Points de basculement dans le système climatique

Le sixième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), publié en 2021, définit un point de basculement comme un « seuil critique au-delà duquel un système se réorganise, souvent de manière abrupte et/ou irréversible »[8]. Il peut être provoqué par une petite perturbation entraînant un changement disproportionné dans le système. Les points de basculement peuvent également être définis comme en association avec des rétroactions auto-renforcées qui pourraient entraîner des changements irréversibles à l'échelle de temps humaine dans le système climatique[9]. Pour toute composante climatique particulière, le passage d'un état à un nouvel état stable peut prendre plusieurs décennies ou siècles[9]. Dans les écosystèmes et dans les systèmes sociaux, un point de basculement peut déclencher un « changement de régime » : une réorganisation majeure des systèmes vers un nouvel état stable[10].

Le rapport spécial du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans le contexte du changement climatique de 2019 définit un point de basculement comme « un niveau de changement dans les propriétés du système au-delà duquel un système se réorganise, souvent de manière non linéaire, et ne revient pas à l'état initial même si les moteurs du changement sont atténués. Pour le système climatique, le terme désigne un seuil critique à partir duquel le climat mondial ou régional passe d'un état stable à un autre état stable »[11].

Des archives géologiques montrent qu'il y a eu des changements abrupts dans le système climatique qui indiquent d'anciens points de basculement. Par exemple, les événements de Dansgaard-Oeschger au cours de la dernière période glaciaire sont des périodes de réchauffement brusque (en quelques décennies) au Groenland et en Europe, qui peuvent avoir impliqué des changements brusques dans les principaux courants océaniques. Au cours de la déglaciation, au début de l'Holocène, l'élévation du niveau de la mer n'a pas été régulière, mais s'est produite de manière abrupte lors des poussées d'eau de fonte. La mousson en Afrique du Nord a connu des changements abrupts sur des échelles de temps décennales pendant la période humide africaine, il y a 15 000 à 5 000 ans, et qui s'est également terminée brusquement par un état plus sec[12].

Les scientifiques ont identifié de nombreux éléments du système climatique susceptibles de présenter des points de basculement[13] - [9]. Au début des années 2000, le GIEC commence à envisager la possibilité de points de basculement. À cette époque, le GIEC conclut qu'ils ne seraient probables qu'en cas de réchauffement planétaire de 4 °C ou plus par rapport à l'époque préindustrielle. En 2021, les points de basculement sont considérés comme ayant une probabilité significative au niveau de réchauffement actuel d'un peu plus de 1 °C, avec une forte probabilité au-dessus de 2 °C[14]. Il est possible que certains points de basculement soient sur le point d'être franchis ou l'aient déjà été, comme ceux des calottes glaciaires de l'Antarctique occidental et du Groenland, des récifs coralliens d'eau chaude et de la forêt amazonienne[15] - [16]. Parmi ceux-ci, un élément climatique régional et trois éléments climatiques fondamentaux sont estimés comme susceptibles de franchir un point de basculement si le réchauffement planétaire atteint 1,5 °C, à savoir l'effondrement de la calotte glaciaire du Groenland, l'effondrement de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental, la disparition des récifs coralliens tropicaux et le dégel brutal du pergélisol boréal. Deux autres points de basculement sont considérés comme probables si le réchauffement continue à approcher les 2 °C : la perte brutale de la glace de la mer de Barents et l'effondrement du gyre subpolaire de la mer du Labrador[17] - [18] - [19].

De nombreuses rétroactions positives et négatives aux températures globales et au cycle du carbone ont été identifiées. Le GIEC signale que les rétroactions provoquées par la hausse des températures sont positives pour le reste de ce siècle, l’effet de la couverture nuageuse est celui qui a la plus grande incertitude[24]. Les modèles du cycle du carbone du GIEC montrent une absorption plus élevée de carbone dans les océans, mais l'assimilation de carbone par les terres est incertaine en raison de l'effet combiné du changement climatique et des changements d'utilisation des terres[25].

L’enregistrement géologique de la température et de la concentration de gaz à effet de serre permet aux climatologues de rassembler des informations sur les rétroactions climatiques qui ont conduit à différents états climatiques, tels que le Quaternaire supérieur (il y a 1,2 million d’années), le Pliocène (il y a cinq millions d’années) et le Crétacé (il y a cent millions d'années). En combinant ces informations avec la compréhension du changement climatique actuel, un groupe de chercheurs conclut en 2018[26] qu'un réchauffement de 2 °C pourrait activer des éléments de basculement importants, augmentant encore la température pour activer d'autres éléments de basculement dans un enchaînement en cascade qui pourrait encore augmenter la température terrestre[5] et créer une planète étuve. Une étude de 2019 affirme que si les gaz à effet de serre atteignent trois fois le niveau actuel de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, les stratocumulus pourraient se disperser brutalement, contribuant ainsi à un réchauffement supplémentaire de 8 degrés Celsius[27].

La vitesse à laquelle les éléments du système climatique peuvent basculer est extrêmement importante pour déterminer leur rôle dans le changement climatique. Les enregistrements géologiques ne permettent pas toujours de savoir si les changements de température passés se sont étendus sur quelques décennies ou plusieurs millénaires. Par exemple, le basculement induit par de la libération de composés de clathrate enfouis dans les fonds marins et le pergélisol marin[28] est maintenant considéré comme un phénomène de long terme et non plus brutal[29].

Franchir un seuil dans une partie du système climatique peut amener un autre élément à basculer dans un nouvel état. Ce sont ce qu'on appelle des points de basculement en cascade[33]. La fonte de la glace en Antarctique occidental et au Groenland modifierait considérablement la circulation océanique. Ce processus pourrait entraîner l'activation d'éléments de basculement dans cette région, tels que la dégradation du pergélisol, la fonte de la banquise arctique et le dépérissement de la forêt boréale. Cela montre que même à des niveaux relativement bas de réchauffement climatique, des éléments de basculement relativement stables peuvent être activés[34].

Pour certains des points de basculement décrits ci-dessus, il peut être possible de détecter si cette partie du système climatique se rapproche d'un point de basculement. Toutes les parties du système climatique sont parfois perturbées par les phénomènes météorologiques. Après la perturbation, le système revient à son équilibre. Par exemple, une tempête peut endommager la banquise qui se reforme après. Si un système se rapproche d'un basculement, la restauration de son état normal peut prendre de plus en plus de temps, ce qui peut être interprété comme un signe avant-coureur du basculement[35] - [36].

Une étude réalisée par le PNUE en 2019 indique que le point de basculement a déjà été atteint pour l'Arctique et le Groenland[37] - [38]. En raison de la fonte du pergélisol, le méthane (en plus d'autres polluants climatiques de courte durée) pourrait être libéré dans l'atmosphère plus tôt que prévu. La perte d'un bouclier de glace à albédo positif a lancé une puissante boucle de rétroaction positive conduisant à des températures toujours plus élevées. L’instabilité climatique qui s’accélère dans la région polaire est susceptible d’affecter le climat mondial, et de dépasser les prévisions antérieures[39] - [40] - [41] - [42] - [43] - [44] concernant le point de l’avenir où le basculement mondial aura lieu.

Si le climat entre dans un scénario de serre humide, il est à craindre des pénuries alimentaires, des pénuries d'eau et des centaines de millions de personnes déplacées en raison de l’élévation du niveau de la mer, de conditions malsaines et invivables et de tempêtes côtières violentes[34].

Un emballement à 4 à 5 °C pourrait rendre inhabitables des pans entiers de la planète autour de l’équateur, avec un niveau de la mer jusqu’à 60 m au-dessus d'aujourd'hui[45]. Un réchauffement de 11 à 12 °C mettrait en question la survie des humains par hyperthermie[46].

Des effets comme ceux-là ont été popularisés dans des ouvrages de fiction comme The Inhabitable Earth[47].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Tipping points in the climate system » (voir la liste des auteurs).