Leclimat est la distribution statistique des conditions de l'atmosphère terrestre dans une région donnée pendant une période donnée. L'étude du climat est laclimatologie. Elle se distingue de lamétéorologie qui désigne l'étude dutemps dans l’atmosphère à court terme et dans des zones ponctuelles.
La caractérisation du climat est effectuée à partir de mesures statistiques annuelles et mensuelles sur des données atmosphériques locales :température,pression atmosphérique,précipitations,ensoleillement,humidité, vitesse duvent. Sont également pris en compte leur récurrence ainsi que les phénomènes exceptionnels.
Ces analyses permettent de classer les climats des différentes régions du monde selon leurs caractéristiques principales.
Le terme « climat » apparaît dans lalangue française auXIIe siècle comme dérivé dulatinclimatis qui provient dugrecκλίμα qui, comme le décrit le géophysicien JL Fellous, signifie « inclinaison », en référence à l’inclinaison des rayons solaires commune aux régions de climat semblable[1]. Les premiers découpages climatiques ont en effet été établis selon l'inclinaison des rayons du Soleil par rapport à l'horizon.
Aristote (dansMétéorologiques) est le premier à diviser le globe terrestre en cinq zones climatiques : deux zones froides, près des pôles (l’arctique et l’antarctique) ; une zone torride, près de l'équateur, qu'il considère comme inhabitable ; et deux zones tempérées comprises entre la zone torride et une des zones froides (la zone septentrionale, correspondant à l'Écoumène, et la zone méridionale, qu'il appelle les antipodes).
Le climat désigne les caractéristiques statistiques (moyenne, maxima et minima, dispersion), calculées sur une longue période de temps (30 ans, par convention, pour les météorologistes), des observations de paramètres tels que la température, la pression, la pluviométrie ou la vitesse du vent, en un lieu géographique et à une date donnés[1].
Lesocéans représentent le principal réservoir de la chaleur capturée et de l'humidité. La circulation océanique, que l'on appelle aussicirculation thermohaline parce qu'elle est causée à la fois par des différences de températures et par différences de salinité, redistribue la chaleur des régions chaudes vers les régions froides[3].
Le rayonnement solaire se distribue inégalement à la surface de la Terre. Les basses latitudes, autour de l’équateur, reçoivent davantage de rayonnement que les hautes latitudes, proches des pôles Nord et Sud. L’océan n’absorbe (ou ne réfléchit) pas le rayonnement solaire incident de la même manière que les surfaces continentales. Les écarts de température importants entre régions polaires et zone intertropicale induisent à leur tour des mouvements de l’air (vents) et de l’océan (courants marins). Les surfaces océaniques et continentales sont soumises à une forte évaporation qui alimente uncycle hydrologique. La vapeur d’eau s’élève dans l’atmosphère, se condense en altitude, est transportée par les vents, et précipite sous forme de pluie ou de neige. La rotation de la Terre induit une accélération des vents (force de Coriolis) qui sont déviés vers la droite, dans l’hémisphère nord, et vers la gauche, dans l’hémisphère sud. Ce phénomène donne naissance auxvents alizés, dans la zone intertropicale, et à d’immenses tourbillons (lesanticyclones de l’hémisphère nord). De vastes cellules decirculation générale ceinturent la Terre : elles contribuent à redistribuer la vapeur d’eau excédentaire des régions de basses latitudes vers les zones extratropicales, et elles assèchent les régions désertiques aux latitudes subtropicales (cellules de Hadley)[4].
Une partie du rayonnement solaire qui arrive au sol est immédiatement réfléchie. Le rapport entre l'énergie réfléchie et l'énergie solaire incidente est l’albédo, qui est compris entre 0 pour un corps qui absorberait la totalité des ondes électromagnétiques et 1 pour une surface qui les réfléchirait toutes. L’albédo planétaire, mesuré au sommet de l’atmosphère, qui est de 0,3, connaît de grandes variations en fonction des surfaces, depuis 0,05 à 0,15 pour la surface de la mer, une forêt de conifères ou un sol sombre jusqu'à 0,75 à 0,90 pour la neige fraiche[5]. Toute variation de l'albédo modifie la température :ainsi, la fonte de labanquise arctique diminue l'albédo, donc augmente les températures dans la région arctique.
Les continents et surtout le relief introduisent des barrières physiques à ces échanges qui modifie grandement la distribution desprécipitations, de la chaleur et de la végétation.
Il existe de nombreuses méthodes declassification des climats, elles dépendent des données observées et leur choix est fonction des buts recherchés par les observateurs. Une des plus connues est laclassification de Köppen.
Une représentation très simple permet d'identifier un climat d'un seul coup d’œil : lediagramme ombrothermique, qui représente les variations mensuelles sur une année destempératures et desprécipitations selon des gradations standardisées. Chaque climat, exception faite du climat équatorial, a deux diagrammes types, l'un pour les régions de l'hémisphère nord, l'autre pour l'hémisphère Sud. Le climat équatorial n'a pas cette caractéristique, car il ne connaît pas de saisons et se trouve près de l'équateur.
Le climat équatorial concerne les régions voisines de l'équateur. Il se caractérise par une seulesaison, de fortesprécipitations, ainsi qu'une température élevée quasiment constante toute l'année, dont la moyenne est de28 °C. Les pluies sont presque quotidiennes, beaucoup plus abondantes auxéquinoxes et tombant plutôt en soirée ; l'air chaud se charge en humidité et connaît un mouvement ascendant. Avec l'altitude, il se produit un refroidissement, avec formation de nuages de typecumulo-nimbus qui provoque des pluies souvent violentes. Ce mélange de chaleur et d'humidité permet l'épanouissement de laforêt équatoriale qui est lebiome le plus riche enbiodiversité.
Ce climat est présent de part et d’autre de l’équateur, parfois jusqu’à 15 à 25 degrés delatitude nord et sud. La température mensuelle moyenne est toute l’année au-dessus de18 °C. On distingue unesaison sèche et unesaison humide. Plus l’on s’approche de l’équateur et plus la saison humide s’allonge. Les littoraux tropicaux à l’ouest peuvent subir une variation très importante de température.
Ce type de climat se rencontre à des latitudes comprises entre 25 et 45°. Ces climats subissent l'influence de masses d'air tropicales pendant les mois d'été, leur apportant de fortes chaleurs. En revanche, ils connaissent une vraie saison froide, même si celle-ci est modérée, sous l'influence de masses d'air polaire. En outre, si le ressenti est agréable (douceur, ensoleillement), ces climats sont aussi sujets à des phénomènes brutaux (orages, inondations, cyclones tropicaux).
Généralement, deux types de climats peuvent être qualifiés de subtropicaux : leclimat méditerranéen sur les façades occidentales et leclimat subtropical humide sur les façades orientales (on emploie souvent le terme « climat chinois »). Si ces deux climats ont en commun un hiver relativement doux et humide (même si un coup de froid n'est jamais exclu), les masses d'air tropical en été apportent des situations bien différentes. Le climat méditerranéen connait l'aridité estivale, alors que le climat subtropical humide subit une chaleur très moite.
Les climats subtropicaux, par leur saison froide en hiver, peuvent aussi être qualifiés de « climats tempérés chauds ».
Ce climat est en général caractérisé par des températures tempérées, ainsi que deux saisons : une saison froide (hiver) et une saison chaude (été). On le divise en quatre grands sous-groupes :
Certains auteurs parlent de climat hyper-océanique pour la bande de terre proche de l'océan[N 2] et où l'amplitude thermique annuelle moyenne est très faible (moins de10 °C).
Ce climat est un intermédiaire entre le climat tempéré et le climat polaire. Les étés sont moins chauds et les hivers plus rigoureux que dans le climat tempéré. La végétation correspond à laforêt boréale ouTaïga. On ne retrouve ce type de climat que dans l'hémisphère nord : partie centrale de tout leCanada, majeure partie de laRussie et nord-est de laChine. C'est une région peu habitée aux étés courts et frais. En Eurasie, la Sibérie occidentale correspond à ce climat.
L'échelle des climats régionaux ou mésoclimats, qui s'applique à des régions de plusieurs milliers de kilomètres carrés, soumises à certains phénomènes météorologiques bien particuliers (Sirocco, vent venu du désert) du fait de l'interaction entre la circulation générale et le relief. Le climat de l'Alsace, asséché par l'effet de foehn, fournit un exemple typique de climat régional[6].
L'échelle des climats locaux s'applique à des sites qui s'étendent sur quelques dizaines de kilomètres carrés tout au plus en moyenne. Cette échelle du climat reste en rapport étroit avec les particularités environnementales d'un espace peu étendu[6].
La présence dereliefs (climat montagnard...) et d'étendues aquatiques induisent des climats spécifiques. En fond de vallée par exemple, au lever du jour, la température sera beaucoup moins élevée qu'au sommet des versants en adret, pourtant situé à quelques kilomètres de là. La circulation, les échanges entre masses d'air locales ne seront ainsi pas les mêmes que dans la vallée voisine, peut être orientée différemment par rapport au soleil.
Ces particularités peuvent avoir une origine humaine — il s'agit essentiellement demicroclimat urbain — ou être entretenues par un milieu naturel tel qu'un rivage marin ou lacustre, ou encore une forêt[6].
L'échelle microclimatique concerne des sites peu étendus grands d'une centaine de mètres carrés, parfois beaucoup moins. Les traits spécifiques de la topographie et de l'environnement à petite échelle — bâtiments et obstacles divers, couvert végétal, niches rocheuses... — modifient dans ce cas sur des aires réduites, mais de façon parfois très notable, les caractéristiques générales du courant aérien, de l'ensoleillement, de la température et de l'humidité[6].
Le climat global varie incessamment à toutes les échelles de temps — temps profond géologique (centaine à dizaine de millions d'années), temps du Quaternaire (million d'années), temps de la préhistoire et de l'histoire humaines (dizaine de milliers à millier d'années), temps de l'époque actuelle (centaine à dizaine d'années) — selon des oscillations irrégulières continues enchaînant des périodes, des stades et des phases plus ou moins longs de chauds et de froids relatifs plus ou moins intenses.
L’Europe lors dudernier maximum glaciaire (Würm IV, environ - 20 000 ans) – blanc : inlandsis, vert foncé : terres émergées.2 000 ans de variations climatiques.
L'évolution de la température durant l'Holocène n’est pasmonotone : durant le dernier millénaire, le climat européen a été successivement doux et sec (~ 1000/1250), très variable (~ 1250/1400) –Optimum climatique médiéval -, de plus en plus froid (~ 1400/1600), très froid (~ 1600/1850) -Petit âge glaciaire -, peu à peu réchauffé (~ 1850/1940), froid (~ 1940/1950). Depuis, il se réchauffe de nouveau, mais dans des proportions et à une vitesse sans commune mesure avec les évolutions antérieures : l'augmentation de température atteint0,9 °C en 2017 par rapport par rapport à la moyenne 1951–1980[10] ; leGIEC attribue ce réchauffement accéléré aux activités anthropiques.
Les variations desparamètres de Milanković et leurs conséquences sur la température (solar forcing) et sur les glaciations. 1 kyr = 1 kiloyear ( = 1000 ans )
Parmi les facteurs majeurs de variations climatiques de long terme, on peut citer :
lesforçages astronomiques résultant des variations cycliques desparamètres orbitaux de la Terre (paramètres de Milanković) : mouvement desapsides,excentricité orbitale,obliquité,précession des équinoxes,nutation ; sur le dernier million d’années, leurs périodes ont été très différentes ; leur combinaison fait varier amplement et de façon assez irrégulière l’irradiation solaire de la Terre selon une « période » d’environ 20 000 ans, ce qui pourrait expliquer en partie les alternances d’une vingtaine de stades glaciaires/interglaciaires de l’ère quaternaire, mais pas celles des ères antérieures, dans l’ensemble beaucoup plus « chaudes » ;
latectonique des plaques : À une échelle de temps longue, de l'ordre du million d'années ou plus, la tectonique des plaques influence la teneur endioxyde de carbone de l'atmosphère et donc l'intensité de l'effet de serre. Certains processus, en particulier levolcanisme desdorsales océaniques, libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère tandis que d'autres, comme l'altération chimique des roches, favorisée par lesorogenèses, consomment du dioxyde de carbone. Par ailleurs, la position des masses continentales influe sur l'albédo global de la Terre et conditionne la redistribution latitudinale de la chaleur par lacirculation océanique globale. Enfin, les reliefs terrestres ou sous-marins modifient respectivement la circulation des masses d'air et des courants marins[11].
les variations duforçage radiatif solaire (cycle solaire), qui se manifestent par les variations des taches solaires et entrainent des variations de l'irradiation solaire, selon un cycle d'environ 11 ans ;
des phénomènes peu fréquents tels que les chutes de grosses météorites, les éruptions volcaniques, les incendies des grandes forêts boréales et tropicales : ces catastrophes répandent dans l'atmosphère des quantités considérables de poussières qui font chuter la température en empêchant le rayonnement solaire de parvenir au sol et aux océans ; par exemple, l'éruption duPinatubo en 1991 émit 17 millions de tonnes de dioxyde de soufre, diminuant laluminosité de l'ordre de 10 % à la surface terrestre et diminuant latempérature moyenne au sol entre 0,5 et0,6 °C dans l'hémisphère nord et0,4 °C sur tout le globe[12] ;
les effets de l’activité humaine : déboisement, irrigation, lacs artificiels, pollution atmosphérique et surtout émissions degaz à effet de serre, sur le climat général sont largement documentés : lacouche d'ozone arrête une partie des UV solaires et sans cet effet d’écran, la vie terrestre ne serait pas possible ; dans la stratosphère, il est détruit par le chlore de nos gaz CFC, mais en surface, il est produit par la circulation automobile, le chauffage, les incendies de brousse et de forêt... L’effet de serre dû auméthane, au gaz carbonique mais surtout à la vapeur d’eau est tout aussi nécessaire à la vie, mais son augmentation très rapide au cours des dernières décennies produit un déséquilibre majeur par rapport aux cycles naturels qui représente une menace grave (cf.changement climatique).
Lesystème climatique est très complexe : les interactions affectent simultanément l'atmosphère, les océans, les calottes glacaires, les systèmes hydrologiques continentaux, la biosphère marine ou terrestre. Simuler ces interactions nécessite la collecte et le traitement de masses considérables d'informations. L’apparition desimages satellitaires a permis de visualiser de manière directe l’organisation à grande échelle de la circulation atmosphérique et, de manière plus indirecte, celle de la circulation océanique. Les premières tentatives de modélisation datent duXIXe siècle, avec la formulation des équations qui déterminent le mouvement de l’atmosphère, les équations de Navier-Stokes. Une des premières tentatives de modéliser le système climatique est celle de l’anglais Lewis Fry Richardson, publiée en 1922. Mais c'est seulement avec l'arrivée des ordinateurs que la modélisation a pu trouver les capacités de calcul énormes qu'elle nécessite. La première étape du travail de modélisation consiste à couvrir la Terre d’unmaillage tri-dimensionnel. On écrit alors, aux nœuds de ce maillage, des équations d’évolution qui permettent, d’un pas de temps à l’autre, de faire varier des paramètres tels que la pression, la température, les vents ou les courants ; un modèle atmosphérique incorpore des équations supplémentaires pour représenter l’effet collectif des nuages près du sol (les stratus), comme des grands nuages convectifs (les cumulonimbus), la présence de végétation, le débit des rivières, etc. L’allongement de la durée des simulations a permis d’explorer le comportement des modèles numériques sur des périodes de plus en plus longues, et de tester leur capacité à reproduire des climats passés : par exemple, ledernier maximum glaciaire, il y a 21 000 ans, ou encore le climat chaud de l’Holocène entre 10 000 et 5 000 ans avant l’époque actuelle, quand le Sahara était humide. Le progrès le plus important a été le passage d’une modélisation de la circulation atmosphérique à une représentation du système climatique complet : atmosphère, océans et continents, en prenant en compte leurs interactions physiques, chimiques et biologiques[13].
La responsabilité humaine dans lechangement climatique, également appelé réchauffement climatique, est connue depuis au moins la fin des années 1970. En 1979, le philosophe allemandHans Jonas publie son livreLe Principe responsabilité, qui eut un grand retentissement en Allemagne. Il en appelle à la responsabilité des générations présentes vis-à-vis desgénérations futures, vis-à-vis de l'impact sur l'environnement[14],[15].
En 2013, alors que des chercheurs et des ingénieurs étudient des méthodes visant à manipuler la couverture nuageuse de la terre, à modifier la composition chimique des océans ou à envelopper la planète d'une couche de particules réfléchissant la lumière du Soleil, par des techniques degéoingénierie, Clive Hamilton dénonce les « apprentis sorciers » qui cherchent à prendre le contrôle du climat de la Terre et pose la question de ce que signifie pour une espèce d'avoir l'avenir d'une planète entre ses mains[16].
↑Isidore Kwandja Ngembo, « Hans Jonas et l'accord de Paris sur le climat »,Huffington Post,(lire en ligne, consulté le).
↑Marine Le Breton, « Quand la philosophie aide à penser le réchauffement climatique et notre responsabilité »,Huffington Post,(lire en ligne, consulté le)
↑Clive Hamilton,Les apprentis sorciers du climat, raisons et déraisons de la géo-ingénierie, Seuil (traduction française),, 352 p.(ISBN9782021120288,résumé).
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