En complément à l'article "dépasse-t-on 2°C...?" , citons et commentons cette étude :  

Warming caused by cumulative carbon emissions towards the trillionth tonne

Myles R. Allen1, David J. Frame1,2, Chris Huntingford3, Chris D. Jones4, Jason A. Lowe5, Malte Meinshausen6& Nicolai Meinshausen7

qui, comme son nom l'indique, se propose d'étudier le réchauffement consécutif à l'émission de 1000 Gt de CO2 (exprimées en Gt de carbone).

Rappelons que dans l'article CE (climat-evolution), on s'était basé sur une émission de 1500 Gt semblant être en adéquation avec les réserves connues de carbone fossile.

On peut extraire de l'étude d'Allen et al, la figure 1 qui nous montre le résultat d'un scénario idéalisé d'émission de 1000 Gt de carbone.

Le résultat médian est la courbe rouge de la figure ci-dessus alors que les différents runs sont représentés par les courbes gris noir.

La sensibilité est la même que celle retenue dans l'article CE, soit 2.8°C (2XCO2).

Seul l'effet du CO2 est pris en compte à l'exclusion de toutes les autres espèces actives mais en tenant compte des rétroactions.

Le scénario 1000 Gt a été également passé à la moulinette du "modèle" climat-evolution et alors que la teneur en CO2 est quasiment identique (470ppm max) à celle d'Allen et al, la température atteinte est plus basse de 0.5°C environ, ce qui n'est pas négligeable évidemment.

C'est donc le modèle climatique, drivé dans l'un et l' autre cas par la diffusion de la chaleur de la surface dans l'océan profond, qui diffère.

L'examen du supplément fourni avec l'étude, donne des indications sur le modèle utilisé par Allen et al.

C'est un modèle là aussi assez simple dont l'équation fondamentale est :

Le dernier terme, avec le coefficient a2, est le terme qui modélise la diffusion océanique.

Les différents coefficients sont calibrés avec les augmentations de température de surface et de l'océan profond.

La diffusion de chaleur dans l'océan semble donc être plus faible chez Allen que ce qui est calculé sur CE.

Rappelons cependant que le modèle multicouches de CE donne de bons résultats si on introduit les forçages réels (du moins ce qu'on en connaît, avec certaines estimations du forçage solaire et l'introduction d'un "forçage" ENSO) pour reproduire la courbe d'évolution de la température depuis 1880.

La température finalement trouvée par Allen est très proche de la température d'équilibre correspondant à une sensibilité de 2.8°C, soit 2.08°C pour 470ppm.

C'est un peu surprenant surtout compte tenu du fait que cette température d'équilibre est pratiquement atteinte lorsque la teneur en CO2 maximum est atteinte.

C'est un peu en contradiction avec les chiffres de TCR (Transient climate Response) donnés par le GIEC, de l'ordre de 1.8°C pour une sensibilité à l'équilibre moyenne de 3.2°C (voir tableau 8.2 de l'AR4).

Donc, si on résume, en cas de doublement de CO2, le GIEC indique que la température atteinte lorsque ce doublement est acquis, est de 1.8°C, alors que pour Allen et al 09, la température d'équilibre est atteinte presque en temps réel.

Les scénarios ne sont pas les mêmes dans la détermination de la TCR par les modèles d'une part, et le scénario d'Allen d'autre part..

Ce dernier prévoit une augmentation de 1.4ppm/an (entre 1980 et 2080) environ, soit une augmentation  plus faible que les 2.8ppm/an de la TCR.

Il doit y avoir quelque chose que je n'ai pas compris mais le résultat d'Allen me semble un peu bizarre.

Pour revenir aux résultats de CE, la réponse aux 1500 Gt a été établie en tenant compte d'une sensibilité de 2.8°C (2.78°C exactement).

l'AR4 donne une fourchette de sensibilité de 2.1°C à 4.4°C avec une valeur médiane de 3.2°C.

Il me semble plus convenable de donner le résultat, dans le graphe ci-dessous, des simulations pour ces 3 valeurs de sensibilité.

On dépasse assez nettement 2°C pour la sensibilité médiane alors que pour la partie haute de la fourchette la température d'équilibre est nettement supérieure à 2°C.

Dans les commentaires du premier article, il était fait mention des autres GES et de l'effet des aérosols.

Tous ces effets sont très difficiles à corréler à la courbe des émissions du CO2.

Néanmoins il est clair qu'en cas de baisse de ces émissions, les aérosols baissent immédiatement (il n'y a pas d'effet de cumul).

Cet effet est estimé à -1.1W/m2 toutes espèces confondues (voir Murphy 2009) et, en cas de disparition des aérosols, il faudrait théoriquement augmenter le forçage total de 1.1W/m2.

Côté autres GES, le N2O ayant une durée de vie de l'ordre de 120 ans séjourne dans l'atmosphère bien au-delà de la diminution ou de l'arrêt des émissions.

De plus, ses émissions sont d'avantage liées à la fabrication et l'utilisation d'engrais (azote minéral) dont on ne pourra de toute façon que très difficilement se passer.

En conséquence on peut estimer que l'action du N2O peut perdurer quelques centaines d'années.

C'est bien pire encore pour les halocarbones qui, en principe, épargnent désormais notre couche d'ozone stratosphérique, mais n'en constituent pas moins des gaz de très longue durée de vie, à l'effet de serre plusieurs centaines de fois celui du CO2.

Pour les GES à faible durée de vie (O3, CO, COV,..), on peut penser que leurs teneurs vont baisser avec les émissions de CO2.

Toutefois ils peuvent être émis par d'autres activités ou sources d'énergie (biomasse, électricité, entre autres).

Pour le CH4, sa teneur dépend des sources et des puits naturels ou artificiels.

Il semble assez évident que les sources (permafrost, chlatrates océaniques) réagissent à l'augmentation de température en émettant d'avantage de CH4.

Le puits principal du CH4 est son oxydation par des radicaux libres oxydants, comme le radical OH.

La présence de ces radicaux est liée, entre autres, à celle de l'ozone troposphérique et toute modification de cette dernière agit donc sur ce puits.

Mais il semble très probable que la teneur en CH4 augmente, sans qu'on puisse en déterminer facilement la valeur.

Enfin, les réactions du cycle du CO2 lui-même n'ont pas été prises en compte.

Or nous avons vu ici que, côté puits continental, l'augmentation de respiration des sols avec la température surpassait l'augmentation de la photosynthèse avec cette même température et que l'effet global constituait plutôt une rétroaction positive.

Nous avons vu également  ici que l'augmentation de température des océans limitait l'absorption du CO2.

L'effet de la température entraîne donc une rétroaction positive quasi certaine, alors que l'effet de fertilisation du CO2 est limité.

conclusion

La sensibilité utilisée dans le premier article était plutôt dans la partie basse de la fourchette des sensibilités données par les différents modèles.

La diffusion thermique océanique du "modèle" CE est plus importante que celle du modèle Allen, ce qui réduit assez significativement la réponse de surface. Mais sur point, CE ne pouvant prétendre détenir la vérité, il semble raisonnable de considérer un biais froid de surface engendré par le modèle CE.

Les effets des autres substances actives ont été négligés, leurs effets étant supposés se compenser, mais il semble que la diminution des émissions de CO2 n'entraîne pas, automatiquement, le maintien de cette "neutralité".

Le cycle carbone engendre probablement des rétroactions positives sur le CO2 lui-même et sur le CH4.

En conséquence de tous ces points les températures du scénario 1500 Gt, ou scénario des réserves connues, sont probablement à majorer.

La question est de savoir la valeur de la majoration.

Sans doute rien de catastrophique suite aux aérosols, autres GES et cycle du carbone, hors méthane.

Pour ce dernier, les réserves accumulées dans le système terrestre sont considérables, mais il n'existe pas à ma connaissance de scénario de libération de quantités énormes de ce gaz en des temps suffisamment courts pour en éviter l'oxydation, au moins d'une partie importante.

Nous essaierons de faire une petite revue des différentes études sur ce dernier point.