Cet article concerne les variations du climat terrestre au cours des temps géologiques. Pour le changement climatique en cours, voirChangement climatique.
Lavariabilité du climat (ouvariabilité climatique) correspond à tous les changements dusystème climatique qui persistent plus longtemps qu'un évènement météorologique. Les variations climatiques se produisent à des échelles de temps intra-annuelles aumillion d'années et consistent en une modification des paramètres statistiques duclimat global de laTerre ou de ses climats régionaux.
Ces changements peuvent trouver leur cause dans les processus climatiques terrestres (variabilité interne) ou dans influences extérieures (forçages externes). Les forçages externes peuvent être naturels (volcanisme, activité du Soleil...) ou anthropiques (notamment lechangement climatique contemporain dû à l'effet de serre).
Au cours de l'histoire de la Terre, leclimat a été variable, avec des changements climatiques entrepériodes géologiques.
Lesixième rapport d'évaluation du GIEC donne pour définition de la variabilité du climat les« variations de l’état moyen ou d'autres statistiques (écarts-types,fréquences,extrêmes, etc.) du climat à toutes les échelles spatiales et temporelles au-delà de la variabilité propre à desphénomènes météorologiques. [Cette] variabilité peut être due à des processus internes naturels au sein du système climatique (variabilité interne) ou à des variations des forçages externes anthropiques ou naturels (variabilité externe) »[1].
Le terme « changement climatique » peut désigner des changements climatiques passés ou lechangement climatique contemporain d'origine anthropique :
ENSO est un acronyme composé avec les initiales des motsEl Niño etSouthern Oscillation (« oscillation australe »). Il s'agit du phénomène climatique et océanographique reliant le phénomène El Niño et l’oscillation australe de la pression atmosphérique. El Niño et respectivementLa Niña sont des phénomènes climatiques ayant pour origine une anomalie thermique des eaux équatoriales de surface (premières dizaines de mètres) de l'océan Pacifique centre et est caractérisé par une température anormalement élevée (respectivement basse) de ces eaux. Le phénomène La Niña (la petite fille en espagnol) tire son nom du phénomène opposé El Niño. Les conséquences maritimes et climatiques de El Niño et de La Niña sont globalement inverses l'une de l'autre mais la fréquence de La Niña est différente de celle d'El Niño et les deux évènements ne semblent pas nécessairement induits l'un par l'autre. En plus de provoquer des catastrophes naturelles (sécheresses, inondations, cyclones tropicaux) les phénomènes El Niño et La Niña affectent de manière non négligeable le niveau de la mer[5].
Parmi les sources de forçage externe naturel figurent :
Les émissions gazeuses des volcans ont deux effets opposés : lesaérosols (émissions deSO2 et poussières) obscurcissent l'atmosphère, augmentent lapluviométrie et refroidissent le climat ; dans un second temps, les grandes quantités degaz à effet de serre émis provoquent uneffet de serre additionnel. L'effet de serre a pour conséquence, à l'instar du climat dans une serre, d'amplifier les différences de températures : s'il y a du soleil, la chaleur est conservée et réfléchie, s'il n'y a pas de soleil, la chaleur rentre plus difficilement et par conséquent il fait plus froid. La majorité des extinctions des espèces du passé semble due à une variation climatique brutale.
La chute de la météorite duChicxulub auMexique est souvent évoquée comme cause initiale de l'effondrement de la biodiversité à la fin duCrétacé. SelonCourtillot en 2004, les éruptions volcaniques (induites ou indépendantes de chocs météoritiques) qui ont déposé des quantités gigantesques detrapps dans leDeccan enInde à la fin du Crétacé seraient responsables de la perturbation du climat, intervenue durant des centaines d'années, à une vitesse dépassant la cadence des adaptations évolutives possibles des espèces.
De même, la crise destrapps de Sibérie serait associée à l'hécatombe de la fin duPermien.
À une échelle infiniment moindre, des perturbations mesurables ont suivi l'éruption duPinatubo en 1991 et, en 1783-1784, celle desLakagígar (éruptionislandaise dont le nuage a laissé une trace dans les registres de mortalité d'Europe (Courtillot, 2005)). En 1815, l'éruption duTambora a également eu des conséquences climatiques mondiales, avec de fortes perturbations en 1816 qui sont restées dans les annales climatiques comme « l'année sans été ».
La théorie descycles solaires, développée par l'AllemandHeinrich Schwabe vers 1840, puis par l'AméricainGeorge Hale en 1906, explique les faibles variations climatologiques qui ont lieu tous les onze ans, cycle correspondant à celui des taches solaires qui ont une périodicité de onze ans ; lorsque le nombre de taches solaires est important, le Soleil émet plus d'énergie (la Terre en reçoit donc plus) et donc un changement de température a lieu. Ce rayonnement influe de manière complexe sur la nébulosité (Cf. principe physique de lachambre à brouillard) et donc à la fois sur l'albédo planétaire et l'effet de serre dû aux nuages et à la vapeur d'eau. Ces taches sont plus froides (4 500 K) que la surface du Soleil (5 800 K environ), mais elles correspondent à une augmentation du rayonnement en rayons X qui peut augmenter de 1 000 fois pour 1 % dans la lumière visible dans les périodes d'intense activité. La petite période glaciaire observée entre les années 1645 à 1715, est une illustration de la théorie de l'influence des variations de température dues au cycle des taches solaires. Un nombre inhabituellement faible de taches solaires y ont été observées (minimum de Maunder).
À l'échelle des dizaines et centaines de milliers d'années, les variations du climat sont gouvernées par des facteurs astronomiques, lesparamètres de Milanković.
Cette théorie proposée parMilutin Milanković entre 1911 et 1941, confirmée par l'étude de l'oxygène 18, et largement approuvée par la communauté scientifique explique les cycles climatiquesglaciaires / interglaciaires par les variations d'excentricité, d'obliquité et deprécession terrestre. Selon cette théorie, sans forçage anthropique la planète devrait entrer dans une nouvelle ère de refroidissement, ou entrer dans une phase interglaciaire exceptionnellement longue et stable (encore 50 000 ans)[7].
Pour comprendre l'influence des déplacements descontinents, il faut d'abord savoir que lescourants océaniques ont une influence très importante sur les changements climatiques, les continents n'ont en réalité pas d'influence directe sur leclimat, mais ils permettent en se déplaçant la formation ou l'arrêt des courants marins.
L'exemple de l'Antarctique : avant la dislocation du supercontinentGondwana, le climat antarctique était chaud et humide ; dès que l'Australie, l'Afrique et l'Amérique du Sud ont migré vers le nord, les divers détroits se sont ouverts et un courant océanique circulaire (appelé courant circumpolaire) commença. En quelque temps, le climat se modifia pour atteindre celui actuel avec une énormecalotte glaciaire qui se mit en place sur le continent antarctique, malgré son aridité (c'est la zone la plus aride dumonde), mais toute la neige s'accumule au sol, car à−45 °C de moyenne, la pression de sublimation est négligeable ; la cause d'ablation est d'origine éolienne et sur les côtes, le vêlage desglaciers. D'autre part, le « tapis roulant » océanique tourne en environ 2 000 ans. Si lacirculation thermohaline venait à être interrompue, le climat serait très nettement perturbé.
Les deuxmodèles informatiques de climats (américain et européen) donnent des résultats assez semblables, mais sont très largement dépendants des facteursanthropiques.
Alors que les changements climatiques naturels se font généralement sur de très longues périodes, ce qui implique une certaine adaptation desespèces animales et végétales, les changementsanthropiques (c'est-à-dire liés aux activités humaines) sont très rapides et par conséquent menacent lesécosystèmes souvent fragiles.
Le changement climatique constaté depuis le20e siècle est principalement du aux activités humaines telles que l'utilisation massive d'énergies fossiles[8].
Un hiver nucléaire est un phénomèneclimatique hypothétique, de baisse globale des températures de surface, prédit comme pouvant être le résultat d'uneguerre nucléaire massive. Il serait analogue à l'hiver volcanique ou à l'hiver d'impact.
Cet effet n'est pas à proprement parler un facteur des changements climatiques mais un amplificateur. L'albédo est la proportion (en pourcentage) de rayonnement solaire arrivant au sol réfléchie vers l'espace. Les surfaces enneigées et glacées ont un fort albédo. Les surfaces sombres (terre) ont un faible albédo. Plus l'albédo est élevé, plus le rayonnement est réfléchi et moins il réchauffe le sol puis l'atmosphère subjacente. En effet, lorsque la Terre rentre dans une ère glaciaire, la surface occupée par les glaces augmente et donc l'albédo augmente, ce qui diminue le réchauffement du sol et de l'atmosphère subjacente et renforce ainsi l'ère glaciaire. Et inversement lorsque la Terre est en période interglaciaire.
Les phénomènes desécheresse,salinisation etdésertification peuvent être aggravés par les modifications du climat, notamment dans leSahel et ledésert de Gobi. La désertification peut elle-même contribuer à des modifications locales et globales du climat, exemple en favorisant lesincendies desavanes ousteppes, en étant une source importante de poussières (aérosols qui peuvent influer sur lapluviométrie) et par leuralbédo (plus importante qu'un milieu végétalisé).
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