a fait baisser la

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production d’un tiers par rapport aux prévisions initiales. Ces deux évènements extrêmes étaient sans précédent depuis l’année 1500 » (J.-F. Soussana, la Recherche, octobre 2014). Cette évolution est résumée ainsi dans le GIEC 2014 (Groupe 2), dont nous donnons une traduction : « Les impacts du changement climatique ont conduit à des changements dans le rendement des récoltes, les diminuant en moyenne, bien que parfois les augmentant dans les moyennes et hautes latitudes ». Penchons-nous maintenant sur l’évolution future envisagée.

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Partie 3 – Le changement climatique au cours du 21 ème siècle

3.1 - Deux échelles de temps : deux perspectives Sur le 21ème siècle deux échelles de temps sont considérées : le futur proche (les prochaines décennies), et la fin du siècle (Figure 23).

Figure 23– Simulation de l’évolution de la température moyenne à la surface du globe de 1950 à 2100. En noir : simulation sur la période historique ; en couleur: simulations dans le cas des deux scénarios RCP2.6 et RCP8.5. Les nombres portés sur la figure indiquent le nombre de modèles ayant participé à chaque expérience. A droite sont indiqués les températures moyennes sur la période 2080-2100 pour les différents scénarios RCP. GIEC 2014 Jusque vers 2030 la trajectoire climatique est largement fixée, et ceci, quels que soient les scénarios économiques suivis dès à présent (émissions de gaz à effet de serre maîtrisées ou non) : le réchauffement à l’échelle planétaire est quasiment le même. Par contre, à partir du milieu du siècle, l’effet des choix économiques actés dès maintenant se fait de plus en plus sentir . Ces trajectoires commencent à diverger et, selon le choix fait par la société, le réchauffement moyen peut atteindre +5°C à la fin du siècle et conduire à une situation dramatique pour l’humanité. Dans un premier temps regardons l’évolution des températures et des pluies, puis nous pointerons quelques conséquences, avec illustrations régionales.

3.2 - Température La simulation de l’évolution de la température moyennée sur l’ensemble de la surface terrestre est présentée pour quelques scénarios sélectionnés du GIEC 2007 (Figure 6) et du GIEC 2013 (Figure 7). Ces scénarios sont fixés principalement par les émissions de gaz à effet de serre, bien qu’ils tiennent aussi compte des autres facteurs liés aux activités humaines. 3.2.1 - Sur la première partie du siècle Les deux Figures 6 et 7 nous racontent la même histoire. Quel que soit le scénario envisagé, le réchauffement global (c’est-à-dire moyenné sur la surface de la Terre) envisagé sur les prochaines décennies est comparable au réchauffement enregistré sur les dernières décennies. Il est de l’ordre de 1°C au cours de la première moitié du 21ème siècle. Ce réchauffement a été simulé à l’échelle de l’Europe dans le projet européen ENSEMBLE à partir de modèles régionaux (complémentaires des modèle globaux, prenant différemment en

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compte les particularités régionales). La Figure 24 (gauche) montre la répartition du réchauffement moyenné sur la période 2016-2035 comparé à la période 1986-2005 pour le scénario intermédiaire A1B en été et en hiver (ceci correspond donc à un réchauffement qui se déploie sur 30 ans, les valeurs étant moyennées sur 20 ans). Il est de l’ordre du degré sur la France en été et reste du même ordre pour le sud est de la France en hiver.

Figure 24 – Projection à l’échelle européenne du changement pour la période 2016-2035 comparé à la période 1986-2005 (scénario A1B). A gauche : évolution de la température saisonnière (°C) ; à droite, des précipitations (%) (sur ces deux dernières cartes les pointillés indiquent les régions où l’ensemble des modèles est en accord sur le signe de l’évolution). Haut : en été ; bas : en hiver. Simulations réalisées dans le cadre du projet européen ENSEMBLE. Source : GIEC 2014 Il résulte de ces simulations une première conséquence : le réchauffement envisagé pour les prochaines décennies, quel que soit le scénario économique choisi, est comparable à celui que nous venons de constater sur les dernières décennies, d’où l’intérêt de bien analyser les impacts du réchauffement récent. Cependant les impacts futurs s’ajoutent aux précédents, et peuvent en amplifier les conséquences. Concluons avec le GIEC 2014 (Groupe II) sur ces prochaines décennies : « Même dans le cas d’une augmentation de la température globale (c’est-à-dire moyennée sur la planète) limitée à +2°C par rapport à l’époque préindustrielle (c’est à dire dans le cas du scénario d’émission le plus modéré, Ndlr), les simulations montrent que, dans les prochaines décennies, le climat de l’Europe différera nettement du climat actuel. »

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3.2.2 - Vers la fin du siècle Les trajectoires climatiques commencent nettement à diverger à partir du milieu du siècle. La différence devient importante entre les scénarios de forte maîtrise des émissions (scénarios B1 et RCP 2.6), et les scénarios de continuation de la trajectoire actuelle d’émission (tels A2 et RCP 8.6). La répartition sur Terre du réchauffement atteint vers la fin du siècle a été présentée Figure 8 pour les deux scénarios d’émissions basses (RCP2.6) et élevées (RCP8.5). Dans le cas de ce dernier scénario le réchauffement moyen de 2000 à 2100 atteint +4°C (soit +5° depuis le milieu du 19ème siècle, début de la révolution industrielle). Citons pour terminer ce résumé des simulations faites par les modèles français dans le cadre du rapport d’experts coordonné par J. Jouzel sur le climat de la France au 21ème siècle (voir présentation ci-dessous §3.5.1) : si les politiques de réductions des émissions demeurent, au niveau mondial, sur leur trajectoire actuelle (cas du scénario RCP8.6), la France métropolitaine connaîtra pour la période 2071-2100 des étés plus chauds de 2,6 à 5,3°C que la normale actuelle, des excès de plus de 5°C n’étant pas à exclure pour le Sud-Est.

3.3 - Canicules Nous avons vu précédemment (Figure 11) que le réchauffement s’accompagne automatiquement d’un déplacement de la courbe de distribution des températures vers les hautes valeurs. Ceci implique qu’en été, les canicules telles que nous les avons connues dans le passé récent vont devenir plus fréquentes et que nombre d’entre elles seront plus marquées. La courbe portée Figure 25 illustre ce point.

Figure 25 - Historique de la température estivale en France sur la période 1880-2003. En couleur : simulation faite en 2004 par les deux modèles français du CNRM et de l’IPSL de l’évolution de cette température dans le cadre du scénario climatique A2 (gauche) et B1( droite). Voir la définition de ces scénarios Figure 6. Elle représente l’évolution des températures estivales en France jusqu’à la fin du 21ème siècle dans deux scénarios distincts (A2 et B1) ; la simulation est réalisée par deux modèles différents (courbes rouge et verte) et tient compte de la fluctuation naturelle d’un été à l’autre. Cette fluctuation est l’équivalent de la largeur de la courbe en cloche de la distribution de la température (voir Figure 11). Elle illustre clairement que la température que la France a connue durant la canicule de l’été 2003, devient une température courante en été vers les années 2070 dans le cas du scénario futur A2. Cette augmentation des épisodes de vagues de chaleur en été, associée aux épisodes de sécheresse plus marqués sur le sud de l’Europe suite au réchauffement (voir ci-dessous), conduirait à des situations particulièrement délicates pour le rendement agricole (voir ci-dessous).

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3.4 - Précipitations Le réchauffement envisagé se répercute sur le cycle de l’eau à l’échelon mondial comme l’illustre la Figure 26 avec des conséquences qui touchent particulièrement le bassin méditerranéen et le sud de l’Europe.

Figure 26– Schéma de la modification du cycle de l’eau sur Terre dans un scénario de réchauffement climatique avec indication des tendances des différentes bandes de latitude à devenir soit plus humides (bleu), soit plus sèches (rouge). Source : GIEC 2014. Cette figure indique les grandes tendances que subit ce cycle en cas de réchauffement climatique. Avant de la commenter rappelons que les latitudes, en moyenne, ne sont pas égales devant la quantité de pluie reçue annuellement. Trois bandes de latitude sont bien arrosées : la zone équatoriale et les deux zones (nord et sud) des moyennes latitudes. C’est dans cette zone que se situe l’Europe. Les deux ceintures tropicales (nord et sud) sont, quant à elles, particulièrement arides: c’est là que sont situées les grandes zones désertiques sur les continents. Quelles sont les principales tendances de l’évolution des pluies sur ces régions en cas de réchauffement ? Principalement deux traits se dégagent. Tout d’abord les caractéristiques des grandes ceintures sont intensifiées avec augmentation des pluies dans les zones bien arrosées, en particulier sur la zone équatoriale, et avec, en revanche, diminution des pluies sur les zones arides. A cela s’ajoute une extension/translation des ceintures vers les pôles : l’influence de la ceinture aride qui règne sur le Sahara s’étend plus au nord, sur le bassin méditerranéen. C’est la combinaison de ces deux traits qui se dégage sur la Figure 26. Où le déficit des pluies sera-t-il le plus marqué sur la surface terrestre? Sur la région centrée sur le bassin méditerranéen (zone portée en rouge), qui englobe l’Afrique du nord et le sud de l’Europe. De façon moindre c’est également le sort de la région américaine située à la même latitude, sud des Etats-Unis/nord Mexique. C’est aussi cette même tendance que raconte la Figure 8 qui montre la répartition sur Terre des modifications attendues en fin de siècle, dans le cas des deux scénarios RCP2.6 et RCP8.5. Focalisons-nous sur le scénario le plus élevé, où les tendances sont plus marquées. Là encore, la région la plus perturbée sur Terre est la zone qui s’étend sur le nord de l’Afrique

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et le sud de l’Europe, région centrée sur la bassin méditerranéen, région qui est marquée par une nette diminution des pluies. Le sud de l’Europe reçoit moins de précipitation, alors que le nord en reçoit plus. La France apparaît à cheval sur ces deux tendances. Bien que les simulations présentent de larges incertitudes, et que, en particulier, cette zone de transition entre plus de précipitations au nord et moins au sud ne puisse être établie avec précision par les simulations, le sud de la France et le bassin méditerranéen appartiennent définitivement aux régions où les pluies diminuent en été. C’est aussi la tendance qui est montrée par les simulations du projet européen ENSEMBLE (Figure 24) relatives aux prochaines décennies. Ainsi dans l’ensemble des modélisations une tendance se dessine vers des sécheresses plus longues et plus intenses dans la région sud-Europe . « Regional and global climate simulations project (medium confidence) an increase in duration and intensity of droughts in central and southern Europe and the Mediterranean up until the UK »(GIEC 2014, Groupe II). Concluons en citant J.Jouzel (le Monde, oct 2014). « ...dans le cas d’un scénario de fortes émissions, c’est-à-dire celui que nous suivons actuellement, nos résultats suggèrent que nous allons vers des sécheresses que nous n’avons jamais connues auparavant. C’est d’autant plus sérieux que certaines régions du sud de la France connaissent déjà des problèmes d’accès à l’eau » .

3.5 - Neige et glace en montagne La régression de la couverture neigeuse et des glaciers est envisagée à l’échelle mondiale dans tous les types de scénario. Focalisons-nous sur les simulations de cette évolution en France, dans les Alpes. 3.5.1 - Evolution de la couverture neigeuse dans les Alpes française s Le Ministère du Développement Durable a sollicité, en 2010, l’expertise de la communauté française des sciences du climat afin de produire une évaluation scientifique des conditions climatiques de la France au 21ème siècle. Le Dr Jean Jouzel a été chargé de diriger cette expertise, réalisée par des chercheurs du CNRS/INSU/IPSL et LGGE, de Météo-France, du BRGM, du CEA, du CETMEF et du CNES. Cette expertise a donné lieu aux rapports disponibles sur le site de l’ONERC « Climat de la France au XXIe siècle ». Nous nous appuierons sur le rapport relatif aux “Scénarios régionalisés de la France au 21ème siècle” (http://www.developpement-durable.gouv.fr/Volume-2-Scenarios-regionalises), en particulier sur les résultats obtenus dans le cadre du projet SCAMPEI relatif aux « Scénarios Climatiques Adaptés aux zones de Montagnes : Phénomènes extrêmes, Enneigement et Incertitudes » mis à disposition fin 2011, en présentant ci-dessous une sélection des résultats obtenus sur l’évolution de l’enneigement. Le projet SCAMPEI présente les diagnostics de changement climatique au cours du 21ème siècle sur la France, ainsi que sur les Alpes, dans un futur proche (2030) et un futur plus lointain (2080). Ces résultats sont disponibles sur le site http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/. Les simulations sont faites en utilisant indépendamment les trois nouveaux modèles français, ceux du CNRM, (Centre National de Recherches Météorologiques de MétéoFrance), de l’IPSL (Institut Pierre Simon Laplace) et du LGGE (Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement). Elles sont relatives à l’évolution de la température, des précipitations (pluie et neige) et des vents. Ces modèle permettent de simuler l’évolution de variables météorologiques traduites sous forme de quatre groupes d’indices : (i) des indices météorologiques (T minimale diurne, T maximale diurne, vent moyen, vent maximum, humidité spécifique, précipitation pluvieuses, rayonnement infrarouge descendant,

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rayonnement solaire descendant), (ii) des indices nivologiques (précipitation, hauteur de neige, durée d’enneigement) , (iii) des indices d’extrêmes (température la plus chaude, la plus froide, canicules : nombre de jours, jours de gel, pluie intense, durée de sécheresse, vent le plus fort) (iv) des indices nivologiques en fonction de l’altitude (hauteur de neige, durée d’enneigement) calculés entre 900 m et 2400 m. C’est sur ces deux derniers indices, hauteur de neige et durée d’enneigement, que nous nous focaliserons à titre d’illustration. Les résultats des simulations sont présentés sous forme de cartes qui montrent l’évolution de l’indice choisi entre la période de référence (les années 1970 où les concentrations de gaz à effet de serre sont ceux de la période 1961-1990) et les périodes ciblées: d’une part le futur proche, résultats centrés en 2030, et d’autre part le futur plus lointain (2080). L’évolution est présentée en pourcentage par rapport aux années 1970. Les indices étudiés sont obtenus pour chacun des différents massifs considérés, pour une saison donnée ou sur l’année. Ils sont ensuite moyennés sur la période classique de 30 ans (afin de supprimer les fluctuations annuelles). Pour quels scénarios climatiques l’évolution est-elle simulée ? Trois scénarios climatiques envisagés qui sont décrits dans le GIEC 2007, les scénarios B1, A1B et A2. (voir Figure 6). Seul le scénario A1B est simulé par les 3 modèles à la fois. Il correspond à une augmentation de la température moyenne mondiale de 2,8°C en 2100. Les Figures 27 à 30 montrent l’évolution de la « Hauteur de neige » et celle de la « Durée annuelle d’enneigement », sous forme de cartes couvrant le massif alpin découpé par régions. Ces cartes ont été construites pour trois altitudes différentes (1200 mètres, 1800 mètres et 2400 mètres) et à différentes saisons ainsi qu’en moyenne annuelle. Nous avons choisi pour illustration l’altitude intermédiaire de 1800 mètres ainsi que la saison du printemps pour la « Hauteur de neige » , la « Durée annuelle d’enneigement » étant par définition annuelle. Avant de détailler l’évolution des deux grandeurs choisies, remarquons que les trois modèles, dont les résultats peuvent être comparés pour le scénario A1B, donnent une évolution comparable sur l’ensemble du massif. Evolution de la « Hauteur de neige » Cet indice représente l'épaisseur moyenne de neige au sol sur une saison. Dans un futur proche (horizon 2030), la couverture neigeuse au printemps diminue de 50% au nord, alors qu’au sud, sans surprise, sa diminution est plus forte et atteint de l’ordre de 90% (Figure 27).

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Figure 27- Evolution de la hauteur de neige (portée en %) au printemps à une altitude de 1800 m dans les trois scénarios A1B, A2, B1, simulée par le modèle du CNRM. L’évolution est simulée entre les années 1970 et un futur proche (2030). Source : CNRM-Météofrance A échéance plus lointaine (2080), la même tendance nord-sud se dégage, la diminution atteignant 70%-80% au nord, et dépassant 90% au sud (disparition quasi complète) (Figure 28).

Figure 28 - Evolution de la hauteur de neige (portée en %) au printemps à une altitude de 1800 m dans les trois scénarios A1B, A2, B1, simulée par le modèle du CNRM. L’évolution est simulée entre les années 1970 et la fin du siècle (2080). Source : CNRM-Météofrance L’écart entre les indices donnés par les trois modèles est en moyenne de quelques %, atteignant au plus 10% dans les régions sud. En conclusion, la « Hauteur de neige » diminue aux cours des décennies futures, cette diminution s’amplifiant du nord vers le sud, que ce soit à court ou à long terme, et que ce soit en hiver, au printemps, ou en automne. site http://w Eww.cnrm.meteo.fr/scampei/cen/html/HS1800AMJA.html http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/cen/html/HS1800AMJB.html Evolution de la « Durée annuelle d’enneigement » Cet indice est donné par le nombre moyen de jours par an où la hauteur de neige au sol dépasse 5 cm ; il est donc, par construction, annuel. A l’horizon 2030, les simulations montrent une diminution allant de 10% au nord, à 40% au sud (Figure 29). L’écart entre les indices donnés par les trois modèles est en moyenne de quelques %, et peut atteindre 15% dans le sud.

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Figure 29 - Evolution de la durée annuelle d’enneigement (portée en %) à une altitude de 1800 m dans les trois scénarios A1B, A2, B1, simulée par le modèle du CNRM. L’évolution est simulée entre les années 1970 et un futur proche (2030). CNRM-Météofrance A l’horizon fin de siècle (2080), la diminution est de 20-30% au nord, et atteint 60-75% au sud (Figure 30). En conclusion, à court comme à long terme, la durée annuelle d’enneigement diminue, cette diminution s’amplifie du nord au sud, et pour certaines régions du sud l’enneigement tend à disparaître à long terme.

Figure 30 - Evolution de la durée annuelle d’enneigement (portée en %) à une altitude de 1800 m dans les trois scénarios A1B, A2, B1, simulée par le modèle du CNRM. L’évolution est simulée entre les années 1970 et la fin du siècle (2080). CNRM-Météofrance site http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/cen/html/N01800ANNA.html http://www.cnrm.meteo.fr/scampei/cen/html/N01800ANNB.html 3.5.2 - Evolution des glaciers dans les Alpes françaises Deux études scientifiques sont présentées ci-dessous illustrant l’évolution envisagée. Selon qu’un glacier est grand ou petit, il ne répond pas avec la même rapidité au changement climatique. Aussi nous donnons deux exemples : le cas d’un petit glacier, le glacier de St Sorlin dans le massif des Grandes Rousses, et le cas de la Mer de Glace dans le massif de Chamonix, exemple type d’un grand glacier.

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Evolution du glacier de St Sorlin Ces travaux ont été publiés par E. Le Meur et al. en 2007, dans le journal d’EPSL. Le modèle utilisé simule l’évolution de l’épaisseur de la glace vers le milieu du 21ème siècle dans le cas du glacier de St Sorlin, dont la répartition est simulée Figure 31 en 2004.

Figure 31 - Modélisation de l’état du glacier de Saint Sorlin en 2004. L’épaisseur de glace est indiquée par l’échelle de couleur graduée en mètres. Source : E.Lemeur et al. (2007)

Dans le scénario B1 (voir Figure 6), le réchauffement global (c’est à dire moyenné sur la surface de la planète) est de 1,6°C en 2100 par rapport à 2000. Rappelons que ce scénario est le scénario d’évolution le plus modéré, et qu’actuellement nous nous dirigeons vers les scénarios les plus élevés. La simulation présente l’état du glacier successivement en 2040 et en 2060 (Figure 32).

Figure 32– Simulation de l’état du glacier de Saint Sorlin en 2040 et 2060 dans le cadre du scénario climatique B1. L’épaisseur de glace est indiquée par l’échelle de couleur en mètres. L’évolution du volume de glace est représentée par la courbe rouge. Source : E.Le Meur et al. (2007)

Bien que le scénario de réchauffement soit le plus faible envisagé, la régression du glacier conduit à sa disparition. Evolution de la Mer de Glace Que se passerait-il si le climat ne se réchauffait plus ? Le front des glaciers s’arrêterait-il de reculer ? L’étude suivante est faite sur la Mer de Glace qui fait partie des grands glaciers alpins (Figure 33).

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Figure 33– La Mer de glace, Massif de Chamonix. Les lignes rouges indiquent les sections où est calculé le changement d’épaisseur dans les travaux publiés par C. Vincent et al. (2014). Elle apporte un éclairage plus complet sur l’évolution envisageable des grands glaciers dans nos contrées. L’étude suivante a été publiée par C. Vincent et al. (Annals of Glaciology, 2014). Les chercheurs vérifient tout d’abord que le modèle retrace bien les stades de régression observés ces dernières décennies ; puis, pour l’avenir, trois scénarios sont étudiés. Dans le premier scénario le climat actuel n’évolue pas : le réchauffement en cours s’arrête. Dans les deux autres scénarios le climat local continue à se réchauffer, de 0,02°C par an dans le second scénario et de 0,04°C par an dans le troisième. Ce réchauffement n’est pas directement comparable avec les scénarios relatifs à l’échelle mondiale (Figures 6 et 7) car il est local, alors que les scénarios habituellement répertoriés présentent le réchauffement moyen global, où la température est moyennée sur la surface de la planète. On peut cependant noter qu’un réchauffement de +0,04°C par an, en cas de réchauffement continu, entraîne à la fin du 21ème siècle un réchauffement local de +4°C local. Les évolutions simulées sont présentées Figures 34 pour 2020, 2030 et 2040.

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Figure 34 – Haut : Simulation de l’épaisseur et du front de la Mer de Glace en (a) 2020, (b) 2030 et (c) 2040 dans les trois scénarios suivants: un climat constant, un réchauffement de +0,02°C par an (ligne jaune) et de +0,04°C par an (ligne rouge). L’échelle de couleur va de 0 à 300 m. Bas : Simulation de la longueur de la Mer de Glace en mètres. Données historiques : points noirs ; simulation dans chacun des scénarios : pointillés noirs, jaunes et rouges. La régression à partir des années 2010 reste comparable dans les trois scénarios, de l’ordre du kilomètre en 2035. Source : C. Vincent et al. (2014) Le modèle montre que le recul du front du glacier est comparable dans les trois scénarios et que sous les conditions climatiques actuelle la Mer de Glace continuera à régresser fortement dans les prochaines décennies, reculant de 1200 m d’ici 2040. La régression est comparable, que le climat actuel reste constant (pas de réchauffement) ou qu’il se réchauffe régulièrement de +0,02°C ou de +0,04°C par an. Le fait que la régression qui se manifestait dans les dernières décennies continue, alors que la température actuelle reste constante (scénario 1), résulte du fait que le glacier n’a pas atteint son état d’équilibre à l’heure actuelle suite au réchauffement des dernières décennies ; le bilan actuel est négatif, (le glacier perd chaque année plus de glace qu’il n’en accumule) et le recul continue tant que l’équilibre n’est pas atteint. Le réchauffement supplémentaire des décennies futures ne modifie que peu son bilan de masse actuel, largement déficitaire. Ce mécanisme est explicité dans l’encart « La relation glacier-climat ». Ainsi, dans le cas d’un grand glacier, les décennies futures sont marquées par une régression du front du glacier qu’on peut estimer comparable, qu’il y ait réchauffement ou que le climat actuel soit stabilisé. Les petits glaciers, quant à eux, réagissent plus rapidement aux modifications du climat.

3.6 – Océans Nous ne nous attarderons pas sur l’acidification des eaux de surface de l’océan (mesurée par la diminution de son pH), qui est directement reliée à l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère. Dans le scénario d’émission RCP8.5, le pH de l’eau de mer qui était en moyenne de 8,2 avant les émissions anthropiques, (et qui est actuellement de 8,1, début du 21ème siècle), atteindra en 2100 une valeur nettement plus basse sur l’ensemble de la planète, allant de la valeur de 7.8 aux tropiques à 7.6 dans l’océan Arctique. Les études in situ menées sur les coraux par l’équipe de K.Fabricius (Nature Climate Change, 2011) dans une île de Papouasie – Nouvelle Guinée, où les émissions volcaniques sous-marines de CO2 acidifient

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progressivement le milieu passant d’un pH de 8,1 à 7,4, montrent la diminution progressive du développement des coraux, ceux-ci ne survivant plus à partir d’un pH de 7,7. Quelles sont les projections sur l’élévation du niveau marin ? La montée moyenne du niveau des mers entraînée par l’élévation de la température moyenne est due à la dilatation thermique de la couche de surface, et à la fonte des glaces stockées sur les continents. Si le mécanisme de dilatation thermique et de fonte des glaciers est assez bien cerné, ce n’est pas le cas de celui contrôlant la fonte des calottes glaciaires (Groenland et Antarctique). Ce mécanisme est complexe et met en particulier en cause l’impact du réchauffement de l’océan qui borde les calottes glaciaires et accélère les émissions de glace dans la mer. Ce mécanisme est actuellement mal pris en compte dans les modèles, et apparaît largement sous-estimé au vu des récentes mesures sur l’accélération du flux de glace dans certains émissaires (glaciers) de la calotte Antarctique (voir les nombreux travaux de l’équipe de E. Rignot, Université de Californie) ...). Cette accélération est particulièrement inquiétante dans le cas de la calotte de l’Antarctique de l’ouest, car elle pourrait entraîner une déstabilisation partielle de cette calotte, ce qui se traduirait par une montée plus rapide du niveau des mers. Différentes approches récentes conduisent à envisager une montée, non pas de 0,8 mètre mais de 1 à 2 mètres pour la fin du siècle. En fait ces résultats illustrent simplement que les projections en sont encore à l’état d’ébauche. Une remarque cependant, basée sur l’observation des climats passés, soulignera le bien fondé de ces craintes. La dernière époque interglaciaire (qui régnait pendant plusieurs millénaires il y a ~125.000 ans) était parmi les plus chaudes, avec une température moyenne de 1 à 2 °C supérieure à celle de l’interglaciaire actuel. Elle a connu un niveau marin plus élevé que le nôtre d’environ 6 -7 mètres. Cette montée était due pour moitié à la fonte de la moitié de la calotte Groenlandaise actuelle (3 m), le reste provenant de la calotte Antarctique, très vraisemblablement de la calotte ouest Antarctique. Si une telle fonte était en route, cela prendrait certainement longtemps (de nombreux siècles...), mais des évènements plus rapides pourraient prendre place liés à la débâcle de certaines parties de la calotte de l’Antarctique de l’ouest qui reposent directement sur le fond marin.

3.7- Culture et élevage Nous commencerons par évoquer le cas de l’impact du changement climatique sur la viticulture, car il illustre clairement comment l’ordre de grandeur du réchauffement attendu sur les prochaines décennies peut impacter tout un domaine de culture. Puis nous résumerons les principales caractéristiques de l’impact du changement climatique, en particulier en Europe, dans les domaines de l’agriculture, des forêts et de l’élevage. Parmi les sources utilisées, citons en particulier l’interview (mars 2014) de J.-F. Soussana, directeur scientifique de l’Environnement de l’INRA et auteur principal du chapitre « Europe » du rapport du Groupe II du GIEC 2014, interview disponible sur le site de l’INRA : http://www.inra.fr/Grand-public/Rechauffement-climatique/Tous-les-dossiers/Changement-climatique-agriculture-environnement/Rapport-2014-GIEC-Climat.-Interview-JF-Soussana/%28key%29/0), ainsi que l’article du même auteur publié dans la Recherche en octobre 2014 (« Adaptons l’Agriculture au changement climatique »). 3.7.1 - La viticulture: un exemple parlant L’impact du réchauffement récent sur la vigne fournit une bonne illustration des enjeux en cours sur la végétation en général. Le domaine de la viticulture s’étend de la plaine au milieu

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montagnard, un domaine où la France est bien engagée économiquement au niveau mondial (Figure 35).

Figure 35 – Répartition des principales zones de viticulture (violet) ; les températures annuelles moyennes de 10°C et 20°C sont indiquées respectivement en bleu et rouge. Source : http://www.thirtyfifty.co.uk/spotlight-climate-change.asp. La vigne pousse actuellement sur les 5 continents, principalement dans une bande de latitude centrée autour de 40°N (30-50°N) et 30°S (20-40°S). Dans ces régions, la température annuelle moyenne varie entre 10°C et 20°C. Environ 10.000 variétés de cépage existent, dont la plus grande collection au monde, 7500, se trouve au Domaine de Vassal de l’INRA. L’adaptation de ces cépages à une région dépend très largement du climat. La répartition des différents cépages dans ces zones climatiques a été synthétisée par G. V. Jones et résumée dans un diagramme (Figure 36). Quatre types de climat sont bien adaptés à la vingtaine de cépages les plus répandus ; ils sont caractérisés par la température moyenne de la saison de pousse (avril-juillet en France) : frais (13°C à 15°C), intermédiaire (15°C to 17°C), chaud (17°C à 19°C) très chaud (19°C à 20°C).

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Figure 36 – Relation entre climat et développement des principaux cépages (diagramme de Jones). Classement en quatre types de climat caractérisés par la température moyenne de la saison de pousse. La fenêtre où le cépage est le mieux adapté est marquée par un rectangle dont les limites sont seulement indicatives. Source : http://www.thirtyfifty.co.uk/spotlight-climate-change.asp. Chaque cépage s’acclimate dans une fenêtre de température de 2°C à 3°C, atteignant 4°C dans de rares cas. Certains cépages sont particulièrement sensibles aux variations du climat : ainsi le Pinot noir est restreint au climat « frais » (15°C avec une fenêtre de 2°C), D’autres le sont moins : le Chardonnay s’adapte entre 14°C et 17°C, du climat « frais » à « chaud ». Quand le réchauffement dépasse cette température, le cépage peine à s’adapter. Comment le réchauffement affecte-t-il le vin ? Une floraison précoce implique des vendanges précoces (Figure 22). Le raisin devient plus sucré et moins acide. Les sucres sont transformés en alcool et le degré d’alcool augmente. Une lapalissade : des températures plus élevées durant la saison de croissance peuvent avoir des conséquences positives si elles se rapprochent des conditions optimum de température de maturation du cépage, mais négatives, quand ces conditions sont dépassées. Le cépage choisi devient alors de moins en moins adapté au climat qui se réchauffe. En 2005 une étude menée par G.V. Jones a été faite sur 27 régions réparties sur Terre produisant des vins de haute qualité, documentant ainsi les changements climatiques entre 1950 et 1999 et leur conséquence sur l’industrie. Dans 17 des 27 régions, principalement aux USA et en Europe, la température durant la saison de mise en végétation avait augmenté de 1,2 °C en moyenne (dans la région de Bordeaux, une autre étude montre que cette température a augmenté de 2° en moyenne entre les deux époques 1967-1989 et 1990-2005). Dans 2 des 27 régions la valeur optimum au dessus de laquelle la classification du millésime tend à baisser, était dépassée. Dans l’hémisphère sud, par contraste aucun changement significatif n’a été observé, ce qui apparaît cohérent avec le fait que les moyennes latitudes de l’hémisphère sud se sont nettement moins réchauffées que celles de l’hémisphère nord par suite de la grande surface occupée par les océans. Tournons-nous maintenant vers la France qui héberge une grande variété de cépages et résumons les observations. Sur les cinquante dernières années, la température de la saison de mise en végétation et de floraison de la vigne a augmenté ainsi que la date de maturité des grains et la date des vendanges qui ont avancé de deux à quatre semaines. Le degré d’alcool a augmenté de 1 à 2° conduisant à des vins de haute qualité, sur les vingt dernières années. Du nord au sud, dans l’ensemble des régions viticoles, le réchauffement récent de la période avril-juillet est du même ordre de grandeur. Enfin rappelons que des mesures récentes dans la région de Bordeaux indiquent un réchauffement de +2°C dans les dernières décennies. Le diagramme de Jones montre que dans les prochaines décennies, ce réchauffement se poursuivant inexorablement (voir Figure 23), une nouvelle augmentation de 2°C conduira, pour la plupart des cépages actuellement cultivés, à ce que ces derniers deviennent de moins en moins adaptés au nouveau climat local. Par contre de nouveaux territoires se dégagent, en général situés plus au nord, aptes à la viticulture. L’adaptation des terroirs actuels en vue du réchauffement futur conduit donc à considérer l’ensemble des cépages disponibles et, suite aux changements requis, d’établir de nouvelles réglementations d’AOC (Appellation d’Origine Contrôlée).

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3.7.2 - Cultures Nous renvoyons tout d’abord au paragraphe 2.7 où nous avons évoqué l’impact du réchauffement sur les céréales : le réchauffement envisagé en Europe dans les prochaines décennies conduit d’après les travaux publiés à une diminution de la production agricole. Dans les années 2030, suite au changement climatique, des pertes de production sur l’Europe sont anticipées pouvant atteindre 20% en l’absence d’adaptation (travaux de modélisation du Centre commun de recherche européen). “L’adaptation permettra sans doute de remonter la pente, voire d’obtenir des augmentations de production, mais il convient d’en souligner certaines limites. Par exemple, du fait de l’impossibilité de semer en hiver sur des sols trop engorgés, de la faible productivité des variétés résistantes à la sécheresse et de la réduction de la quantité d’eau disponible pour l’irrigation.” Enfin il est à noter l’impact négatif du développement accru des bioagresseurs des cultures, en particulier des maladies à virus et infections fongiques suite au réchauffement hivernal. 3.7.3 - Forêts Laissons à nouveau la parole à J.-F. Soussana (interview, mars 2014) : « Dans un scénario à + 4° C on s’attend à une perte importante de valeur économique des forêts européennes, simplement parce que les essences actuelles ont une valeur supérieure à celles qui pourront les remplacer d’ici à la fin du siècle. On pourrait ainsi voir une perte de la valeur foncière des forêts européennes variant de 14 à 50 % selon les scénarios climatiques. Nous observons déjà des dépérissements de certains massifs forestiers, et les risques d’incendies vont se généraliser d’ici à la fin du siècle ». Mais un autre aspect de l’impact du réchauffement doit être souligné. Nous présentons à titre d’illustration Figure 37 la modification des aires de répartition des espèces arborées en 2050 et en 2100, obtenue par modélisation dans le cadre des scénarios B2 et A2 (réchauffement moyen mondial en 2100, rapport à 2000, respectivement de +2,2°C et de +3,5°C ) dans le cadre du Projet CARBOFORE 2004.

Figure 37 – Modélisation des aires de répartition des espèces arborées en 2000, 2050 et 2100 dans le cadre des scénarios B2 et A2. Les couleurs de rouge à bleu indiquent la répartition des six groupes correspondant aux

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différents climats. Ces cartes indiquent les niches potentielles et non la migration réelle qui s’opérerait. Source CARBOFORE 2004, carte V.Badeau, INRA Nancy. Ces prévisions sont toutefois à nuancer car il est à craindre que les processus de dépérissement des boisements qui ne seront plus adaptés aux nouvelles conditions climatiques ne soient plus rapides que les processus de migration vers le nord. Cela veut dire que, si la migration d’une espèce vers le nord est trop lente par rapport au réchauffement, l’espèce dépérira avant d’avoir pu migrer suffisamment loin pour ne pas être mise en souffrance par le réchauffement. Aussi la modification des aires présentée dans cette figure n’est-elle réaliste que dans la mesure où les espèces pourront migrer suffisamment vite pour survivre. Ce qui est largement mis en doute dans le cadre des scénarios où la maîtrise et diminution des émissions ne sont pas activement développées. 3.7.4 - Elevage Comment les animaux réagissent-ils à une forte chaleur? « Les animaux d’élevage à fort potentiel commencent à réduire leur production de lait et de viande dès que les températures dépassent 20°C. Les vagues de chaleur ont donc un effet négatif sur leur productivité, même dans les pays tempérés », les fortes canicules pouvant déclencher des surmortalités. « Par exemple la Californie a ainsi perdu 700 000 volailles et 25000 vaches laitières lors de la canicule de 2006 ». (J.-F. Soussana, La Recherche, octobre 2014). Quant à l’évolution des prairies, il est prévu en moyenne une augmentation de la production en hiver et au début du printemps, mais des risques accrus de pertes en été, avec de vraisemblables changements de flore. Une autre conséquence du réchauffement : l’émergence de maladies et la propagation de maladies. Un récent exemple en est la propagation de la fièvre catarrhale ovine, véhiculée par un insecte, le culicoïde, dont la propagation s’étend en Europe. Comment les éleveurs de zone montagnarde envisagent-ils cette évolution climatique? Une étude sur ce sujet, menée dans le cadre du projet ClimAdapt (2008-2010) porté par le GIS Climat, est présentée par C. Sérès dans le Courrier de l’Environnement de l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) d’octobre 2010. Nous en donnons un bref résumé dans l’encart ci-dessous.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Encart

Les exploitations laitières de montagne face au changement climatique L’étude porte sur les Alpes et le Jura, qui sont caractérisés par différentes zones morpho-climatiques. Deux facteurs sont utilisés pour caractériser ces zones : l’altitude et la pluviométrie, ce qui permet de répertorier treize zones différentes. L’étude se centre sur les deux aspects suivants : la perception par les agriculteurs du changement climatique et les stratégies qui leur sont accessibles pour y faire face. Concernant le premier point, sans surprise, il apparaît clairement que les éleveurs des territoires les plus exposés au changement climatique déclarent en percevoir les effets. Il s’agit des éleveurs des Préalpes du Sud (partie sèche), du Trièves, du Sud Vercors et de la haute Maurienne. Les appréciations des éleveurs des autres zones, plus fraîches et humides, sont plus nuancées, mais il apparaît qu’une large majorité d’entre eux est consciente du problème. Quant aux stratégies envisagées par les éleveurs face à ce changement, on peut les classer en deux types. Les uns envisagent d’adapter le système fourrager pour maintenir la production

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laitière, les autres envisagent d’adapter leur système de production pour maintenir leur exploitation. D’une façon générale la stratégie majoritairement envisagée dans la perspective d’un changement climatique modéré (succession d’années sèches et humides avec augmentation continue de la température), tel qu’il est ressenti jusqu’à présent, est l’agrandissement de la Surface Agricole Utilisable et l’optimisation de la qualité des prairies. Dans la perspective d’un changement se traduisant par des sécheresses répétitives sur une dizaine d’années, les stratégies envisagées vont de l’arrêt de l’agriculture à l’assouplissement des AOC. Excepté pour la zone Jura, il se dégage une tendance envisageant des projets collectifs pour l’irrigation des prairies et des alpages. En conclusion, il apparaît que la position des éleveurs face au changement climatique va résulter de plusieurs facteurs dont : (i) l’exposition de leur territoire à ce changement, (ii) la vision qu’ils ont de leur métier, (iii) le contexte économique de la filière et (iv) les possibilités foncières de leur territoires. Enfin, notons qu’il se dégage de ces préoccupations la suggestion d’une aide apportée par la Région sous forme de soutien à la gestion de l’eau, avec pour objectif de pouvoir arroser les pâturages en cas de nécessité.

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Conclusion

Nous avons donc vu que le réchauffement des dernières décennies s’est traduit par une augmentation de la température annuelle moyenne mondiale proche du degré et par une augmentation de la fréquence et de la sévérité des vagues de chaleur. L’impact du réchauffement sur la faune, la flore et les écosystèmes terrestres et marins est maintenant clairement établi. L’équilibre des différentes régions s’en trouve affecté ; dans nos régions alpines, ceci est en particulier illustré par la régression de la couverture neigeuse et le recul des glaciers. En Europe, sur le 21ème siècle le réchauffement le plus fort est envisagé sur le sud en été et sur le nord en hiver. Même dans le cas où le réchauffement planétaire reste limité à +2°C (comparé à la période préindustrielle), le climat simulé dans les prochaines décennies diffère nettement du climat d’aujourd’hui (GIEC 2014, Groupe 2). Ainsi, plus chaud et plus extrême, le climat de la France change et continuera à/de changer dans le siècle en cours. Le réchauffement, combiné à la fois à des vagues de chaleur plus fréquentes et plus marquées et à une diminution des précipitations sur la partie sud de la France, fragilisera en particulier dans ces régions les activités économiques en cours (agriculture, élevage, tourisme...). Rappelons que sur l’échiquier mondial, c’est sur le bassin méditerranéen qu’est envisagée, par les modèles, la plus forte manifestation d’une diminution des pluies liée au changement climatique futur. Cette caractéristique touche de plein fouet le sud-est de la France. En nous focalisant encore sur l’activité économique, il est à noter que, des tropiques aux hautes latitudes, tous les continents de l’hémisphère nord enregistrent l’impact du réchauffement et de ses conséquences, avec une diminution en moyenne du rendement des récoltes. Le changement futur s’inscrit donc, avant tout, non pas dans une optique purement régionale mais dans le contexte de l’évolution mondiale, en particulier dans le domaine de l’agriculture, qui assure actuellement la nourriture de plus de sept milliards d’individus. Climat futur au niveau mondial ? L’évolution du climat au 21ème siècle est principalement liée aux émissions de gaz à effet de serre, les fluctuations naturelles du climat engendrant des variations climatiques bien

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inférieures à cette évolution. Jusqu’en 2030-2050, les trajectoires climatiques sont largement fixées, car elles sont surtout fonction d’émissions qui ont déjà eu lieu et, quel que soit le scénario d’émission, elles restent proches les unes des autres. Ce n’est donc qu’au-delà de cette période qu’il existe encore de fortes incertitudes. Deux voies très différentes se dessinent alors : soit l’humanité réduit suffisamment ses émissions, le réchauffement à l’échelle mondiale reste alors limité à +2°C et le climat se stabilise ; soit les émissions continuent sans contrainte. Dans ce dernier cas (scénario RCP8.5) les émissions augmentent continûment jusqu’à la fin du siècle, jusqu’à tripler en 2100; elles entraînent un réchauffement de l’ordre de +5°C en 2100 et une température non stabilisée à cette date. Une telle éventualité serait synonyme d’un scénario catastrophe. Alors que notre environnement mondial (et nous parlons maintenant de l’ensemble de l’environnement, flore et faune) s’est adapté progressivement à « encaisser »/assimiler les oscillations qui existent depuis plusieurs millions d’années entre le climat chaud des interglaciaires (T mondiale ~ + 15°C) et le climat glaciaire (T mondiale ~ +10°C), nous serions plongés en moins d’un siècle dans un climat où la température moyenne mondiale atteindrait ~ +20°C, un climat qui n’a pas régné sur la Terre depuis au moins dix millions d’années, vraisemblablement plus. Ce changement, hors norme par son intensité et sa rapidité, ne peut qu’être très largement dommageable pour la biosphère qui ne peut s’adapter, sans grande casse, en un temps si court. Les extinctions multiples apparaissent certaines, mettant en péril entre autres notre système de production agricole à l’échelle mondiale. La réponse de la société, anticipant un tel changement, ne saurait se réduire à prévoir une adaptation des cultures pour assurer la nutrition de l’humanité, car le bouleversement serait tel qu’il entraînerait de grands dégâts sur la biodiversité et ébranlerait les équilibres actuels. C’est également le cri d’alarme que commencent à faire entendre certains agronomes. Laissons à nouveau la parole à J.-F. Soussana :«...Or, à l’échelle internationale, si le réchauffement moyen atteignait 4°C, tout le système alimentaire serait menacé. » Notre société n'a plus le choix : notre seule réponse acceptable, et il faut qu'elle soit immédiate, est de limiter coûte que coûte notre réchauffement à +2°C. Cela passe en premier lieu par une maîtrise des émissions, assortie de choix énergétiques et de consommation. Mais au-delà des décisions qu'implique cette réponse préventive, et même au cas où nous arrêterions l’express qui actuellement nous entraîne follement, de nombreuses autres adaptations seront à faire et nous serons appelés à prendre de bien nombreuses décisions. Dans la région Rhône-Alpes elles iront, par exemple, de la gestion de l’eau avec son partage, dans le respect de l’environnement, entre éleveurs, agriculteurs et acteurs de l’économie de loisir, à la révision des AOC, à la sélection de nouvelles cultures mieux adaptées, sans oublier les mesures essentielles pour conserver la richesse de l’environnement. Citons en particulier la nécessité absolue de celles permettant/facilitant les migrations de la faune et de la flore (mise en place/développement de corridors, communément regroupés sous le nom de trame bleue, relative aux rivières, et trame verte). L’éventail des actions à mener, très large et très varié, se conjugue donc avec les choix énergétiques et des choix de consommation qui conduisent à des émissions faibles. Terminons par cette dernière nécessité : un renforcement de la communication pour que soit mieux comprises les connaissances actuelles sur l’évolution climatique en cours et ses enjeux. Marie-Antoinette Mélières, 13 novembre 2014