La complexité du système climatique : cours de Terminale

Quand on te demande « quelle sera la température dans cinquante ans ? », la réponse ne se lit sur aucun thermomètre. Le climat n'est pas une quantité unique que l'on mesure et que l'on prolonge : c'est le résultat de nombreux éléments qui échangent de l'énergie, de l'eau et du carbone, à des vitesses très différentes.

Dans ce chapitre, tu apprends à décrire cette complexité. Tu verras de quoi le système climatique est fait, pourquoi ses parties s'influencent entre elles, ce qu'est une rétroaction, et comment les scientifiques construisent des modèles pour s'y retrouver. Tu as déjà étudié l'atmosphère terrestre et son lien avec la vie : on s'appuie sur ces notions. La suite du programme, le climat du futur, utilise ce que tu vois ici.

Le mot clé est interaction. Une composante ne se contente pas de subir : elle agit sur les autres, qui agissent à leur tour sur elle. L'atmosphère échange de la chaleur avec l'océan ; l'océan échange du carbone avec l'atmosphère ; la biosphère continentale intervient dans les cycles du carbone. Étudier l'une des composantes seule donne une image partielle.

Si le Soleil, la composition de l'atmosphère et tous les facteurs extérieurs restaient parfaitement constants, le climat ne serait pas figé pour autant. Les composantes continuent d'échanger entre elles, et ces échanges suffisent à faire varier l'état du système d'une année à l'autre ou d'une décennie à l'autre.

Le climat dépend d'abord d'un équilibre entre l'énergie que la Terre reçoit et celle qu'elle renvoie : c'est le thème du bilan radiatif terrestre, étudié dans la même partie du programme que la complexité du système et le climat du futur ⁴. Quand cet équilibre est perturbé, on parle de forçage radiatif.

Cette distinction est précieuse. Le forçage est un petit déséquilibre ; la réponse, elle, passe par toutes les composantes et toutes leurs interactions. Deux systèmes soumis au même forçage peuvent donc répondre différemment si leurs composantes ne réagissent pas de la même façon. C'est exactement ce qui rend le climat complexe : on ne peut pas passer de la cause à l'effet par une simple multiplication.

Une rétroaction n'est ni « bonne » ni « mauvaise » : positive et négative décrivent seulement le sens de l'influence sur la variation initiale, pas un jugement sur ses conséquences. Une rétroaction positive peut amplifier un refroidissement aussi bien qu'un réchauffement.

Aucun laboratoire ne peut reproduire la Terre. Pour étudier le système, on construit donc des modèles : des représentations mathématiques simplifiées, traitées par ordinateur. Il en existe de nombreux types, depuis un simple bilan énergétique jusqu'aux modèles du système Terre qui représentent de façon détaillée les composantes et leurs interactions ⁵.

Il y a donc toujours un compromis. Plus un modèle représente de composantes et d'interactions, plus il est lourd à calculer. Plus il est léger, plus on peut multiplier les essais, mais plus on a simplifié le système. Il n'existe pas un « meilleur » modèle en soi : le bon choix dépend de la question posée.

Un modèle devient utile quand on le fait tourner : c'est la simulation. Elle aide à isoler le rôle d'un facteur donné dans la trajectoire du climat ². On peut par exemple comparer deux simulations qui ne diffèrent que par un seul paramètre : ce que l'on observe de différent vient de ce paramètre. C'est une expérience que l'on ne peut pas faire sur la vraie Terre.

Les résultats dépendent aussi de la génération de modèles. Une source indique que les modèles d'une troisième génération projetaient un réchauffement compris entre 2 et 4,5 °C en fin de siècle, après stabilisation du système ⁵. Elle cite aussi une publication de mars 2012 selon laquelle l'intervalle de 1,4 à 3,0 °C pourrait être atteint dès 2050 ⁵. Ces chiffres sont des projections issues de modèles, présentées sous forme de fourchettes : une fourchette n'est pas une imprécision de méthode, c'est l'expression honnête de ce que la modélisation permet d'affirmer.