(traduction approchée de l'original)

La reconstitution des climats du passé révèle que les réchauffements récents observés dans l'Arctique, et dans l'hémisphère Nord en général, sont atypiques dans le contexte de la variabilité climatique naturelle des 2000 dernières années.

Les nouveaux enregistrements des carottes glaciaires confirment l'importance des gaz à effet de serre pour des températures sur Terre, et montrent que les niveaux de CO2 sont plus élevés aujourd'hui qu'ils ne l'ont jamais été pendant les derniers 800.000 ans.

Reconstruction des deux derniers millénaires

La connaissance du climat des siècles passés peut nous aider à comprendre les changements climatiques naturels et à inscrire le changement climatique moderne dans leur contexte.

Il y a eu un certain nombre d'études visant à reconstruire les tendances de la température  hémisphérique et globale au cours du dernier millénaire (par exemple, Mann et al. 1998; Esper et al. 2002; Moberg et al. 2005).

Elles montrent toutes que la température récente de l'hémisphère nord est anormale, au moins pour le dernier millénaire, et probablement depuis plus longtemps (Jansen et al. 2007).

La première de ces reconstructions est  connue sous le nom de "crosse de hockey" (Mann et al. 1998, 1999).

Quelques aspects de cette reconstruction ont été ultérieurement critiqués, par exemple sur la question de savoir si le 20ème siècle a été le plus chaud à l'échelle hémisphérique moyenne (Soon et Baliunas 2003), ou si la reconstruction est reproductible, ou vérifiable (McIntyre et McKitrick 2003), ou pourrait être sensible à la méthode utilisée pour extraire des informations à partir des dossiers d'anneaux de croissance d'arbres (McIntyre et McKitrick 2005a, b).

Alors que ces critiques ont été rejetées dans les travaux ultérieurs (par exemple, Rutherford et al. 2005; Wahl et Ammann 2006, 2007, Jansen et al. 2007), le Conseil National de Recherches des Etats-unis (NRC) a convoqué un comité chargé d'examiner l'état de la science de la reconstruction du climat du dernier millénaire.
Le rapport du NRC publié en 2006, a appuyé les conclusions initiales de Mann et al. (1998, 1999) et a fait des recommendations pour continuer à progresser dans ce domaine (NRC,2006). 

Mann et al. (2008) ont appliqué les recommandations du NRC lors d'une nouvelle reconstruction des températures hémisphérique et globale pour les deux derniers millénaires, en utilisant un set de données plus étendu pour les changements décennaux à séculaires, les dernières données instrumentales, et en utilisant des méthodes complémentaires qui ont été testées minutieusement au travers de simulations modélisées.

Leurs résultats prolongent les études précédentes et concluent que l'augmentation récente de la température de surface de l'hémisphère nord est probablement anormale dans le long terme. (figure 19). 

Kaufman et al. (2009) ont conclu, de façon indépendante, que le réchauffement récent de l'Arctique est sans précédent depuis au moins 2000 ans (figure 20) et qu'il a inversé la tendance au refroidissement long terme induite par les paramètres orbitaux.

La température pendant l'Optimum Médiéval, entre l'an 900 et 1100, a pu rivaliser avec celle de l'époque moderne pour certaines  régions comme le Pacifique tropical occidental (Oppo et al. 2009), et quelques régions voisines de l'Atlantique Nord (Mann et al. sous presse).

Cependant, de tels réchauffements régionaux semblent refléter une redistribution de la chaleur par des changements de circulation atmosphérique, et sont généralement compensés par des refroidissements ailleurs (par exemple à l'Est et au centre du Pacifique tropical) pour engendrer des températures globales qui sont finalement inférieures à celles des dernières décennies.

Les enregistrements des GES dans les carottes glaciaires.

Les changements antérieurs de concentration en dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) et en méthane (CH4), peuvent être déterminés en mesurant la composition de l'air piégé dans les carottes de glace et par les analyses de la densité des stomates des feuilles et des analyses géochimiques des carottes de sédiments marins.
Les enregistrements du Dôme Concordia (Dôme C) pour le CO2 et le CH4, issus des carottes de glace extraites par forage  par le projet européen pour le carottage dans l'Antarctique (EPICA), ont été publiés en 2004 et 2005.

Elles ont permis d'explorer, respectivement, les 440.000 et 650.000 dernières années (EPICA membres de la communauté 2004; Siegenthaler et al. 2005).

En 2008, l'enregistrement a été étendu à 800.000 ans (Lüthi et al. 2008; Loulergue et al. 2008). Les enregistrements révèlent que l'augmentation récente des gaz à effet de serre (~ 385ppm pour le CO2) est au moins 40% plus élevée qu'à n'importe quel moment des 800.000 dernières années.

Il faudrait retourner plus de 3 millions d'années en arrière, et peut-être même jusqu'à 15 millions d'années, aux Pliocène et Miocène, pour trouver l'équivalent des niveaux de gaz à effet de serre actuels (Haywood et al. 2007; Raymo et al. 1996; Kürschner et al. 1996; Tripati et al. 2009).

De fortes corrélations des teneurs en CH4 et CO2 avec la température, sont présentes tout au long des 800000 ans (Lüthi et al. 2008; Loulergue et al. 2008).
Le réchauffement commence habituellement avant les hausses de CO2 atmosphérique.

Cette constatation est conforme au fait que les variations de CO2 naturelles constituent une rétroaction dans le cycle glaciaire/interglaciaire, plutôt qu'une cause primaire (Shackleton, 2000); ce qui a été récemment expliqué en détail à l'aide de modèles climatiques (Ganopolski et Roche 2009).
Les changements des paramètres orbitaux de la Terre autour du Soleil sont le stimulateur des cycles glaciaires/interglaciaires (Hays et al. 1976; Berger 1978), mais ces changements plutôt subtils doivent être amplifiés par les rétroactions climatiques  afin d'expliquer les grandes différences de température globale et de volume de glace, ainsi que la brutalité relative des transitions, entre périodes glaciaires et interglaciaires (Berger et al. 1998; Clark et al. 1999).

Paléo contraintes sur le climat et sur la sensibilité climatique du système terrestre

Une des questions clés pour la recherche climatique est de déterminer quelle est la sensibilité du climat en réponse à un changement donné du bilan radiatif de notre planète.

Cela est souvent décrit par le terme de "sensibilité climatique", définie comme la température d'équilibre de la surface en réponse à un doublement du CO2 atmosphérique.
L'AR4 fait un résumé des recherches visant à caractériser l'incertitude sur la sensibilité du climat (par exemple Andronova et Schlesinger, 2001; Frame et al. 2005; Annan et Hargreaves 2006) en déclarant que « la sensibilité du climat est susceptible de résider dans la fourchette de 2 à 4.5°C, avec une valeur la plus probable d'environ 3 ° C ".

Des études plus récentes ont souscrit à cette évaluation (par exemple Knutti et Hegerl 2008). Ces estimations de la sensibilité climatique ont également été utilisées pour déterminer les impacts possibles, tant environnementaux que socio-économiques, de divers scénarios de stabilisation du CO2, ou de niveaux d'émissions de gaz à effet de serre, compatibles avec la stabilisation de la température moyenne mondiale en dessous d'une certaine valeur (par exemple Meinshausen et al. 2009; section "Atténuation du réchauffement climatique").

Le climat ne change t'il pas sans cesse, même sans interférence humaine?

Bien sûr. Mais les changements climatiques du passé ne doivent pas être un prétexte à la "complaisance": en effet, ils nous disent que le climat de la Terre est très sensible aux variations de forçage.

Deux conclusions principales peuvent être tirées de l'histoire du climat:

Le climat a toujours réagi très fortement à toute perturbation du bilan radiatif de la Terre.

Ceci suggère que la même chose se reproduit avec la modification du bilan radiatif par des concentrations croissantes de gaz à effet de serre.

En fait, les données des changements climatiques dans l'histoire de la Terre ont été utilisées pour quantifier la modification de la température d'équilibre globale en fonction d'un changement du bilan radiatif (afin, par exemple, de déterminer la sensibilité climatique)

Les données confirment que notre système climatique est aussi sensible que nos modèles climatiques le suggèrent, et peut-être encore plus.

Les impacts des changements climatiques du passé ont été sévères. La dernière grande glaciation, où il a fait globalement 4 à 7 ° C plus froid que maintenant, a complètement transformé la surface de la Terre et ses écosystèmes, et le niveau de la mer était inférieur de 120 mètres.

Quand il faisait  2-3 ° C plus chaud que maintenant, durant le Pliocène, il y a 3 millions d'années, le niveau de la mer était de 25 à 35 m plus élevé que l'actuel, en raison de la présence de plus petits inlandsis.

Malgré les grands changements climatiques , le réchauffement actuel de la planète se détache vraiment.

Les reconstructions récentes suggèrent qu'au cours des deux derniers millénaires, la température globale n'a jamais varié de plus de 0,5 ° C en un siècle (Mann et al. 2008 et références citées).

Ne sommes-nous pas  juste dans une phase de réchauffement naturel, la récupération, en somme, du Petit Age Glaciaire?

Non. La "récupération" du climat n'est pas un concept scientifique, puisque le climat ne réagit pas comme un pendule qui bascule vers l'arrière après avoir été poussé en avant.

Au contraire, le climat réagit comme un pot d'eau sur le poêle: il ne peut se réchauffer que si on ajoute de la chaleur, selon une des lois les plus fondamentales de la physique: la conservation de l'énergie.

Le bilan thermique de la Terre (son bilan radiatif) est bien compris.

Le plus grand changement dans l'équilibre radiatif, au cours des 50 dernières années, durant lesquelles les trois quarts de réchauffement de la planète ont eu lieu, est du à l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre d'origine humaine.
Les facteurs naturels ont eu un effet de léger refroidissement au cours de cette période.

La température globale n'est, aujourd'hui, pas seulement plus élevée que dans la période des 16ème-19ème siècles, parfois surnommée le Petit Age Glaciaire (ou PAG, bien que ce terme soit quelque peu trompeur dans la mesure où ce phénomène essentiellement régional a peu en commun avec les périodes réellement glaciaires).
La  température est en fait globalement plus élevée maintenant qu'à tout moment des 2000 dernières années - et même plus élevée que durant l'Optimum médiéval au Moyen-âge.

C'est un point sur lequel toutes les reconstructions climatiques par différents groupes de chercheurs, utilisant différentes données et méthodes, sont en accord.

Dans l'histoire du climat, le CO2 ne varie t'il pas uniquement avec la température plutôt que par d'autres voies?

Cela fonctionne dans les deux sens: l'effet de serre du CO2 affecte les températures, tandis que les variations de température affectent les concentrations de CO2, suite à la réponse du cycle du carbone.

C'est ce que les scientifiques appellent une boucle de rétroaction.

Si la température globale change, le cycle du carbone réagit (généralement avec un retard de plusieurs siècles).

Cela peut être observé pendant les cycles de glaciation, causés par des variations d'orbite de la Terre (cycles de Milankovich), des 3 derniers millions d'années.

La rétroaction du CO2 a amplifié et globalisé les changements climatiques dus aux variations orbitales: sans diminution des concentrations en CO2, et donc sans la diminution de l'effet de serre induite, la pleine mesure des âges de glace ne peut être expliquée, ni le fait que les glaciations se soient produites dans les deux hémisphères.

Les détails de la relation décalée dans le temps entre température et  CO2, dans les carottes glaciaires de l'Antarctique, ont récemment été reproduits dans les modèles climatiques (Ganopolski  et Roche 2009) et ils sont entièrement compatibles avec le rôle majeur du CO2 dans le changement climatique.

Lors du réchauffement , à la fin des périodes glaciaires, le CO2 a été libéré des océans - tout le contraire de ce que nous observons aujourd'hui, où le CO2 augmente à la fois dans l'océan et l'atmosphère.

Si la concentration de CO2 dans l'atmosphère change, alors la température suit en raison de l'effet de serre.C'est ce qui se passe maintenant alors que les êtres humains émettent du CO2 à partir de sources fossiles.

Mais cela est arrivé aussi de nombreuses fois dans l'histoire de la Terre.

Les concentrations de CO2 ont changé au fil des millions d'années en raison de changements du cycle naturel du carbone associés à la tectonique des plaques (dérive des continents), et le climat a suivi les variations de CO2 (par exemple le refroidissement progressif vers un climat glaciaire au cours des 50 derniers millions d'années).
Un dégazage rapide de carbone, qui n'est pas sans rappeler celui que les humains réalisent aujourd'hui, a également eu lieu au moins une fois dans l'histoire du climat, ainsi que les données des sédiments de 55 millions années le montrent. Ce maximum thermique du Paléocène-Eocène, a entraîné un réchauffement d'environ 5°C, une acidification des océans, et une période d'extinction massive des espèces.

Cette période peut constituer un sévère avertissement.