La combustion de carbone fossile (pétrole, gaz, charbon), du fait des activités humaines, entraîne l'émission de quantités importantes de CO2 dans l'atmosphère.

Les puits de carbone océanique et terrestre absorbent un peu moins de la moitié du CO2 émis annuellement et cette proportion est remarquablement constante.

Néanmoins c'est la pression partielle de CO2 dans l'atmosphère qui pilote l'absorption et, en conséquence, lorsque la pression baisse (en l'absence d'émissions par exemple) l'absorption par les puits diminue jusqu'à zéro suivant leur constante de temps.

In fine c'est du puits terrestre minéral (silicates) que va dépendre la teneur résiduelle en CO2 dans l'atmosphère.

Comme la constante de temps de ce puits est très grande (le puits réagit très lentement) les émissions de CO2 anthropiques passées, actuelles, et futures, laisseront une trace non négligeable pendant des durées très grandes de plusieurs dizaines de millénaires.

L'influence climatique du CO2 étant avérée, on peut alors parler d'irréversibilité du changement climatique à des échelles dépassant largement l'échelle historique (5000 ans environ).

Gillett 2011

Afin de quantifier cette irréversibilité, du moins pendant le 3ème millénaire, Gillett et al ont, dans Ongoing climate change folowwing a complete cessation of carbon dioxyde emissions, étudié les conséquences d'un arrêt brutal des émissions après un cumul de 500 Gt en 2010 et un cumul de 2200 Gt en 2100.(émissions exprimées en Gt de carbone)

Ces cumuls correspondent au scénario A2 caractérisé par une émissions d'une trentaine de Gt/an en 2100.

Le cumul en 2100 est compatible avec les estimations des ressources ultimes et les émissions en 2100 correspondent à un taux d'augmentation annuel inférieur à 1.3% inférieur lui-même à celui des 90 années précédentes,  soit 2.5% de 1918 à 2008 en tenant compte du carbone fossile uniquement et pas de celui issu de l'usage des sols (CDIAC).

Mais ceci reste un scénario bien entendu.

Nous nous intéresserons ici au scénario arrêt en 2100 (ZE2100) en soulignant quelques points qui semblent importants avec des explications à la fois tirées du texte et personnelle.

1- la teneur en CO2 baisse d'abord rapidement puis bien plus lentement

voir fig 1

- c'est la pression partielle en CO2 qui pilote l'absorption par les puits

- la végétation terrestre commence à relarguer du CO2 à partir des températures élevées.

- in fine c'est le puits silicate terrestre qui "règle" la teneur en CO2 dans l'atmosphère

2- la température globale reste constante

 voir fig 2

- La température de surface des océans, driver important de la température globale, se réchauffe suite au forçage et se refroidit par échange avec les couches plus profondes.

En cas de baisse du forçage (relativement modérée puisque le CO2 reste à une valeur bien supérieure à celle de l'équilibre initial) le réchauffement des couches plus profondes diminue le flux de chauffage océanique et permet à la température de surface de ne pas baisser.

3 - la température de l'océan profond continue à augmenter

voir fig 4

Le flux de chauffage de l'océan diminue fortement lorsque le forçage baisse mais reste néanmoins positif grâce au relatif maintien de ce forçage.

L'océan profond continue alors de se réchauffer, et, sur 900 ans, son élévation de température atteint 2.6°C à 1400m.

4 - déclinaison régionale de la température après 2100

Si jusqu'en 2100, l'évolution régionale de la température est "habituelle", l'après 2100 est un peu plus difficile à comprendre.

Les explications des auteurs manquent quelque peu de clarté à ce point de vue.

Par exemple concernant le refroidissement de l'hémisphère nord et en particulier celui des SST de la zone arctique (au dessus de la Scandinavie) après 2100.

Selon les auteurs ce serait le refroidissement plus poussé des terres de la zone arctique qui piloterait ce refroidissement plus intense des SST jouxtant ces zones.

Mais l'étagement des températures figurant sur leur graphe justifierait plutôt l'inverse.

On pourrait plutôt penser à un déplacement de la zone de plongée des eaux profondes plus au sud du Groenland comme ils le suggèrent eux-mêmes.

Le changement le plus significatif, qui saute aux yeux, est la toujours forte augmentation des températures de l'océan austral et de l'Antarctique après l'arrêt des émissions.

Il ne semble pas que ce soit cet arrêt qui en soit à l'origine mais plutôt le fait que les eaux profondes de l'hémisphère nord subissent un upwelling dans l'océan austral.

5- les précipitations

(voir fig 3 ci dessus)

L'évolution des précipitations ressemble fortement à ce que nous avons l'habitude de voir dans les modèles, du moins jusqu'en 2100.

L'évolution après 2100 suit grossièrement l'évolution des températures mais les explications données par les auteurs notamment lorsqu'ils disent ceci:

"Global mean precipitation increases through the ZE2100 simulation, particularly in the first decades after emissions cease (Fig. 2b): such an increase in global mean precipitation is an expected response to decreasing atmospheric CO2 concentration in the presence of constant global mean surface temperatures12,13, because more efficient radiative cooling to space allows a larger latent heat release in the troposphere"

mériterait d'être un peu plus expliqué car, a priori, la diminution du CO2 devrait faire diminuer le refroidissement radiatif de la troposphère.

6-niveau des océans

(voir fig 2)

Le niveau stérique (du à la température) augmente d'environ 1m jusqu'en l'an 3000.

Les auteurs font cependant l'impasse sur une estimation de l'augmentation du niveau massique (fonte des glaces continentales) ce qu'on peut évidemment comprendre.

Toutefois ils mettent l'accent sur l'importance du très fort réchauffement de l'Antarctique et de l'océan austral dans les processus de fonte de l'inlandsis notamment dans sa partie ouest.

conclusion

Les causes de la déclinaison locale de la température après 2100  semblent quelque peu complexes et difficiles à comprendre au premier abord (voire l'évocation de la cellule de Deacon).

D'autre part, on ne sait pas bien si c'est l'arrêt des émissions ou la continuation des processus suite au réchauffement initial (évolution au cours d'un temps long) qui sont à l'origine des différences régionales constatées.

Le plus important reste cependant la mise en évidence d'un certain caractère irréversible du réchauffement puisque la température globale ne change pas pendant 900 ans après l'arrêt des émissions même si elle baisse assez légèrement dans l'hémisphère nord.

Dans un prochain article on regardera les résultats du petit modèle climat-evolution appliqué à ce cas et à un autre qui concernera l'exploitation d'une partie conséquente (environ 7000Gt sur un temps beaucoup plus long, 1150 ans) des ressources ultimes estimées, en essayant d'être un peu plus réaliste en ce qui concerne les consommations annuelles.