Climat : Retour sur l’année 2019

Source : Global Climat, Johan Lorck, 29-12-2019

En cette fin d’année, voici un bilan préliminaire du climat en 2019 : émissions et concentration de CO2, température globale, extrêmes de températures, océans, régions polaires.

Le CO2

Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone excédant la capacité naturelle de stockage, les concentrations atmosphériques mondiales de CO2 ont sans surprise atteint des niveaux record en 2019, avec une moyenne annuelle de 411 parties par million (ppm). En mai, au moment où la concentration atteint son maximum, la barre des 415 ppm de CO2 a été franchie pour la première fois depuis le début des enregistrements à l’observatoire de Mauna Loa à Hawaii. C’est 100 ppm de plus qu’en 1958. L’observatoire de référence Mauna Loa mesure les niveaux de CO2 dans l’atmosphère depuis la fin des années 1950. Les premiers relevés faisaient état d’une concentration de 315 ppm en 1958. On peut voir ci-dessous le pic du mois de mai 2019 à 415 ppm, qui sera dépassé au mois de mai 2020.

Concentration de CO2 en ppm à Mauna Loa. Source : NOAA.

Les carottages réalisés dans les régions polaires permettent de mesurer à quel point les émissions anthropiques ont modifié la composition de l’atmosphère. En 2019, des scientifiques ont dévoilé l’analyse de la glace la plus ancienne jamais retrouvée en Antarctique, vieille de plus de 2 millions d’années. Ces archives glaciaires montrent une corrélation entre les niveaux de dioxyde de carbone et la température sur toute la période. L’étude parue dans Nature, sous la direction de Yuzhen Yan (université de Princeton), rallonge considérablement l’archive du CO2. L’analyse des carottes de glace tirées de l’Antarctique avait déjà permis de montrer que les niveaux de CO2 actuels étaient les plus importants des 800 000 dernières années. Le nouveau forage en Antarctique permet de dire que sur les 2 millions d’années, la concentration de CO2 a varié entre 180 et 290 ppm. Depuis la révolution industrielle (18è siècle), les émissions de CO2 liées aux activités humaines nous ont donc fait largement sortir de cette fourchette naturelle pour nous porter aujourd’hui à plus de 410 ppm.

Les émissions anthropiques ne plafonnent pas alors qu’il faudrait une réduction considérable pour enrayer la hausse de la concentration de CO2. Des données préliminaires montrent que les émissions de CO2 d’origine fossile devraient augmenter de 0,6% en 2019 pour atteindre un record de près de 37 milliards de tonnes de CO2. L’histogramme suivant montre que sur la période 2000-2018 les émissions de CO2 poursuivent leur progression, avec +0,8% de hausse annuelle sur 2013-2018. En 2019, les émissions de CO2 ont été tirées par le gaz naturel et dans une moindre mesure, le pétrole. Malgré des baisses modestes des émissions aux Etats-Unis et dans l’Union européenne (UE) au cours des dix dernières années, la croissance des émissions en Chine, en Inde et dans la plupart des pays en développement a dominé la tendance mondiale.

Panneau supérieur : émissions de CO2 d’origine fossile, y compris la production de ciment, dans le monde et dans cinq régions (ROW = Rest of Word); les crochets indiquent le taux de croissance annuel moyen pour 2013-2018. Panneau inférieur : émissions de CO2 d’origine fossile par type de combustible (charbon, pétrole et gaz naturel) plus les émissions provenant de la production de ciment et du torchage. Source : IOP.

Après une interruption temporaire de la croissance de 2014 à 2016, c’est la troisième année consécutive marquée par une augmentation des émissions mondiales de CO2 : +1,5% en 2017, +2,1% en 2018 et la projection pour 2019 est de +0,6%. Les tendances quant à l’utilisation mondiale du gaz naturel et du pétrole suggèrent qu’une nouvelle augmentation des émissions n’est pas exclue en 2020. C’est ce qui ressort des données préliminaires publiées par le Global Carbon Project et relayées dans trois études publiés conjointement (Earth System Science Data, Environmental Research Letters et Nature Climate Change).

Voici comment le CO2 d’origine fossile a évolué en 2019 et sur la période récente, par région :

• Union Européenne : -1,7% en 2019 ; –0,8% par an sur la période 2013–2018.
• Etats-Unis : −1,7% en 2019 ; -0,8% / an pour 2013-2018.
• Inde : +1,8% en 2019 ; + 5,1% / an pour 2013-2018.
• Chine : + 2,6% en 2019 ; + 0,4% / an pour 2013-2018.
• Reste du monde : + 0,5% en 2019 ; + 1,4% / an pour la période 2013-2018.

La température à la surface de la Terre

En réponse aux émissions de CO2, la température à la surface du globe poursuit sa tendance à la hausse. 2019 devrait être la 2e ou la 3e année la plus chaude jamais enregistrée, selon les différentes archives de températures instrumentales. Depuis les années 1980, chaque décennie successive a été plus chaude que toute décennie précédente.

Anomalies de températures sur décembre-novembre 2019. Source : NASA.

D’après la NASA, sur la période janvier-novembre 2019, l’anomalie de température s’élève à +1,18°C au dessus de la période 1880-1899, la plus ancienne recensée par la NASA, qui permet de se faire une idée des niveaux préindustriels. L’année 2019 sera la 2è plus chaude des annales de la NASA, derrière 2016 (+1,22°C). Une deuxième place qui sera sans doute confirmée par la plupart des agences qui mesurent la température globale.

Anomalies de température à la surface du globe par rapport à 1880-1899. D’après NASA GISS.

2016 avait été marquée par un événement El Niño exceptionnellement fort. 2019 a commencé avec des conditions neutres à El Niño faibles. Les températures à la surface de la mer ont atteint ou dépassé les seuils typiques d’El Niño à partir d’octobre 2018, mais sans réponse atmosphérique. La connexion atmosphérique, notamment l’affaiblissement des alizés et la convection dans le Pacifique, ne s’est faite qu’en février 2019. Par la suite, le couplage entre l’océan et l’atmosphère a maintenu les températures de surface de la mer aux niveaux limites d’El Niño jusqu’au milieu de l’année.

Avec le retour à des conditions ENSO neutres, le Met Office britannique prévoit que la température moyenne mondiale pour 2020 se situera quand même au niveau de 2019. En l’absence de réchauffement induit par El Niño dans le Pacifique, l’augmentation des niveaux de gaz à effet de serre est à l’origine des prévisions de température pour 2020.

Les extrêmes de température

De nombreuses vagues de chaleur ont été observées en 2019, à tel point qu’il serait fastidieux d’en rapporter tous les détails. Parmi les plus importantes, il faut mentionner deux épisodes intenses survenus en Europe fin juin et fin juillet. La première vague de chaleur a atteint son intensité maximale dans le sud de la France, où un record national de 46°C (1,9°C au-dessus record précédent de 2003 !) a été établi le 28 juin à Vérargues (Hérault). La canicule a également touché une partie de l’Europe de l’ouest.

Anomalies de températures de surface en Europe le 28 juin 2019, d’après GFS. Source : Tropicaltidbits.

La deuxième vague de chaleur a été plus étendue, avec des records nationaux établis en Allemagne (42,6°C), aux Pays-Bas (40,7°C), en Belgique (41,8°C), au Luxembourg (40,8°C) et au Royaume-Uni (38,7°C), la chaleur s’étendant également dans les pays nordiques, où Helsinki a connu sa température la plus élevée des annales (33,2°C). Dans certaines stations, les records ont été battus de 2 degrés ou plus. A Paris, les 42,6°C à l’observatoire de Montsouris le 25 juillet ont battu de 2,2° C le précédent record établi en 1947.

Anomalies de températures de surface en Europe le 25 juillet 2019, d’après GFS.

Quelle a été la contribution anthropique à l’élévation du thermomètre en France ? D’après une étude publiée par la World Weather Attribution (WWA), une très forte augmentation de la température est relevée lors des vagues de chaleur dans l’hexagone. La tendance au réchauffement serait plus forte en France au mois de juin par rapport à la moyenne européenne.

La température moyenne sur trois jours consécutifs en juin 2019 a été la plus élevée des archives pour la France métropolitaine pour un mois de juin, avec 27,5°C. On peut voir ci-dessous pour chaque année, les périodes de 3 jours les plus chaudes au mois de juin, selon la définition retenue par l’étude (avec lissage sur 10 ans en vert).

Température moyenne sur 3 jours la plus chaude pour la France (Météo France). Source : WWA.

Il est probable que l’assèchement des sols, qui induit moins de refroidissement par évaporation, contribue à une tendance amplifiée dans les régions à climat de transition entre conditions sèches et humides. On sait que cet effet est fort dans le sud de la France et dans d’autres régions méditerranéennes.

L’Europe n’a pas été le seul continent touché par des températures extrêmes. Le Japon a également connu deux vagues de chaleur en 2019. La première s’est produite fin mai, avec des températures inhabituellement élevées. Avec 39,5°C, le record national pour un mois de mai a été explosé sur l’île d’Hokkaido… L’île la plus au nord de l’archipel. Le précédent record pour un mois de mai remontait au 13 mai 1993 avec 37,2°C à Chichibu, près de Tokyo. La seconde vague de chaleur, en juillet, a été moins inhabituelle dans un sens météorologique, mais a eu des impacts plus importants sur la santé car elle s’est produite dans des régions plus peuplées.

Après un mois de décembre 2018 déjà record, l’Australie a connu un mois de janvier exceptionnellement torride. Avec 2,9°C au-dessus de la moyenne 1961-1990, janvier 2019 a été le mois le plus chaud jamais enregistré au niveau national, battant de 1°C le précédent record mensuel pour l’Australie. Une température journalière moyenne de 40,26°C a été atteinte au niveau national le 15 janvier 2019. La majeure partie du pays a été touchée par la canicule, les anomalies les plus extrêmes se produisant dans l’intérieur de la Nouvelle-Galles du Sud, qui a battu son précédent record de 2°C.

En décembre 2019, l’Australie a de nouveau connu un épisode de chaleur remarquable sur fond d’une saison de feux de brousse exceptionnelle. Le 17 décembre 2019, le pays a recensé sa journée la plus chaude depuis le début des mesures avec 40,9°C, battant le précédent record absolu établi en janvier 2013 (40,3°C). Le record a de nouveau été battu le mercredi 18 décembre avec 41,9°C, améliorant le tout nouveau record d’un degré…

Une autre vague de chaleur majeure s’est produite en Amérique du Sud fin janvier et début février. La phase initiale de la vague de chaleur a culminé dans le centre du Chili avec des records enregistrés dans plusieurs localités, dont Santiago (38,3°C le 27 janvier). Ce qui a effacé le record de la capitale du Chili établi il y a deux ans avec 37,4°C le 25 janvier 2017… Un peu plus d’un mois après le dépassement du précédent maximum vieux de 100 ans (37,3°C le 14 décembre 2016 contre 37,2°C le 19 décembre 1915). La semaine suivante, des températures exceptionnellement élevées ont atteint l’extrême sud du continent avec 30,8°C à Rio Grande (Argentine, 53,8 ° S).

Les épisodes de froid extrême ont été beaucoup moins fréquents que les canicules en 2019. La vague de froid la plus notable de l’année a eu lieu à la fin de l’hiver dans le centre de l’Amérique du Nord. Cela a commencé par une vague de froid intense dans le Midwest américain fin janvier, avec un record dans l’Illinois (−38,9 ° C), au mont Carroll, le 31 janvier. En février, la température moyenne a été de 15°C inférieure à la normale dans certains endroits, notamment le Montana et l’ouest du Canada.

Ce froid extrême venu de l’Arctique a été la conséquence d’une descente du vortex polaire qui serpente habituellement autour de l’Arctique. Depuis le début du XXIe siècle, les records de chaleur sont deux fois plus nombreux que les records de froid aux Etats-Unis mais il y a et il y aura toujours des vagues de froid dans le nord des Etats-Unis. Des études suggèrent en outre que le réchauffement de l’Arctique est à l’origine de changements dans le jet-stream et le vortex polaire avec comme conséquence un apport de l’air du grand nord vers les latitudes moyennes.

L’océan

L’océan absorbe plus de 90% de la chaleur emprisonnée dans le système terrestre par l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre. C’est donc probablement le principal indicateur du réchauffement climatique. Et c’est là aussi qu’il faut regarder quand les températures atmosphériques font (ponctuellement) une pause en surface. La teneur en chaleur de l’océan a atteint des niveaux record à nouveau en 2019, d’après des données préliminaires. Les cinq années les plus chaudes entre 0 et 2000 mètres devraient être dans l’ordre 2019, 2018, 2017, 2015 et 2016.

En 2019, le contenu en chaleur dans les 700m supérieurs (dans une série commençant dans les années 1950) et 2000m supérieurs (dans une série à partir de 2005) ont atteint des niveaux records ou quasi records, la moyenne de l’année dépassant les niveaux atteints en 2018. Pour 2019, les données se limitent à janvier-septembre mais les anomalies étant généralement élevées en fin d’année, il y a peu de doute que 2019 sera marquée par un nouveau record.

Alors que l’océan se réchauffe, le niveau de la mer monte. Cette hausse est due en partie à la dilatation thermique mais est encore accentuée par la fonte des glaces. Le niveau de la mer a augmenté tout au long du record altimétrique, mais récemment, il a augmenté à un taux plus élevé dû en partie à la fonte des calottes glaciaires au Groenland et en Antarctique. À l’automne 2019, le niveau moyen mondial de la mer a atteint sa valeur la plus élevée depuis le début de l’altimétrie de haute précision (janvier 1993).

Niveau de la mer moyen en mm. Source : WMO.

Les pôles

Selon le dernier « Arctic Report Card » de la NOAA, la température à la surface des terres de l’Arctique entre octobre 2018 et septembre 2019 a été la deuxième plus élevée des annales. Le constat a été établi pour les régions situées au nord de 60°N à partir des stations météorologiques terrestres. La moyenne sur 12 mois se classe derrière 2015-16 sur une archive remontant à 1900.

Les températures de l’Arctique au cours des six dernières années (2014-19) ont toutes dépassé les records précédents. Sur octobre 2018-septembre 2019, l’anomalie a atteint +1,9°C au-dessus de la moyenne 1981-2010.

La température annuelle de l’air dans l’Arctique continue d’augmenter à un rythme deux fois plus rapide que le reste de la planète depuis le milieu des années 1990, un phénomène connu sous le nom d’Amplification arctique.

2019 a été marquée encore par une faible étendue de glace de mer dans l’Arctique. L’étendue minimale de la glace arctique en septembre 2019 a été la deuxième plus basse de l’historique satellite avec 4,15 million km². C’est 33% de moins que la moyenne 1981-2010. Les 13 plus faibles étendues ont été observées au cours des 13 dernières années (2007-19).

Etendue de la glace de mer arctique. Source : NSIDC.

Au Groenland, la fonte en surface a concerné près de 95% de la calotte glaciaire au cours de l’ensemble de l’été 2019. La fonte de surface a commencé au début de 2019, vers la mi-avril, de 6 à 8 semaines avant la moyenne à long terme (1981-2010). Des conditions similaires se sont produites en 2012, l’année record, au cours de laquelle la fonte avait également commencé début avril. Sur 1981-2010, il n’y avait que 64% de la calotte qui connaissait une fonte de surface en été. On peut voir ci-dessous un graphique détaillé avec les pourcentages jour après jour (attention on ne peut comparer les pourcentages du graphe ci-dessous aux chiffres mentionnés précédemment qui sont valables pour l’été dans son ensemble).

a) Aire de fonte dérivée de SSMIS en pourcentage de la surface de la calotte glaciaire en 2019 (rouge) et 2012 (violet), en plus de la médiane 1981-2010 (bleu en pointillés) et des plages interdéciles et interquartiles (ombrées). (b) Anomalie de fonte de l’été 2019 (en nombre de jours) par rapport à la période 1981-2010, estimée à partir des observations à micro-ondes passives spatiales. Source : NOAA.

En Antarctique, l’année 2019 a également connu des niveaux record sur certains mois (mai, juin, juillet). La tendance est cependant beaucoup moins déficitaire que pour l’Arctique sur le long terme. Attention à ne pas en déduire que l’Antarctique est à l’abri du réchauffement planétaire. La calotte glaciaire y fond à un rythme presque aussi rapide qu’au Groenland.

En 2019, une étude dirigée par Eric Rignot a proposé la plus longue évaluation de la masse totale de l’Antarctique réalisée à ce jour, sur quatre décennies. Le rythme de la fonte aurait considérablement augmenté au cours des quatre décennies. Les différentes données ont permis de déterminer qu’entre 1979 et 1990, l’Antarctique avait perdu en moyenne 40 milliards de tonnes de masse glaciaire par an. Entre 2009 et 2017, ce sont 252 milliards de tonnes chaque année qui ont disparu.

Sur la période 2009-2017, l’Antarctique de l’Ouest représente à lui seul 63% de la perte totale (159 ± 8 Gt / an), l’Antarctique de l’Est 20% (51 ± 13 Gt / an) et la Péninsule 17% (42 ± 5 Gt / an). L’une des surprises de cette étude est la contribution de l’Antarctique de l’Est à la perte totale de masse de glace au cours des dernières décennies. Le secteur de la Terre de Wilkes est un acteur important de la perte de masse depuis les années 1980. Cette région est probablement plus sensible au changement climatique qu’on ne le supposait auparavant, or elle contient beaucoup plus de glace que l’Antarctique de l’Ouest et la péninsule Antarctique.

Source : Global Climat, Johan Lorck, 29-12-2019

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