par Nicholas Lewis (Traduction : Camille Veyres)
Article originellement publié le 18 octobre 2018 sur le site de Judith curry
Note du traducteur :
Le texte de M. Lewis accepte les concepts qui fondent la thèse du réchauffement climatique anthropique dû à l’emploi de combustibles fossiles. En réalité la teneur de l’air en CO2 est une conséquence des températures de la zone intertropicale de dégazage, il n’ y a dans l’air que 6% de CO2 qui vienne des combustibles fossiles (le reste vient des dégazages naturels des océans et des sols), et la teneur de l’air en CO2 n’a aucun effet car les émissions infrarouge thermique du globe qui refroidissent la surface et la troposphère sont à 90% celles de la vapeur d’eau et des nuages: la teneur en vapeur d’eau de la haute troposphère (là où devrait se voir un effet de plus de CO2) a, comme observé depuis 40 ans, diminué et le rayonnement infrarouge du globe augmenté … sans que l’on voie la moindre trace du forçage radiatif par plus de gaz à effet de serre qui suppose a priori que la vapeur d’eau aille croissant dans la haute troposphère. Rappelons encore que le cumul des émissions de CO2 venant de combustibles fossiles depuis 1751 représente 1% (un pour cent) du carbone qui circule entre les océans l’air et la végétation et les sols (440 Gt-C (fin 2018) pour 42000 Gt-C).
Nicholas Lewis (*) examine en détail les causes de cette évolution entre 2011-2012 et 2018.
(*) : Nicholas Lewis est un scientifique du climat indépendant basé en Grande Bretagne.
Une lecture attentive des chapitres 1 et 2 du Rapport Spécial du GIEC sur le réchauffement climatique de 1,5°C (SR15, Special Report 1.5) révèle quelques changements intéressants par rapport au 5ème rapport d’évaluation du GIEC (AR5). Cet article met l’accent sur des assertions du rapport SR1.5 relatives aux budgets d’émissions de carbone qui permettraient de respecter les objectifs de 1,5°C et 2°C.
Il me semble assez extraordinaire que le budget carbone du rapport AR 5, pour l’après-2010 et pour 1,5°C, publié il y a seulement quatre ans, ait été augmenté d’environ 700 Gt-CO2 – soit l’équivalent du cumul des émissions du 21ème siècle à ce jour – alors que les projections du SR15 sur le réchauffement futur sont en grande partie fondées sur la plage des réponses climatiques transitoires aux émissions cumulées (TCRE, Transient Climate Response to cumulative Emissions) des modèles utilisés pour le rapport AR5.
Points clés
Les estimations du rapport SR15 des budgets carbone qui nous permettraient de rester dans les limites des objectifs de 1,5°C et 2°C sont beaucoup plus élevées que celles données dans le rapport AR5 -plus de cinq fois plus élevées (décompte à partir de fin 2017 pour une probabilité de 66% de ne pas dépasser un réchauffement de 1,5°C)
- Le SR15 passe, pour ces objectifs de 1,5 °C et de 2 °C, du réchauffement passé (jusqu’en 2010) des températures de l’air mesurées près de la surface (SAT, near Surface Air Temperature) (comme dans AR5) à un mélange des températures de l’air près du sol sur terre ferme et des températures de la surface des mers (SST, Sea Surface Temperature).
- Le SR15 fonde ses estimations de la relation entre réchauffement futur et émissions futures de CO2 surtout sur le comportement de la génération actuelle de modèles du système Terre (ESM, Earth System Models) [i], tels qu’utilisés pour l’AR5. Toutefois, contrairement à l’AR5, il ne le fait pas directement. Il suppose une relation probabiliste fixe entre le cumul des émissions de CO2 postérieures à 2010 et le réchauffement qu’elles provoquent, et calcule (à l’aide de « modèles climatiques simplifiés ») un reste permis pour le réchauffement dû à d’autres causes.
- Le SR15 ignore les estimations du réchauffement jusqu’à ce jour tirées des simulations des ESM(Earth System Models), mais les estime plutôt à partir de données d’observation [NdT : fort incertaines ou lacunaires avant 1940].
- L’estimation SR15 des émissions de CO2 cumulées après 1875, qui donnerait une probabilité de 50 % d’atteindre l’objectif de 1,5°C, est d’environ 720 Gt-CO2 supérieure à celle de l’AR5, avec une compensation partielle par une augmentation de 210 Gt-CO2 des émissions estimées sur 1876-2010, d’où une augmentation nette de 510 Gt-CO2 du budget carbone autorisé après 2010.
- Environ 180 Gt-CO2 de l’augmentation de quelques 720 Gt-CO2 du budget d’après 1875 viennent d’un moindre effet réchauffant du CO2 cumulé après 2010. Cette réduction du réchauffement projeté semble avoir deux causes :
o La valeur du TCRE (Transient Climate Response to cumulative Emissions) utilisée dans le SR15 correspond à la moyenne de l’ensemble complet des ESM (Earth System Models) de l’AR5 ; toutefois, les budgets calculés pour l’AR5 étaient fondés sur un sous-ensemble des modèles ESM qui avait une valeur moyenne du TCRE plus élevée.
o Le SR15 prévoit un réchauffement hors CO2 plus faible que l’AR5.,
et peut-être aussi à d’autres facteurs non identifiés.
- Les 540 Gt-CO2 restants sont liés à un changement de la métrique du réchauffement jusqu’en 2010, passée de chiffres venant de simulations par « modèles » à des chiffres tirés d’observations et peuvent être analysés approximativement comme suit :
o la moitié (270 Gt-CO2) vient de ce que les quelques modèles utilisés par l’AR5 réchauffent davantage avant 2010 que l’ensemble des modèles CMIP5 (disponibles pour l’AR5)
o la moitié (270 Gt-CO2) vient de la modification de la métrique du réchauffement : la température de l’air près de la surface de la planète (avec un couverture complète du globe) a été remplacée par un mélange de SAT (near Surface Air Temperature) sur terre ferme et de SST (Sea Surface Temperature) sur les océans appréciée (sur une base de données géographiquement lacunaire) par la moyenne de quatre ensembles d’observations.
Définition du réchauffement pour les budgets carbone selon le rapport SR15
Afin de comprendre les changements des budgets carbone du rapport SR15 par rapport à ceux du rapport AR5, il est nécessaire d’examiner la façon dont le SR15 définit le réchauffement. La partie clé du SR15 est ici la section 1.2.1 : “Définitions pratiques du réchauffement de 1,5°C et de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels “.
Le rapport SR15 ” adopte une définition pratique de ” 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels ” qui correspond à une moyenne mondiale des températures combinées de l’air et de la surface de la terre de 1,5°C supérieure à la moyenne des 51 années 1850-1900,de 0,87°C supérieure à celle des 20 années 1986-2005, ou de 0,63°C supérieure à celle de la décennie 2006-2015 “. Il affirme que ces décalages sont fondés sur tous les ensembles de données « globales » publiées disponibles, combinés et mis à jour.
La définition pratique du SR15 sur le réchauffement au cours de la période historique se fonde sur une moyenne des quatre ensembles de données mondiales disponibles décrits dans des publications « évaluées par des pairs » à savoir: les trois ensembles de données utilisés dans le rapport AR5 – HadCRUT4, NOAA, GISTEMPmis à jour – ainsi que la version Cowtan et Way interpolée de HadCRUT4 [ii] . Les séries Berkeley Earth (BEST) et JMA ne sont pas employées car ” aucune publication évaluée par des pairs n’est disponible pour ces ensembles globaux de données terrestres et marines combinées “.
Le SR15 explique que ” le GIEC a traditionnellement défini les changements de la température moyenne globale de surface (GMST) observée comme une moyenne pondérée des changements de température de l’air près de la surface des terres (SAT) et des changements de température de surface (SST) sur les océans “. En conséquence de cette pratique les bilans carbone résiduels de 1,5°C du SR15 se fondent sur un réchauffement anthropique de 0,87°C jusqu’en 2006-2015, fondé ces ensembles de données de température de surface qui combinent principalement la température de l’air près de la surface sur terre ferme et la température de surface des mers (en pleine mer).
Le réchauffement global moyen sur la période historique (de 1850 à ce jour) calculé par des simulations faites avec les « modèles de la planète Terre » ESM (Earth System Model) utilisés dans l’AR5 est supérieur à celui indiqué par les données d’observation des températures utilisés dans le SR15 [iii]. Il est probable qu’une partie de cette différence de réchauffement vient de ce que les modèles ESM utilisent les températures de l’air près de la surface (SAT near Surface Air Temperature) comme métrique des températures sur les océans et les terres, et que les observations [de ce type] ont une couverture géographique assez partielle de la planète. L’importance de cette question se voit dans l’affirmation du SR15 : ” l’utilisation de données combinées SAT/SST et une couverture incomplète [NdT : des SAT températures de l’air près de la surface] peuvent, ensemble, réduire d’environ 0,2°C le réchauffement entre le XIXe siècle et aujourd’hui, par rapport à l’utilisation d’une SATprise en moyenne globale “.
Cependant,il est douteux que la mesure du réchauffement de la SR15 soit à ce point moindre que l’ancienne évaluation, ou qu’elle atteigne ces 13 % de « manque de réchauffement » trouvé avec les modèles CMIP5 utilisés par le SR15 [iv]. Bien que deux des quatre ensembles de températures utilisés dans le SR15 emploient pour les océans des mesures SST (Sea Surface Temperature), les deux autres utilisent une combinaison de SST et SAT (near Surface Air Temperature) ; donc la moyenne des quatre ne devrait pas être aussi différente de celle trouvée avec les seuls SAT que le dit le calcul du SR15 [v].De plus, les estimations du réchauffement pour les dernières décennies dans deux versions de la réanalyse ERA intermédiaire des situations météorologiques,à l’échelle mondiale – l’une fondée sur SAT partout et l’autre sur SAT sur terre et SST sur mer – ne diffèrent que de très peu [vi]. En outre, un des quatre ensembles de données fabrique (« infill » remplit) des températures pour toutes les zones pour lesquelles il n’y a pas de données, tandis que deux autres en fabriquent substantiellement. La SR15 (Tableau 1.1) montre qu’à long terme, un remplissage (fabrication des données manquantes) complet ou partiel ne fait guère de différence : l’ensemble de données de Cowtan et Way avec une fabrication complète des données manquantes n’est, sur toute la période considérée, que de 0,02°C moindre que la moyenne SR15 [vii]. De plus, sur les dernières décennies, le réchauffement selon les ensembles de données Cowtan et Way atteint ou dépasse celui des réanalyses des situations météorologiques à couverture globale considérés par le SR15, réanalyses qui emploient le SAT partout alors que Cowtan et Way utilisent SST sur les océans [viii].
Bien que les raisons pour lesquelles il a, pour l’évaluation des objectifs 1,5°C et 2°C, été décidé de caractériser le réchauffement en combinant le SAT sur terre et le SST sur mer (plutôt que le SAT partout, comme dans l’AR5) ne soient pas entièrement claires, il s’agit, selon moi, d’une décision scientifiquement raisonnable. La température de l’air en surface au-dessus de l’océan a été (et est toujours) moins bien mesurée que la température de surface des océans (SST), et importe bien moins, pour les humains et la biosphère, que la SST. Ce changement a pour effet d’augmenter les bilans carbone autorisés. Toutefois, la SR15 n’applique pas de manière cohérente sa décision d’utiliser une moyenne pondérée de SAT et de SST : elle ne le fait que pour le réchauffement passé ; le réchauffement futur est entièrement en métrique SAT.
On peut discuter, pour la détermination du réchauffement, de la prise en compte de l’effet refroidissant du fort volcanisme des deux dernières décennies de la période de référence 1850-1900. Cependant, ce refroidissement a probablement été partiellement compensé par un réchauffement anthropique précoce ; le refroidissement net est probablement faible et du même ordre de grandeur que l’excès du réchauffement de la température moyenne globale depuis 1850-1900 de la série Cowtan et Way (le jeu de données qui se réchauffe le plus) par rapport à la moyenne des quatre séries employées dans le SR15.
Le budget carbone restant pour l’objectif de +1,5°C
La section 2.2.2, ” Le budget carbone restant pour l’objectif de +1,5°C ” est particulièrement révélatrice. La métrique clé qui affecte les budgets carbone est la réponse transitoire du climat au cumul des émissions (TCRE, Transient Climate Response to cumulative Emissions), soit le changement de la moyenne globale des températures de surface GMST (global mean surface temperature) par unité du cumul des émissions de CO2 [ix]. Sauf indication contraire, l’unité des émissions est 1000 Gt-C et non 1000 G-CO2 (1000 Gt-CO2 = 1 Tera-tonne-CO2 = 273 Gt-C).
Mon attention a été attirée par l’affirmation : « bien que des incertitudes considérables subsistent, les diverses sources de données évaluées dans le présent rapport convergent : le budget carbone restant pour +1,5 °C ou +2 °C est plus élevé que ses estimations faites au moment de l’AR5 [x]. »
De combien plus élevé ? Eh bien, plus loin dans cette section, le SR15 dit : « Le présent rapport trouve un budget restant plus important par rapport à 2006-2015 que les budgets restants pour +1,5°C et +2°C dits par l’AR5 à compter de début 2011 [qui étaient] : environ 1000 Gt-CO2 pour +2°C (66% des simulations par« modèle ») et environ 400 Gt-CO2 pour +1,5°C (66% des simulations par« modèle »). La présente évaluation trouve environ 1 600 Gt-CO2 pour le +2°C (66ème percentile du TCRE) et environ 860 Gt-CO2 pour le +1,5°C (66ème percentile du TCRE) à compter de 2011. »
Ainsi, le budget carbone restant à compter du 1er janvier 2011 pour une probabilité de 66% de rester en dessous de 1,5°C a été augmenté de 460 Gt-CO2, passant de 400 à 860 Gt-CO2 ; il a plus que doublé. Si l’on en déduit les émissions entre 2011 et 2017,estimées à 290 Gt-CO2 [xii],le budget disponible à partir du 1er janvier 2018 est passé de 110 Gt-CO2 à 570 Gt-CO2 ; il a été quintuplé. [NdT : passant de 3 années à 34 Gt-CO2/an à 17 années].
Bien que le SR15 affirme que les bilans carbone de l’AR5 et du SR15 ne sont ” pas directement équivalents “, tous deux ont le même réchauffement limite de +1,5 °C, la même référence qui est la moyenne des températures des années 1850-1900, exigent la même probabilité de 66 % de ne pas dépasser la cible (certes avec des méthodes de calcul légèrement différentes) et prennent en compte les forçages par les émissions de gaz autres que le CO2. [xiii]
Les bilans carbone du SR15 se fondent sur des valeurs du TCRE (Transient Climate Response to cumulative Emissions) et non sur des projections de« modèles climatiques ». En principe, c’est raisonnable, puisque la génération actuelle de « modèles » (ESM) a de toute évidence des défauts majeurs. Cependant, le SR15 s’en tient à la plage de TCRE entre 0,8°C et 2,5°C (0,22°C à 0,68°C par 1000 Gt-CO2) de l’AR5, ce qui est “un dire d’experts basé sur les données disponibles “. Cette plage de valeurs est conforme à et semble fondée sur celles des TCRE des modèles CMIP5 et des EMIC (Earth systems Model of Intermediate Complexity), avec une moyenne et une médiane similaires [xiv]. Par conséquent, la meilleure estimation de la réponse de la température aux émissions de CO2, selon la méthode du SR15 devrait, en théorie, être très semblable à celle des projections des modèles de l’AR5. Toutefois, dans le SR15, le réchauffement dû aux émissions des gaz autres que le CO2 (tel que prévu par des modèles ESM simplifiés) est moindre que celui prévu par les modèles ESM de l’AR5.
Entre parenthèses, l’étude la plus sophistiquée sur la réponse transitoire TCRE mentionnée par l’AR5 est celle de Gillett et al. (2013) [xv] – l’une des deux études clefs de “détection et attribution” prenant en compte les observations et la « mise à l’échelle », études qui fondent les affirmations de l’AR5 sur le réchauffement d’origine humaine [xvi]. [NdT : ces études postulent à priori que tout le réchauffement observé depuis 1850 vient du seul CO2 « anthropique », que les cycles climatiques naturels n’existent pas et que les effets du champ magnétique du soleil n’existent pas non plus].Gillett et al. ont « mis à l’échelle » les réponses des températures au réchauffement par gaz à effet de serre des « modèles » CMIP5 pour les rendre conformes au réchauffement observé, et ont trouvé une plage des valeurs du TCRE de 0,7°C à 2,0°C, avec une moyenne de 1,35°C. La plage adoptée dans le SR15 a une valeur centrale de22 % plus élevée et une limite supérieure de 25 % plus élevée que cette plage contrainte par les observations [historiques].
Si l’on suppose, comme le fait le SR15, une distribution normale de probabilité,les points à 50 % (médiane) et à 66 % de la distribution de probabilité sont des TCRE de 0,45°C / 1000 Gt-CO2 et 0,55°C/ 1000 Gt-CO2. Le SR15 souligne que les estimations du TCRE fondées sur les observations [historiques] ont une distribution de probabilité log-normale et donc pour une plage donnée de probabilités, une queue de distribution plus longue et une médiane plus faible que pour une distribution normale de probabilité. Le SR15 estime que si son intervalle de 0,22°C/ 1000 Gt-CO2 à 0,68°C / 1000 Gt-CO2 était sujet à une distribution de probabilité log-normale et non pas normale, le TCRE médian serait 0,38°C / 1000 Gt-CO2, en accord avec les « meilleures estimations » citées par le SR15 d’études utilisant les « contraintes des observations »[xvii] – et que la médiane du budget carbone restant serait alors de 200 Gt-CO2 supérieure [xviii].
Le TCRE médian de 0,45°C / Tt-CO2 [Tt=Tera-tonne= 1000 Gt] utilisé dans le SR15 est, sans surprise, proche du TCRE médian de 0,47°C / Tt-CO2 du modèle de complexité réduite MAGICC utilisé dans l’AR5 pour reproduire le comportement de l’ensemble des modèles CMIP5 qui sont des modèles bien plus complexes. Le SR15 introduit un nouveau modèle simplifié, le modèle FAIR ( Finite Amplitude Impulse Response ). FAIR intègre des hypothèses de forçage plus récentes que celles prises par MAGICC ; MAGGIC quoique qu’utilisé dans l’AR5 prend un forçage par les aérosols voisin de la « meilleure estimation des aérosols» du rapport AR4, estimation très nettement supérieure au forçage par les aérosols pris dans l’AR5. FAIR produirait des tendances de température à court terme plus réalistes que MAGICC. FAIR a un TCRE médian de 0,38°C / Tt-CO2 très voisin de la valeur centrale 0,37°C / Tt-CO2de Gillett et al (2013). Cependant, pour le calcul de ses budget carbone, le SR15 n’utilise que MAGICC et FAIR (en faisant la moyenne de leurs résultats) pour les changements de température à venir après 2010 en réponse aux émissions autres que celles de CO2.
Il est simple de retrouver les budgets CO2 du SR15 pour 1,5°C après 2017.
Soustraire le réchauffement anthropique jusqu’en 2006-2015 évalué à 0,87 °C du réchauffement de 1,5 °C laisse un réchauffement de 0,63°C pour l’après 2017. Le SR15 dit “les mesures d’atténuation [mitigation ] [du réchauffement] évaluées dans le présent rapport indiquent que les émissions de gaz autres que le CO2 causent un réchauffement supplémentaire moyen d’environ 0,15°C par rapport à 2006-2015, au moment les émissions nettes de CO2 seront nulles“. Après déduction de ce réchauffement hors CO2 (plus précisément de 0,155°C), l’objectif de 1,5°C n’autorise plus qu’un réchauffement supplémentaire de 0,475°C pour le CO2. Sur la base des TCRE évalués à 50 % et 66 % de probabilité, les bilans CO2 après 2017 correspondants sont respectivement de 1055 Gt-CO2 et de 864 Gt-CO2. Après déduction des 290 Gt-CO2 émis sur 2011-2017 et arrondi à la dizaine de Gt-CO2 la plus proche, on arrive aux bilans CO2 du SR15 pour 1,5°C post-2017 à 50% et 66% de probabilité, de 770 Gt-CO2 et 570 GtCO2 respectivement.
Pourquoi y a-t-il un écart énorme entre les bilans carbone de l’AR5 et du SR15, alors que la plage de TCRE utilisée dans le SR15 est presque la même que celle des « modèles » utilisés pour la calcul des bilans carbone de l’AR5 ?
La SR15 affirme que la figure 2.3 (reproduite ci-dessous en figure 1) illustre que ” le changement depuis l’AR5 vient en très grande partie, de l’application d’un référentiel d’observations plus récent pour le changement historique des températures et pour le cumul des émissions“.
A mon avis, cette affirmation du SR15 se prête à une erreur d’interprétation. Une interprétation naïve de cet énoncé est que tant le réchauffement que les émissions observés ont été,au cours de la période écoulée depuis l’AR5,moindres que prévu par l‘AR5 (prévu par les modèles ESM selon le scénario RCP8.5), ces facteurs contribuant tous deux à une augmentation des budgets carbone compatibles avec un réchauffement de 1,5°C ou 2°C.
En fait, les émissions observées entre 2005 (la date de référence pour les émissions des scénarios RCP) et la fin 2017 ont été presque identiques à celles du RCP8.5. Et, si la température des modèles CMIP5 “combinés et masqués” (ligne noire mince de la figure 1) se compare bien avec les observations de la température globale utilisées dans le SR15 (la ligne bleue mince à la figure 1), alors il y a,pendant cette période,eu peu de différence entre les modèles et les observations.
Figure 1 : Changements de température entre 1850 et 1900 par rapport aux émissions cumulatives de CO2 à partir de 1876.Les traits continu reliant de gros points reproduisent la réponse de la température au cumul des émissions de CO2 avec les forçages autres que le CO2,comme à la figure SPM10 du WGI AR5, sauf que les points avec l’indication d’une année se rapportentà une année particulière [NdT : en fait à une moyenne sur les dix ans se terminant au 1er janvier de l’année indiquée].
Les données de l’AR5 ont été tirées des « modèles » (Earth System Models) disponibles pour les observations historiques (en noir) et pour le scénario RCP 8.5 (rouge) ; la plage coloriée en rose est la plage d’incertitude entre les modèles,comme présentée dans l’AR5.
La plage de couleur violette et la ligne violette indiquent la réponse de la température au cumul des émissions de CO2 et au réchauffement non lié au CO2 adoptée dans le SR15. La contribution au réchauffement non liée au CO2 est calculée comme moyenne des modèles MAGICC et FAIR, et la plage ombrée en violet vient de la distribution de la réponse transitoire TCRE (Transient Climate Response to cumulative Emissions) du rapport AR5 WGI.
Les observations marquées 2010 de l’anomalie de la température (0,87°C selon la moyenne de 2006-2015 par rapport à 1850-1900) et du cumul des émissions de dioxyde de carbone de 1876 à la fin de 2010, 1930 Gt-CO2 [NdT : soit 526 Gt-C dont seulement 364 Gt-C (70%) viennent des combustibles fossiles et des cimenteries ] est le carreau violet sans remplissage.
Les valeurs de 2017 tirées du plus récent cumul des émissions de carbone à la fin de 2017, 2 220 Gt-CO2 [605 Gt-C]avec une anomalie de température de 1,04°C [NdT : l’anomalie de 2018 est de 0,18°C moindre que celle de 2017 marquée par les suites du grand El Nino de 2016-2017! ] basée sur une augmentation de température supposée de 0,2°C par décennie sont indiquées par le diamant pourpre non-rempli.
La ligne bleue mince montre les observations annuelles, avec les émissions de CO2 tirée de Le Quéré et al (2018) [xix] et les températures tirées de la moyenne des ensembles de données HadCRUT4, NOAA, GISTEMP et Cowtan-Way.
La ligne noire mince montre les estimations « combinées et masquées » des modèles CMIP5 avec les émissions de CO2 de Le Quéré et al (2018).
Les lignes noires en pointillés illustrent les estimations du budget carbone « restant »faites par le SR15 pour +1,5°C.
Reproduit de la figure 2.A.3 du SR15, qui est une version de la figure 2.3 qui montre en outre les projections de réchauffement (non utilisées dans le SR15) directement des modèles MAGICC et FAIR.
Une source -possible- de malentendus est la question du changement de la date de référence des observations. Ce n’est pas entre 2005 et 2017, ni sur d’autres périodes récentes. Il s’agit plutôt du passage de la moyenne 1850-1900 à la moyenne 2006-2015 (de 1875 à 2010 pour les émissions de CO2). Cette modification de la date de référence a deux effets.
Premièrement, elle augmente le cumul des émissions de CO2 d’environ 210 Gt-CO2 et en 2010 et à la fin de 2017, principalement en raison d’une révision à la hausse des émissions d’avant 2000 attribuées au changement d’utilisation des sols. [NdT :le changement d’utilisation des sols est la différence entre les 526 Gt-C (1930 Gt-CO2) du GIEC et les 364 Gt-C (soit 70% de 526) du cumul des émissions venant des combustibles fossiles et des cimenteries].En soi, ce changement réduit le bilan carbone restant d’environ 210 Gt-CO2[xx].
Soit dit en passant, quand on ajoute les émissions observées sur 2011-2017, 290 Gt-CO2, la révision des émissions d’avant 2011 porte à 500 Gt-CO2 l’augmentation du cumul des émissions permis après 2010. Ce chiffre dépasse le budget AR5 associé à une probabilité de 66 % d’un réchauffement moindre que 1,5°C, qui est 400 Gt-CO2. En outre, comme les émissions de 2018 devraient dépasser 40 Gt-CO2 [NdT : elles ont été de l’ordre de 37 Gt-CO2 pour les combustibles « fossiles » et les cimenteries], le budget de 550 Gt-CO2 de l’AR5 pour l’après-2010, associé à une probabilité de dépassement de 1,5°C de 50 %,sera dépassé avant la mi-2019.
Le budget SR15 correspondant, 1060 Gt-CO2 pour une probabilité de 50 % de rester en dessous de 1,5 °C, est de 510 Gt-CO2 supérieur et ne risque pas d’être dépassé avant les années 2030.
L’effet du changementde la référence sur les estimations des émissions est une diminution du budget carbone de 210 Gt-CO2 ; donc le second effet de ces changements de référence -l’impact sur les estimations des changements historiques des températures– doit, en grande partie, et compenser cette réduction et donner le doublement par rapport aux estimations AR5 du budget carbone restant. L’augmentation totale du budget carbone concerné est :
- avec une probabilité de 66 %, 670 Gt-CO2 (soit 460 + 210 Gt-CO2)
- avec une probabilité de 50 %, 720 Gt-CO2 (soit 510 + 210 Gt-CO2).
Deux remarques trouvées dans le SR15 donnent un indice qui conduit à cette explication :
- ” l’utilisation de données combinées SAT/SST et d’une couverture incomplète, ensemble, peuvent réduire le réchauffement d’environ 0,2 °C entre le XIXe siècle et aujourd’hui par rapport à l’utilisation d’une SAT moyenne globale complète “.
- le réchauffement des modèles CMIP5 “combinés et masqués” [xxi] de 1850-1900 à 2006-2015 est essentiellement identique à la mesure par le SR15du réchauffement observé [xxii].
Ce ” réchauffement moindre d’environ 0,2°C ” auquel il est fait référence semble compatible avec l’écart de 0,24°C entre:
- le réchauffement de 1,11 °C des modèles ESM (Earth System Model) et EMIC (Earth system Model of Intermediate Complexity) du CMIP5 (c.-à-d. sur base SAT ou Surface Air Temperature)
et
- le réchauffement de 0,87°C des modèles CMIP5 (combinés et masqués) avec un mélange de SAT et de SST (Sea Surface Temperature) incomplets à l’échelle mondiale.[xxiii].
pour 2010 (voir la figure 1).
Il semble donc qu’une très grande partie de l’augmentation des budgets carbone restants du SR15 par rapport à ceux de l’AR5 plus les 210 Gt-CO2 supplémentaires – environ 700 Gt-CO2 au total –vient simplement du passage de la métrique du réchauffement passé avec des données « température de l’air près de la surface (SAT) » à couverture géographique complète à une métrique avec des données incomplètes (géographiquement) mélanges de SAT et de SST. Ça semble remarquable, d’autant plus que dans leSR15, le réchauffement futur projeté demeure, en fait, fondé sur la métrique SAT du rapport AR5, qui est à couverture géographiquement complète [xxiv].
Cependant, il y a quelque chose de bizarre sur la figure 1, quant au réchauffement entre 1850-1900 et 2006-2015.
Les valeurs pour les observations et (sur une base combinée/masquée) pour l’ensemble complet des simulation ESM utilisées dans l’AR5 sont essentiellement les mêmes, conformément au tableau 1.1 du SR15. Cependant, le réchauffement du AR5 jusqu’en 2006-2015 (ligne rouge : géographiquement complet, base SAT)[xxv], de 1,11°C, est supérieur de 12% au chiffre CMIP5 comparable pour la même période donné dans le tableau 1.1 du SR15 (0,99°C, base SAT à couverture géographique complète).[xxvi].
Cet écart 0,12°C résulte vraisemblablement de ce que ce ne sont pas les même modèles qui sont impliqués.
Cet écart 0,12°C est la moitié (0,12°C / 0,24°C) de l’effet total des changements de référence sur les budgets carbone.
Le SR15 affirme que l’augmentation des bilans carbone est due ” en très grande partie ” au changement de référence, ce qui indique qu’il n’explique pas la totalité de l’augmentation. La cause du reste de l’augmentation doit logiquement être que le SR15 prévoit un réchauffement après 2010 par les émissions de CO2 plus faible que l’AR5.
La différence entre les pentes par rapport au cumul en Gt-CO2 après 2000 des lignes violette [« purple »] et rouge de la figure 1 montre à quel point les budget carbone SR15 médians (à 50 % de probabilité) sont affectés par le fait que son « réchauffement projeté en rapport avec les émissions futures de CO2 » (ligne violette) est moindre que celui des ESM et EMIC (Earth System Model, Earth Model of Intermediate Complexity) du recueil CMIP5 du rapport AR5 (ligne rouge). Les émissions produisant un réchauffement médian de 1°C sont d’environ 290 GtCO2 plus élevées sur les projections SR15 que sur les projections AR5. Cette différence expliquera environ 180 Gt CO2 de l’excédent de 720 Gt CO2 du budget du SR15 à 50 % de probabilité et + 1,5 °C, par rapport à celui de l’AR5 (puisqu’il y reste après 2010 un réchauffement admissible de 0,63 °C pour atteindre 1,5 °C).
Pourquoi le SR15 projette-t-il un réchauffement futur médian par rapport aux émissions cumulées de CO2 après 2010 moindre que celui du AR5, si la fourchette TCRE utilisée pour les projections dans le SR15 est presque identique à celle des modèles utilisés dans le AR5, et si les ESM (Earth System Model) CMIP5 de l’AR5 ont une moyenne et une médiane du TCRE (Transient Climate Response to cumulative Emissions) similaires à celles utilisées dans le SR15 ?
Je crois que l’une des principales raisons est que le sous-ensemble des ESM effectivement utilisé pour les simulations à partir desquelles les budgets carbone de l’AR5 ont été calculés était biaisé en faveur des ESM (Earth Sytem Models) de TCRE (Transient ClimateResponse to cumulative Emissions) nettement supérieurs à la moyenne. Ni le SR15 ni l’AR5 ne semblent discuter cette possibilité, et il n’y a que peu d’informations publiées sur les valeurs TCRE des ESM de l’AR5. Cependant, ma meilleure estimation est que le sous-ensemble des ESM CMIP5 et des EMIC utilisés pour générer les budgets carbone de l’AR5 avait un TCRE médian supérieur d’environ 10 % à celui de 1,65°C utilisé pour les budgets SR15,[xxvii] qui lui semble représentatif des de l’ensemble des ESM de l’AR5.
Une autre raison d’un réchauffement futur en fonction des émissions cumulées de CO2 plus rapide dans l’AR5 que dans le SR15 semble être que le réchauffement dû aux changements des émissions autres que le CO2 est plus important dans l’AR5. C’est ce qu’on peut voir à la figure 1. La ligne verte, qui montre le réchauffement total dans le modèle MAGICC, a une pente semblable à la ligne rouge projetée selon AR5. C’est bien ce qui est attendu, puisque MAGICC a été fait pour imiter les ESM de l’AR5, et pour réchauffement dû aux émissions cumulées de CO2 et pour celui dû aux émissions autres que de CO2. Le TCRE de MAGICC n’est que légèrement supérieur à la valeur médiane utilisée pour les projections SR15. Par conséquent, l’excès de MAGICC par rapport au réchauffement projeté du SR15 (la différence entre les lignes verte et violette de la figure 1) devrait dans une large mesure venir de ce que le réchauffement dû aux émissions non-CO2 est plus important dans MAGICC (et donc dans les projections AR5) que dans le SR15. Pour les projections de la SR15, on fait la moyenne du réchauffement non-CO2 de MAGICC et de celui du modèle FAIR, qui est moindre (en particulier dans les décennies après 2010).
Un dernier point. Comme l’indique le SR15, le calcul des budgets carbone à partir d’estimations du TCRE exige l’hypothèse que le réchauffement instantané (en fait multi-décennal) en réponse aux émissions cumulées de CO2 est égal au réchauffement de long terme ou, de façon équivalente, que le réchauffement résiduel après la fin des émissions de CO2 est négligeable. C’est en gros le cas dans les ESM CMIP5 : l’absorption lente et continue du CO2 [des émissions anthropiques] par l’océan et par la biosphère terrestre qui s’équilibrent avec une concentration atmosphérique de CO2 plus élevée, est compensée par le réchauffement continu de la surface à mesure que l’océan profond se réchauffe, absorbe moins de chaleur, et compense une proportion moindre du forçage radiatif des gaz à effet de serre.
Toutefois, s’il y a moins de différence entre la sensibilité transitoire et la sensibilité à l’équilibre dans le système climatique réel que dans les actuels ESM (Earth System Model), ou si dans la réalité l’absorption de CO2 augmente davantage avec sa concentration atmosphérique et/ou diminue moins avec l’augmentation de la température que dans les actuels modèles, alors la moyenne globale des températures de surface (GMST, Global Mean [of] Surface Temperature) diminuera après l’arrêt des émissions. Dans ce cas – que les observations semblent confirmer – le TCRE surestime le réchauffement à long terme causé par les émissions de CO2.
Conclusions
Le SR15 utilise essentiellement la même fourchette pour le TCRE – le réchauffement par unité d’émissions de CO2 – pour évaluer le réchauffement futur, et donc en déduire les budget carbone « restant », que celle tirée des modèles utilisés pour calculer les bilans carbone de l’AR5. Et bien que le SR15 indique qu’il définit “1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels” comme une moyenne mondiale combinée du réchauffement de la température de l’air au-dessus de la terre ferme et de la température de la surface de la mer, par opposition au réchauffement de la température de l’air en surface partout (terre et océans, pris pour le bilan carbone de l’AR5), il applique cette définition seulement au réchauffement passé et non au réchauffement projeté (post-2010).
Malgré des liens étroits entre les bases employées par le SR15 et par l’AR5 au calcul de budgets « restant » d’émissions de carbone, les budgets carbone « restant » du SR15 sont bien supérieurs à ceux de l’AR5. Le budget « restant » pour une probabilité de 50 % d’atteindre l’objectif de 1,5 °C est supérieur de 510 Gt-CO2.
Le SR15 indique que cette augmentation vient en grande partie de la mise à jour jusqu’à 2005-2016 de la base des observations historiques anciennes de la température et du cumul des émissions de carbone. L’explication que donne le SR15 pour expliquer cette augmentation des bilans carbone par rapport à l’AR5 peutêtre littéralement correcte, mais elle occulte l’influence réelle des différents facteurs.
Le changement de la référence du cumul des émissions de carbone se traduit en fait par une réduction de 210 Gt-CO2 du budget carbone « restant », en raison d’une ré estimation à la hausse des émissions de CO2 d’avant 2010. Donc des changements liés à la température expliquent une augmentation de 720 Gt-CO2 du budget du SR15 à 50 % de probabilité et 1,5 °C par rapport au budget correspondant de l’AR5.
En notant que le SR15 constate que le réchauffement observé correspond au réchauffement simulé (calculé) par l’ensemble complet des modèles AR5 CMIP5 lorsqu’on part de la même base, je déduis que cette augmentation de 720 Gt-CO2 peut être divisée en :
- 180 Gt-CO2 environ pour un plus faible réchauffement post-2010 fonction du cumul des émissions post-2010 ; ce moindre réchauffement projeté semble dû en partie à l’emploi par AR5 d’un sous-ensemble des ESM (Earth System Model) de sensibilité TCRE (Transient Climate Response to cumulative Emissions) très élevée et atypique et en partie à une estimation plus faible par SR15 du réchauffement dû aux gaz autres que le CO2 (et peut être aussi à d’autres facteurs non-identifiés).
- un solde de 540 Gt-CO2 venant du passage de la métrique du réchauffement jusqu’en 2010 d’une base simulations à une base observations, avec :
o une moitié (270 Gt-CO2) pour les modèles (en petit nombre) utilisés pour les budgets AR5,modèles qui se réchauffent davantage avant 2010 que l’ensemble des modèles CMIP5 AR5,
o l’autre moitié (270 Gt-CO2) pour le changement de la métrique du réchauffement passée de la température de l’air près de la surface du globe à un mélange de SAT sur terre et de SST (Sea Surface Temperature) sur mer, tel que mesuré, sur une base géographiquement incomplète, par la moyenne de quatre séries de relevés de températures.
Peut-on parier que les nouveaux budgets carbone du SR15 s’avèreront aussi être bien trop faibles ?
[i] Les modèles du système Terre(ESM, Earth System Model) représentent à la fois le système climatique et le cycle du carbone, et aussi certains autres cycles biogéochimiques. La plupart de ces actuels ESM, tels qu’utilisés dans l’AR5 et leSR15, sont des versions des modèles de circulation générale 3D CMIP5, mais certains sont des modèles de complexité intermédiaire (EMIC).
[ii] Pour estimer les changements pratiqués sur les données NOAA et GISTEMP, qui commencent en 1880, par rapport à la période de référence 1850-1900, un réchauffement est calculé par rapport à 1850-1900 en utilisant l’ensemble de données HadCRUT4.6 et « mis à l’échelle »dans le rapport de la tendance linéaire 1880-2015 trouvée sur les données NOAA ou GISTEMP à la tendance linéaire correspondante calculée sur HadCRUT4.
[iii] Le réchauffement à ce jour dans les « modèles » ESM utilisés au calcul les budgets carbone de l’AR5 n’affecte pas directement ces budgets dérivés (puisqu’ils sont fondés sur le réchauffement à des dates ultérieures trouvé par la poursuite des calculs ESM), mais aide à diagnostiquer les raisons des différences des budgets carbone entre l’AR5 et le SR15.
[iv] SR15 Tableau 1.1 : colonnes 1850-1900 à 2006-2015.
[v] NOAA et GISTEMP utilisent les températures des océans d’ERSST. Sur des périodes de dix ans et plus, le réchauffement d’ERSST est, sauf dans la partie récente de l’enregistrement, principalement lié aux mesures nocturnes du SAT (near Surface Air Temperature).
[vi] Lewis, N. et J. Curry, 2018 : Impact des données récentes de forçage et d’accroissement de la chaleur océanique sur des estimations de la sensibilité climatique. Journal of Climate, 31, 6051-6071.
[vii] En prenant le changement entre la moyenne sur 1850-1900 et la moyenne sur 1998-2017 ; SR15 Tableau 1.1.
[viii] SR15 Tableau 1.1. Les ensembles de données venant des réanalyses sont ERA-interim et JRA-55.
[ix] Le TCRE est généralement mesuré dans les modèles comme la réponse au point de doublement de la concentration de CO2 lorsqu’elle augmente de 1 % par an, ce qui prend 70 ans, mais il n’est pas sensible à la période ou au profil exact de l’augmentation du CO2. Comme l’indique le Glossaire du rapport SR15, le TCRE combine des informations sur la « airborne fraction » des émissions cumulées de CO2 (cette fraction des émissions de CO2 qui reste [NdT : perpétuellement !] dans l’atmosphère et est déterminée par les processus du cycle du carbone[NdT : par les hypothèses absurdes faites sur le cycle du carbone telles qu’un océan de surface complètement isolé (en carbone) de l’océan profond et l’absence d’effet des températures sur la pression partielle du CO2 dans l’eau de mer] et des informations sur la réponse climatique transitoire (TCR, Transient Climate Response).
[x] L’utilisation erronée de “considérablement” plutôt que de “considérable” est une erreur du GIEC.
[xi] Les chiffres du bilan carbone du SR15 semblent venir du tableau 2.2 du rapport de synthèse de 2014 du GIEC sur les changements climatiquesAR5 Climate Change 2014 Synthesis Report, publié pour la première fois en 2015 [NdT : ?].
[xii] SR15 Tableau 2.2, note (2).
[xiii] Le SR15 souligne également qu’il y a d’autres incertitudes que les estimations en probabilités ne prennent pas en compte. Toutefois, la plage probable où se trouve le budget carbone restant pour 1,5°C du SR15 est plus large que celle de l’AR5 que le RS15 montre pour comparaison ; il semble donc probable que le budget AR5 soit également soumis à cesautres incertitudes ou à des incertitudes supplémentaires comparables. (Dans le langage du GIEC, “probable” signifie une probabilité d’au moins 66 %, et la « plage probable” est habituellement comprise comme l’intervalle allant de la probabilité 17 % à la probabilité 83 %).
[xiv] La section 12.5.4.4.2 de AR5 WG1 a dit une plage de TCRE entre 0,8°C et 2,4°C pour 15 modèles ESM CMIP5 ( de type complexe) et de 1,4°C à 2,5°C pour les EMIC (modèles de complexité intermédiaire) utilisés. La moyenne et la médiane des TCRE trouvés par Gillett et ses collaborateurs (2013) pour les ESM CMIP5 étaient proches de 1,65 °C pour la distribution des TCRE employés par le SR15 au calcul des bilans carbone ; la moyenne des TCRE des EMIC utilisés au calcul des bilans carbone de l’AR5 semble aussi être proche de 1,65°C.
[xv] Gillett, N. P., et al., 2013: Constraining the ratio of global warming to cumulative CO2 emissions using CMIP5 simulations.Journal of Climate 26.18, 6844-6858.
[xvi] Les méthodes de détection et d’attribution répartissent les changements globaux observés, habituellement la température, entre plusieurs facteurs, généralement les changements de concentrations de gaz à effet de serre, d’autres facteurs climatiques anthropiques et l’activité naturelle solaire et volcanique, en « mettant à l’échelle » les différents types spatiotemporels de changement que chaque facteur produit dans les « modèles climatiques », ce afin de trouver une valeur approchant au mieux les changements « globaux » observés.
Une « mise à l’échelle » est nécessaire parce que les modèles différent beaucoup par l’ampleur de leurs réactions simulées (calculées) aux divers facteurs ; des modèles peuvent être ou trop sensibles ou pas assez à chacun des facteurs pris un par un et/ou peuvent sur- ou sous-représenter l’ampleur de ces facteurs.
[xvii] Le SR15 déclare que ” les études utilisant des contraintes tirées des observations trouvent les meilleures estimations de 0,35°C/Tt-CO2 à 0,41°C/Tt-CO2 [ Tt = Tera-tonne de 1000 milliards de tonnes] , et (Tableau 2.A.1) que l’utilisation d’une distribution log-normale pour son intervalle TCRE donnerait un TCRE médian de 0,38°C/Tt-CO2
[xvii]L’augmentation aurait été moindre (le tableau 2.2 indique 100 GtCO2) au point de probabilité de 66 %.
[xix] Le Quéré, C. et al. 2018 : Global Carbon Budget 2017. Earth System Science Data, 10(1), 405-448.
[xx] Comparaison des estimations RCP8.5 et des dernières estimations du cumul des émissions jusqu’en 2010 et de leur taux d’augmentation depuis lors, comme montré à la figure 1.
[xxi] Le réchauffement CMIP5 « combiné et masqué » est fondé sur une moyenne pondérée du SAT (température de l’air proche de la surface) sur terre ferme et du SST (sea surface temperature) sur l’océan dans les modèles CMIP5, n’incluant que les mailles pour lesquelles on a des données adéquates d’observation de température sur la période historique.
[xxii] SR15 Tableau 1.1 ; ou comparer les lignes fines bleues et noires de la figure 1.
[xxiii] La figure 2.A.3 de la SR15, que la figure 1 reproduit, montre que le réchauffement CMIP5 « combiné et masqué » en 2010 est identique au réchauffement de 0,87°C observé en 2010. Le tableau 1.1 du SR15 donne les changements de température par rapport à la moyenne 2006-2015 pour ces deux métriques, respectivement 0,86°C et 0,87°C.
[xxiv] Étant donné que les projections de réchauffement du SR15 sont basées sur une fourchette de sensibilité climatique TCRE qui reflète principalement le réchauffement de la température SAT simulé par les « modèles climatiques ».
[xxv] Le réchauffement s’accélère légèrement entre 2000 et 2020 le long de la ligne rouge de la figure 1, de sorte que l’augmentation de la température moyennée sur 2006-2015 sera très légèrement supérieure à la valeur de 1,11°C de 2010,
[xxvi] Pour la moyenne multi-modèle CMIP5 RCP8.5, le réchauffement jusqu’en 2010 est presque identique au réchauffement jusqu’à la moyenne 2006-2015.
[xxvii] Les bilans carbone de l’AR5 ont été calculés à l’aide de simulations de scénarios RCP avec 15 Earth System Model CMIP5 et 4 EMIC. Le TCRE moyen de cinq desEarth System ModelCMIP5 qui ont été analysés dans Gillett et al (2013) était 2,1°C. L’extension des estimations aux autres ESM CMIP5 en traitant des modèles similaires à ceux pour lesquels des TCRE ont été diagnostiqués comme ayant le même TCRE et en utilisant les données du tableau 3 de Friedlingstein et al (2014 ; DOI : 10,1175/JCLI-D-12-00579.1) ramène l’estimation moyenne (et médiane) des TCRE des 15 ESM CMIP5 à ~1,85°C. En supposant que les 5 EMIC ont un TCRE moyen et médian conforme au 1,65 °C utilisé dans le SR15, la moyenne globale et la médiane des TCRE des modèles utilisés pour les budgets carbone de l’AR5 seraient ~1,8°C.