«Les changements climatiques»

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« Les changements climatiques »

Lundi 21 février, lundi 14 mars et mercredi 16 mars 2022 Université de Liège

Trois matinées avec les étudiants des masters en géographie, orientation Global Change, et en sciences spatiales de l’Université de Liège

Dans le cadre du cours « Les changements climatiques et leurs impacts », nous organi- sons les lundi 21 février, lundi 14 mars et mercredi 16 mars 2022, notre quatorzième colloque annuel sur le thème des changements climatiques. Dans une série de mini- conférences, les étudiants des masters en géographie, orientation

Global Change, et en

sciences spatiales de l’Université de Liège tenteront de mieux faire comprendre les changements climatiques qui affectent aujourd’hui notre planète et analyseront les im- pacts possibles sur l’environnement et la société. Leurs exposés aborderont notamment les questions suivantes : Quels impacts les changements climatiques de grande ampleur sur Terre ont-ils eus dans le passé ? Le changement climatique en cours ne connaîtra-t-il que des perdants ? Quels écosystèmes sont particulièrement menacés ? Et pourquoi n’arrivons-nous pas à mettre en œuvre les mesures qui s’imposent pour éviter le pire ?

Ces trois matinées s’adressent principalement aux élèves des classes de 5

^ème

et 6

^ème

année du secondaire, mais sont également ouvertes aux étudiants du supérieur, aux enseignants, aux chercheurs et au grand public. Les inscriptions aux matinées sont gra- tuites, mais obligatoires.

Informations: Guy MUNHOVEN, Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Quartier Agora, 19c Allée du Six Août, 4000 Liège.

Tél. 04/3669771 ; e-mail: Guy.Munhoven@uliege.be

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Première matinée « Les changements climatiques » Lundi 21 février 2022, 9h00 à 12h00

Université de Liège

Auditoire de l’Ancien Institut d’Anatomie, Bâtiment L3 Rue de Pitteurs, 20 – 4020 Liège

09h00 – 09h20 Accueil et introduction de la journée (Louis François & Guy Munhoven) 09h20 – 09h40 Albédo : fonctionnement et impacts (Louise Courbe)

L’albédo quantifie le pouvoir réfléchissant de la Terre. Par conséquent, il est un facteur im- portant pour le système climatique. Il a subi des variations au cours des cinquante dernières années. Quel rôle l’appropriation du sol joue-t-elle dans les variations observées ? Et la fonte des glaciers ? Des effets rétroactifs vont-ils accentuer ou contrecarrer les impacts de ces changements d’albédo ?

09h40 – 10h00 L'injection d'aérosols stratosphériques, un leurre pour ne pas agir ? (Loïc Thomas)

Les changements climatiques sont de plus en plus préoccupants et les actions pour le limiter tardent à être mises en place. La géo-ingénierie pourrait-elle offrir la parade inespérée ? Ici nous allons nous pencher sur l'injection d'aérosols stratosphériques visant à compenser l'effet de serre additionnel. Bien que cette solution semble efficace sur papier, ne constitue-t-elle pas simplement un leurre, atténuant la volonté de limiter l'influence de l'homme sur le climat ?

10h00 – 10h20 Quand le réchauffement de l'Arctique perturbe la météo de nos régions (Florentin Hiault)

L'Arctique est la région qui souffre le plus de réchauffement climatique, avec des impacts visibles à nos latitudes. Quel est le lien entre réchauffement arctique et la perturbation du vortex polaire ainsi que du fameux Jet Stream ? Comment est-ce que cela impacte les évène- ments météorologiques extrêmes sur l'Amérique du Nord et l'Eurasie ?

10h20 – 11h00 Pause

11h00 – 11h20 Les mangroves : une richesse insoupçonnée à préserver ? (Lisa Pacyna)

Les mangroves sont les forêts tropicales des zones côtières. Barrière protectrice entre la terre et la mer, abri pour de nombreuses espèces, excellents capteurs de carbone, elles sont égale- ment une importante ressource économique. Quels sont les facteurs du réchauffement clima- tique et les activités anthropiques qui menacent les forêts de mangroves ? Comment les man- groves permettent-elles de lutter contre le réchauffement climatique et ses conséquences ?

11h20 – 11h40 Une villa en bord de mer, toujours un rêve ? (Simon Louis)

Avec le changement climatique, beaucoup d'évènements sont amplifiés via divers mécanismes complexes, l'érosion des côtes est l'un d'eux. Quels sont les facteurs responsables de cette érosion et en quoi le changement climatique intervient-il ? Quels sont les conséquences de ce phénomène ? Existe-t-il des moyens de protection ?

11h40 – 12h00 Conclusions de la journée

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L’albédo : fonctionnement et impacts

Louise Courbe

Master en sciences géographiques — orientation « Global Change »

Définition et Compréhension du phénomène

L’albédo quantifie le pouvoir réfléchissant de la Terre. Afin de comprendre cette définition, con- sidérons un milieu physique qui reçoit un rayonnement électromagnétique spécifique. En ce qui nous concerne, il s’agit d’un élément à la surface de la Terre sur lequel parvient le rayonnement solaire. Une partie du rayonnement incident va être renvoyée vers le milieu où il se propageait, après avoir subi une réflexion à la surface du milieu recevant le rayonnement. L’albédo du milieu considéré est alors le rapport entre le rayonnement réfléchi et le rayonnement incident. Cet indice va donc permettre de savoir le rapport entre flux de rayonnement réfléchi par l’élément à la surface de la Terre par rapport aux flux de rayonnement solaire. La Figure 1 schématise le fonctionnement. Le rayonnement reçu est toujours le même, mais la partie absorbée ou réfléchie va varier en fonction de la surface. L’albédo va donc dépendre du milieu. Si la surface est sombre, l’albédo sera faible car le rayonnement absorbé est élevé alors que si la surface est claire l’albédo sera élevé car le rayonnement réfléchi est élevé.

L’albédo est compris entre 0 et 1 ou entre 0 et 100%. Le 0 correspond au premier cas théorique extrême, où la surface serait entièrement absorbante ou transparente, et donc la ré- flexion y est nulle. Le 1 (ou 100%) correspond au deuxième cas théorique extrême, où la surface est au contraire totalement réfléchissante et la réflexion est donc maximale.

En plus de la nature du milieu, l’albédo va également dépendre de la longueur d’onde du rayonnement, des angles d’incidence et de réflexion, du caractère plus ou moins accidenté de la surface d’incidence. En effet, concernant les longueurs d’onde, la réflexion dans le visible et dans l’infrarouge peut être différente : p. ex., pour des feuilles, l’indice est de 10% dans le visible mais de 60% dans le proche infrarouge. Par rapport au caractère accidenté, un bon exemple est la mer, où l’indice peut varier entre 5 et 40% en fonction de son agitation. L’albédo va dépendre également de changements chronologiques, comme, p. ex., les saisons.

L’albédo moyen de la surface de la Terre est de l’ordre de 28%. Cela combine l’albédo atmosphérique et l’albédo de la surface terrestre. L’albédo atmosphérique est la partie des rayons qui n’atteignent pas la surface de la Terre, mais qui sont réfléchis par les nuages et l’atmosphère. L’albédo des nuages est variable et dépend notamment de la taille et de la nature des nuages. La présence de nuages va entrainer une diminution des rayonnements absorbés par Figure 1 : Schéma de l’albédo (adapté par Louise Courbe à partir de https://www.kartable.fr/ressources/enseignement-scientifique/cours/le-bilan-radiatif-

terrestre/51272, dernière consultation le 13.02.2022)

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la surface terrestre et va donc avoir un effet de refroidissement. Ce refroidissement sera com- pensé par l’effet de serre des nuages qui conduira à un réchauffement.

L’albédo de la surface terrestre varie, quant à lui, en fonction du milieu terrestre atteint par le rayonnement. Les rayons seront plus ou moins réfléchis ou absorbés. La Figure 2 présente les gammes de valeurs d’albédo typiques en fonction du milieu. Les forêts ont un albédo assez faible, compris entre 5 et 20%. Par contre, l'albédo de la neige fraîche il est très élevé, entre 75 et 95%. Elle va donc contribuer à réfléchir une grande partie du rayonnement reçu, comparé aux forêts ou bien aux prairies.

Le flux solaire moyen arrivant à la surface de l’atmosphère est de 340 W/m². Une partie de ce rayonnement va être réfléchie, ce qui va avoir un impact sur la température moyenne. Les variations de l’occupation des sols entrainent une modification de l’albédo. Cette modification de l’albédo contribue à une modification des échanges d’énergie sur la planète et va donc influencer le climat.

Voici un exemple où l’albédo est un des facteurs de la variation de température : les îlots de chaleur urbains. Dans les pays développés, la moitié de la population habite en ville et la population urbaine va continuer à augmenter dans les années à venir. Cette urbanisation conduit à la création de villes de plus en plus grandes. Ces îlots s’expliquent par le remplacement des sols végétalisés et perméables par des bâtiments et revêtements imperméables. De nombreux facteurs vont donc influencer la température dans une ville. Les surfaces foncées à faible albédo présentes en ville, tel que l’asphalte, absorbent une grande quantité d’énergie durant les pé- riodes d’ensoleillement. Cette énergie va provoquer, par conduction, un réchauffement de l’air en contact avec le sol durant la nuit. L’albédo varie en fonction de la couleur du bâti. Ainsi dans les villes du Sud, les bâtiments sont généralement peints en blanc afin d’augmenter l’albédo, et ainsi contribuer à réduire la chaleur qui règne à l’intérieur. Même si ces surfaces ont un albédo plus élevé que les forêts ou les prairies, d’autres facteurs vont tout de même provoquer une augmentation des températures. Un milieu urbain typique va, p. ex., impliquer la réduction de la capacité de l’environnement direct à abaisser les températures journalières par évaporation ou évapotranspiration et par ombrage. Ainsi la combinaison de ces différents facteurs conduit à l’augmentation de la température des villes de 1 à 2°C.

Figure 2 : L’albédo en fonction du milieu. (Adapté et traduit de l'allemand par Guy Munhoven de http://www.geophysik.uni- kiel.de/~sabine/DieErde/Ablagerungsraeume/images/Albedo_table.jpg, dernière consultation le 27.04.2013)

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La déforestation, telle qu’on la connaît p. ex., en Amazonie, est un autre exemple de l’importance de l’occupation des sols sur l’albédo. Les forêts sont coupées afin d’être remplacées par des champs de culture. Ces champs ont généralement un albédo plus élevé que les forêts qu’ils remplacent et l’absorption du rayonnement par la forêt était plus élevée qu’elle ne le sera pour les prairies. D’autres facteurs tels que l’évaporation vont également avoir un impact. La combinaison de ces facteurs va conduire à un réchauffement net de ces surfaces.

Le changement d’appropriation du sol a un impact sur la variation de l’albédo. Il est alors intéressant de se rendre compte des changements qui s’opèrent sur une échelle de temps plus grande, par exemple 50 ans. Prenons comme exemple la glace en Arctique. La Figure 3 montre la diminution de la surface de la glace de mer en Arctique en septembre. La fonte de la glace produit un réel changement au niveau de l’occupation du sol car celle-ci laisse place à de la roche ou la mer dont l’albédo est bien plus faible. Comme dit précédemment un albédo plus faible veut dire une absorption plus élevée et donc un impact sur la température.

Il est alors intéressant de se demander si les effets rétroactifs vont accentuer ou contrecarrer les impacts de ces changements d’albédo.

Variation de l’albédo : impacts et rétroactions

Afin de comprendre l’importance de l’albédo et ses effets, il est important de comprendre les effets rétroactifs. La rétroaction est définie par l’action en retour d’un système à la modification d’un paramètre. Cela veut dire que si dans un système un des paramètres est changé, alors le système réagira afin de s’adapter au changement rencontré. On parle plus souvent de boucle de rétroaction. Une boucle est un cycle de processus qui agissent en chaîne. Un cercle vicieux est un exemple typique d’une telle boucle de rétroaction. Une boucle de rétroaction positive implique que les rétroactions entre les différents chaînons conduisent à amplifier la perturbation initiale, qui modifie l’équilibre entre les chaînons. Une rétroaction négative au contraire tend à atténuer

Figure 3 : L’évolution de la glace de mer en Arctique entre 1978 et 2014 en septembre.

(https://www.researchgate.net/figure/1-Average-monthly-Arctic-sea-ice-extent-in-

September-1979-2015-National-Snow-and-Ice_fig1_325652056, dernière consultation le 14.02.2022).

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la perturbation initiale. Les adjectifs positif et négatif n’ont pas de connotation de valeur. Un exemple classique est la rétroaction positive albédo-glace : plus il y a de glace, plus l’albédo des pôles est important, plus d’énergie est réfléchie vers l’atmosphère, et donc plus les calottes s’étendent.

Comme vu précédemment, la glace a un albédo élevé et réfléchit donc une grande partie de l’énergie reçue du soleil. Si la glace fond, la surface apparente sera alors de l’océan ou de la roche. L’albédo diminue, ce qui provoque une plus grande absorption d’énergie, augmentant le réchauffement de l’atmosphère. Ce réchauffement fait fondre la glace plus rapidement et ainsi de suite. La fonte des glaces entraîne une diminution de l’albédo qui conduit à une augmentation des températures et donc à une fonte des glaciers. La variation de l’albédo, en l’occurrence une diminution, va avoir un impact de réchauffement sur le climat.

Pour les glaciers, les effets rétroactifs vont donc accentuer les impacts causés par les changements d’albédo. L’augmentation des rayons absorbés, va causer une hausse des tempéra- tures, ce qui va accélérer la fonte de la glace. Nous sommes bien en présence d’un cercle vicieux et au vu de la situation actuelle, la fonte des glaciers est vouée à continuer dans les années à venir.

Pour en savoir plus

 L’albédo :

http://files.meteofrance.com/files/glossaire/FR/glossaire/designation/44_initie_view.html

 Évolution de la fonte de la banquise grâce à des images prise par la Nasa :

https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/arctique-arctique-35-ans-fonte- banquise-vue-nasa-91810

 Évolution des glaciers : https://youtu.be/ur4I8tYnxP4

 Îlots de chaleur urbains : https://environnement.brussels/lenvironnement-etat-des- lieux/rapports-sur-letat-de-lenvironnement/rapport-2011-2014/climat/focus-0

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L’injection d’aérosols stratosphériques, un leurre pour ne pas agir ?

Loïc Thomas

Introduction

Le climat à la surface de la Terre dépend principalement du rayonnement solaire reçu par la planète. Le rayonnement absorbé par l’atmosphère et la surface est converti en rayonnement tellurique. Ce dernier est alors renvoyé vers l’espace. Dans un système à l’équilibre, la quantité nette de rayonnement solaire entrant est égale à la quantité de rayonnement tellurique sortant.

Afin de comprendre les interactions avec le rayonnement, il est important de se pencher sur la composition de l’atmosphère. Dans l’atmosphère, nous pouvons distinguer trois formes de matière qui jouent un rôle dans le bilan énergétique :

1. Les molécules de gaz. Dans la composition moyenne de l’atmosphère terrestre pour les gaz

« permanents », on retrouve principalement le diazote (78,084%), le dioxygène (20,946%) et l’argon (0,934%). D’autres gaz sont également présents en quantités plus variables dans l’atmosphère. Il s’agit, entre autres, de la vapeur d’eau (0 à 1%), du dioxyde de carbone (0,01 à 0,1%), du méthane (0,1 à 0,2%) ou encore du protoxyde d’azote. Malgré leurs faibles concentrations, ces derniers gaz peuvent absorber et émettre du rayonnement infrarouge, et sont appelés gaz à effet de serre.

2. Les nuages. Ils interagissent également avec le rayonnement.

3. Les aérosols. Il s’agit de petites particules liquides ou solides en suspension dans l’atmosphère. Ces dernières interagissent elles aussi avec le rayonnement.

L’activité humaine bouleverse l’évolution naturelle du climat. Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre sont responsables d’un effet de serre additionnel qui entraîne une augmentation des températures à la surface de la terre. D’après le dernier rapport du Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’évolution sur le Climat (GIEC), la température à la surface de la Terre aurait augmenté de 1,07°C depuis l’ère préindustrielle. En effet, le réchauffement que nous observons actuellement ne peut pas être expliqué en ne prenant en compte que les facteurs naturels. Il est indispensable de prendre en compte les facteurs anthropiques dans les modèles, comme les émissions additionnelles de gaz à effet de serre.

Néanmoins, les gaz à effet de serre ne sont pas les seuls facteurs anthropiques responsables des changements climatiques. Les aérosols atmosphériques font eux aussi partie intégrante du système climatique et il est désormais largement admis que l’augmentation de leur abondance suite aux activités humaines contribue à atténuer une partie du réchauffement engendré par l’augmentation des concentrations en gaz à effet de serre. Précédemment, nous avons défini un aérosol comme étant une petite particule liquide ou solide en suspension.

Cependant, il est nécessaire de distinguer les particules nuageuses des autres types de particules. Pour la suite de cet travail, nous définissons alors un aérosol comme « une particule solide ou liquide en suspension dans l’air, à l’exception de tous hydrométéores (gouttelettes d’eau nuageuse, cristaux de glace dans les nuages, gouttes de pluie, grêlons et flocons de neige) ».

Les aérosols

Lorsque nous parlons d’aérosols, il ne faut généralement pas s’attendre à ce que l’on puisse les observer à l’œil nu, puisque qu’ils sont microscopiques. Ce que l’on remarque, ce sont leurs effets collectifs lorsqu’ils sont présents en quantité suffisante.

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Classification

Les aérosols peuvent être classés de différentes façons. Nous parlerons ici d’aérosols provenant de sources naturelles et anthropiques. Les sources naturelles peuvent être les océans, les sols, la végétation ou encore les volcans. Il s’agit, p. ex., de poussières d’origine désertique, de cendres volcaniques ou encore de pollens. En ce qui concerne les sources anthropiques, on fait généra- lement référence à la combustion de combustibles fossiles, aux biocarburants ou encore aux feux de forêt provoqués par l’homme. En effet, le transport, les activités industrielles ou encore le chauffage sont à l’origine de fortes émissions d’aérosols.

Les aérosols volcaniques

Une source naturelle d’aérosols mérite que nous y prêtions un peu d’attention : ce sont les volcans. Ces derniers émettent de fines particules de roches et de minéraux dans l’atmosphère, que l’on appelle des cendres volcaniques. Ils émettent également des gaz soufrés, qui s’oxydent pro- gressivement dans l’atmosphère pour former des aérosols soufrés. Leur durée de résidence dans l’atmosphère dépend fortement de l’importance de l’éruption volcanique : lorsque celles-ci sont suffisamment importantes, de grandes quantités de gaz et d’aérosols peuvent être expulsées dans la stratosphère, ce qui affecte alors le bilan radiatif de la planète et son climat. Leur durée de vie augmente fortement lorsqu’ils se retrouvent dans la stratosphère (de l’ordre de plusieurs mois à plus d’un an, contre quelques semaines dans la troposphère). L’effet radiatif direct est un réchauffement de la basse stratosphère et un refroidissement net à la surface de la Terre, qui peut persister pendant des mois à plusieurs années après l’éruption. Un bon exemple de ces effets est l’éruption du volcan Pinatubo en 1991 aux Philippines : celle-ci a été suivie d’un refroidissement global moyen de 0,4 °C.

Interactions avec le rayonnement

Le premier effet (direct) est dû au fait que les aérosols interagissent avec le rayonnement solaire, qu’ils dévient dans toutes les directions de manière anisotrope, c’est-à-dire, de manière variable en fonction de la direction. Ce phénomène est ce que l’on appelle la diffusion. Certains aérosols peuvent aussi absorber le rayonnement solaire et transformer cette énergie électroma- gnétique en d’autres types d’énergie. De plus, les aérosols interagissent également avec le rayonnement tellurique provenant de la surface et de l’atmosphère. Il est important de spécifier que les aérosols stratosphériques ont un impact climatique qui dépend principalement de l’effet direct. La contribution à l’effet de serre vient simplement modérer l’effet direct des aérosols mais la contribution générale au forçage radiatif reste négative.

Ensuite, les aérosols permettent la formation des nuages (effet indirect). En effet, ils fa- vorisent la formation de gouttelettes autour d’eux, et contribuent donc à une augmentation de la couverture nuageuse. Réciproquement, les nuages agissent sur les aérosols. Lorsqu’ils précipi- tent, les gouttes d’eau emportent les aérosols et les éliminent ainsi de l’atmosphère. De manière générale, les nuages réfléchissent la lumière du Soleil vers l’espace plutôt que de la transmettre vers le sol.

Géo-ingénierie

Face aux difficultés rencontrées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et limiter la hausse des températures à la surface de la Terre, il a été suggéré de refroidir artificiellement le climat. De cette façon, nous pourrions compenser l’effet de serre additionnel engendré par l’activité humaine. La géo-ingénierie désigne « l’ensemble des techniques qui visent à modifier le système climatique terrestre dans le but de d’atténuer le changement climatique ».

Les techniques de géo-ingénierie sont généralement classées en deux catégories : celles visant à capturer des gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère afin de réduire leur effet et celles visant à réduire le rayonnement solaire absorbé par l’atmosphère et la surface. Ici, nous allons nous concentrer sur celles de la deuxième catégorie. Bien qu’il existe plusieurs méthodes permettant de réduire le rayonnement solaire absorbé par l’atmosphère et la surface terrestre, nous allons nous intéresser à l’injection d’aérosols dans la stratosphère. L’objectif de cette

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technique est de réfléchir le rayonnement solaire à la manière des aérosols volcaniques naturels en injectant des aérosols ou des précurseurs d’aérosols dans la stratosphère. Cette idée n’est pas nouvelle et a déjà été évoquée dans les années 1970. Elle jouit d’un regain d’intérêt croissant de la part d’une partie de la communauté scientifique. Il suffirait en quelque sorte d’imiter une importante éruption volcanique, qui relâche de grandes quantités de soufre dans l’atmosphère et induit un refroidissement global du système terrestre. Plusieurs méthodes ont été imaginées pour expédier des précurseurs d’aérosols dans la stratosphère : largage à l’aide d’avions, disper- sion depuis des ballons géants ou encore injection par artillerie. Il est évident que certaines de ces techniques sont critiquables, mais le largage par avions semble, quant à lui, tout à fait imagi- nable.

Cette technique semble également pertinente en termes de matière première nécessaire, puisque de grandes quantités de soufre sont disponibles en raison de la désulfurisation des combustibles fossiles avant ou après combustion. La disponibilité en espèces soufrées est par conséquent bien supérieure à la quantité nécessaire pour refroidir le climat. Bien que la santé humaine soit fortement altérée par la présence de particules fines, le risque sanitaire des aéro- sols de sulfates est réputé faible, puisque les quantités émises seraient bien plus petites que les quantités émises dans la troposphère.

Néanmoins, l’injection artificielle d’aérosols stratosphériques semble encore être une solution très incertaine au problème du réchauffement climatique pour différentes raisons

Différentes problématiques Destruction de la couche d’ozone

Les aérosols risquent de réduire l’épaisseur de la couche d’ozone stratosphérique et d’augmenter les niveaux de rayonnement ultraviolet à la surface. En effet, ceux-ci déclenche- raient, en particulier pendant les hivers très froids, la formation de nuages polaires stratosphé- riques qui jouent un rôle crucial dans la destruction de l’ozone stratosphérique. Les aérosols soufrés ont donc pour effet de détruire les molécules d’ozone formant la couche d’ozone. Rappe- lons que celle-ci nous protège d’une partie des rayons ultraviolets. Utiliser cette technique, durant les vingt prochaines années, pourrait repousser au 22^ième siècle la reconstitution de la couche d’ozone stratosphérique au-dessus de l’Antarctique. Quant à l’Arctique, l’ozone stratos- phérique pourrait y disparaître au printemps après un hiver très froid. Il est important de spéci- fier que cet effet dépend des particules choisies pour l’injection. En effet, certaines particules pourraient ne pas entraîner de destruction de l’ozone, mais la question du choix des particules à utiliser n’a pas encore été résolue.

Acidification des océans

Bien que l’injection d’aérosols stratosphériques permette de limiter le réchauffement climatique, rappelons qu’elle ne réglerait pas le « trop-plein » de CO2 qui s’accumule dans l’atmosphère et qui est également responsable de l’acidification des océans (en plus de l’augmentation des tem- pératures). Il va sans dire que cette conséquence menace les écosystèmes marins.

Effet rebond

Ensuite, nous sommes en droit de nous demander ce qu’il adviendrait si l’on mettait en place un tel système de gestion du rayonnement solaire et que, quelques années plus tard, on arrêtait soudainement ce programme, sans avoir diminué les émissions de gaz à effet de serre. Tout le réchauffement masqué réapparaitrait alors en l’espace d’une décennie, ce qui entraînerait donc une augmentation brutale de la température. Nous serions donc dépendants de cette méthode, une fois le traitement commencé.

Problème de la gouvernance

Sans trop rentrer dans les détails, la gouvernance concernant cette méthode reste encore très incertaine. En effet, en raison des possibles répercussions transfrontalières et globales des injec-

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tions d’aérosols stratosphériques, la gouvernance internationale est un point central qu’il faudra résoudre.

Autres conséquences

Enfin, le rayonnement solaire à la surface serait modifié avec moins de rayonnement direct et plus de rayonnement diffus, et au total moins de rayonnement incident. Cela pourrait être béné- fique pour certains écosystèmes terrestres en termes de productivité primaire. Les impacts à plus long terme et ceux sur la biosphère marine ne sont cependant pas connus. On peut aussi s’interroger sur les impacts qu’aurait une éruption volcanique majeure en présence d’une couche artificielle d’aérosols stratosphériques.

Conclusion

L’injection d’aérosols stratosphériques au départ proposée comme remède pour stopper le réchauffement climatique si l’humanité se révélait incapable de maîtriser ses émissions de gaz à effet de serre semble, encore aujourd’hui, être une méthode trop incertaine, et qui ferait mieux de rester à l’état de « solution de secours ». Cela n’empêche pas de continuer la recherche à son sujet, tout en concentrant les efforts sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Cependant, il est évident que la recherche sur cette méthode risque de retarder davantage, ou d’amenuiser, les efforts de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Pour en savoir plus

 Mayer, N. (2021). L’injection de soufre dans l’atmosphère va-t-elle nous sauver du ré- chauffement climatique ? Futura Planète. https://www.futura-

sciences.com/planete/actualites/rechauffement-climatique-injection-soufre-

atmosphere-va-t-elle-nous-sauver-rechauffement-climatique-84706/. Consulté le 16 fé- vrier 2022.

 ARTE (22 janvier 2022). La géoingénierie va-t-elle sauver le climat ? | 42, la réponse à presque tout | ARTE [Vidéo en ligne]. Disponible à l’adresse

https://www.youtube.com/watch?v=Ok_uHQKZ6cY&t=3s. Consulté le 16 février 2022.

 Lefèvre, T. (2012). Aérosols atmosphériques et réchauffement planétaire. Planète viable.

https://planeteviable.org/aerosols-climat/ Consulté le 16 février 2022.

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Quand le réchauffement de l'Arctique perturbe la météo de nos régions

Florentin Hiault

Généralités

Le jet stream

Le jet stream ou courant-jet est un tube de vents thermiques puissants (200 – 300 km/h) circu- lant entre 8 et 12 km d’altitude. Il délimite les masses d’air chaudes des masses d’air froides. Le courant serpente autour du globe sur plusieurs milliers de kilomètres soufflant d’ouest en est dans les deux hémisphères. Le courant-jet est présent durant toutes les saisons, mais est plus marqué en hiver à cause du fort contraste thermique entre les hautes et basses latitudes.

Formation du courant-jet

Il existe un déséquilibre énergétique entre les zones tropicales, qui reçoivent un excédent de rayonnement solaire, et les pôles, qui sont en déficit. La circulation atmosphérique à grande échelle va donc permettre un rééquilibrage entre l’équateur et les pôles. Cela va conduire en partie à la naissance de vents dans la haute atmosphère. La rotation de la Terre sur son axe (inclinaison) et la force de Coriolis dévient les mouvements de l’air, conduisant à une accélération des vents aux moyennes latitudes. La vitesse du vent dans un courant-jet n’est pas uniforme : elle augmente quand on se rapproche du centre du tube et peut at- teindre 360 km/h.

Courant-jet et dépressions

Le courant-jet est nommé le « rail des dépressions » en raison de son rôle dans l’activité et la trajectoire des dépressions (zones de basse pression atmosphérique) des moyennes latitudes.

Au niveau de celles-ci, il y a un fort contraste thermique entre l’air chaud (tropical) et froid (polaire). Cela entraîne une alimentation en énergie des dépressions de nos latitudes. Elles se déve- loppent dans le courant-jet et se déplacent selon sa trajectoire (à la manière d’un wagon d’un train sur un rail). Chaque dépression intense, déforme le courant-jet et tend à le repousser vers le nord, ce qui va entrainer une remontée d’air chaud vers le nord et froid vers le sud. Le courant-jet va ainsi osciller d’avantage et provoquer une variabilité du temps d’un jour à l’autre.

Le vortex polaire

Formation du vortex

A partir du mois de septembre au pôle Nord, la quantité de rayonnement ultraviolet se réduit et les températures chutent drastiquement au niveau du pôle. Comme la source d’énergie de la stratosphère est l’absorption du rayonnement solaire par les UV stratosphérique : une vaste Figure 1 : Position des courants Jets dans les deux hémisphères, d’après NOAA

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zone froide dépressionnaire se crée au-dessus du pôle Nord dans la stratosphère (à une altitude de 30 km environ). Il y a donc de l’air froid dans la troposphère (entre 0 et 9 km d’altitude) et dans la stratosphère (à partir de 9 km jusqu’à 50 km). Un dôme d’air froid va donc se créer avec un échange de matière entre la troposphère et la stratosphère. Le courant-jet polaire souffle naturellement d’ouest en est autour du vortex polaire. Plus celui-ci sera fort, plus le contraste thermique sera important et plus le courant-jet sera puissant. Son rôle dans ce cas-là est de pro- téger le vortex des invasions d’air doux des moyennes latitudes et indirectement de prévenir les invasions d’air froid des hautes latitudes. Ainsi le vortex polaire tourne dans le même sens que le courant-jet (d’ouest en est) et permet de renforcer/stabiliser celui-ci.

Réchauffement stratosphérique soudain (SSW)

Le vortex polaire peut « crasher » dans la stratosphère. Cela se nomme un réchauffement stra- tosphérique soudain (Sudden Stratospheric Warming, SSW, en anglais). De l’air « chaud » sera donc présent dans le vortex polaire, l’air froid sera « poussé » sur les côtés. Le courant ouest-est va s’inverser pour devenir est-ouest du à l’inversion du contraste thermique. Le courant-jet aura donc un vent contraire au-dessus de lui. Cela entraînera un cisaillement du vent, ce qui implique un ralentissement du courant-jet et une ondulation progressive (onde de Rossby rétrograde (est-ouest) : l’ondulation se met en place à l’est et se prolonge vers l’ouest). L’air froid polaire peut donc descendre à nos latitudes et l’air chaud du sud peut remonter vers le nord.

Changement climatique et amplification arctique

La banquise de l’Arctique en septembre a diminué à un taux de 12,4% par décennie depuis 1979, de sorte qu'à l'été 2012 près de la moitié de la banquise avait disparu. La couverture de neige au printemps et en été a diminué à un rythme encore plus rapide que celle de la glace de mer. La perte rapide combinée de glace de mer et de couverture neigeuse au printemps et en été a joué un rôle dans l'amplification du réchauffement de l'Arctique. L’amplification arctique (nommée AA ou Arctic Amplification en anglais) correspond au réchauffement de la surface des hautes latitudes proche du pôle Nord. L’AA est plus forte en automne et en hiver, mais elle se produit durant toute les saisons. Plusieurs processus contribuent à l’amplification arctique : gaz à effet de serre, rétroaction de l’albédo (neige/glace), teneur en vapeur d’eau, impact des nuages, concentrations d’aérosols… De plus, le changement de température de cette zone est sensible aux variations des transports de chaleur et d’humidité depuis des latitudes inférieures. Le recul de la glace de mer en Arctique a entraîné un surplus d’absorption d’énergie par l’océan et des anomalies de température de surface de la mer de 4 à 5 °C. L’excédent de cette chaleur accumu- lée est transféré des océans vers l’atmosphère et ralentit in fine la formation de la glace de mer en hiver, génère des masses d’air plus chaudes et plus humides au-dessus de l’Océan Arctique et des continents aux alentours.

Conditions météorologiques extrêmes

Les conditions météorologiques extrêmes incluent différents phénomènes : fortes pluies, tempé- ratures anormalement chaudes, mais aussi extrêmes de froid. Celles-ci peuvent être dues à une variabilité naturelle, mais de nouvelles études tendent à affirmer qu’elles sont liées à l’amplification arctique. Nous allons étayer trois schémas possibles d’influences selon lesquels l’AA peut influencer les conditions météorologiques à nos latitudes. Il est à noter que ces sché- mas sont imparfaits et pas consensuels du fait de la grande complexité des phénomènes s’y rap- portant et d’un manque de données et d’incertitudes chroniques quant à la validité des résultats.

Nous discuterons de ces liens durant la période hivernale pour deux raisons principales. Premiè- rement, la plupart des études ayant lié l’AA aux conditions météorologiques extrêmes à nos latitudes se concentrent sur l’hiver. Deuxièmement, il s’agit de la saison avec des tendances de tem- pératures aux latitudes moyennes qui ont le plus divergé des modèles et des autres saisons.

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Trajectoires des tempêtes

Il est important d’évoquer deux oscillations pour cette partie. L’Oscillation Nord Atlantique (North Atlantic Oscillation, NAO, en anglais) est utile pour caractériser la « forme » des hivers en Europe. Un indice NAO positif entraîne une circulation zonale (d’ouest en est) accentuée, l’anticyclone des Açores est plus marqué. Les hivers sont doux mais pluvieux en Europe du Nord, et secs autour de la Méditerranée. Lorsque l’indice est négatif, la circulation d’ouest est plus faible. Les hivers sont froids et secs en Europe du Nord et les précipitations sont plus abon- dantes en Méditerranée et en Afrique du Nord. L’AO (Arctic Oscillation en anglais) est typique- ment l’indice qui va donner une indication sur l’état du vortex polaire : si l’AO est positif, alors le vortex polaire sera renforcé et inversement. Lorsque la NAO/AO est dans sa phase positive, les trajectoires des tempêtes se déplacent vers les pôles et les hivers sont principalement doux dans le nord de l'Eurasie et l'est des États-Unis, mais froids dans l'Arctique. Lorsque la NAO/AO est dans sa phase négative, les trajectoires de la tempête se déplacent vers l'équateur et les hivers sont principalement plus rigoureux dans le nord de l'Eurasie et l'est des États-Unis, mais relati- vement doux dans l'Arctique.

Les tendances récentes des températures hivernales observées sur les continents de l'hémisphère Nord rendent compte d’une diminution de la NAO/AO au cours des deux dernières décennies. Il est plausible que la variabilité de la couverture de glace de mer et/ou de neige puisse influencer la phase et l'amplitude de la NAO/AO, et, par conséquent, la trajectoire des tempêtes.

Influence sur le courant-jet

La différence de température entre l’Arctique et nos latitudes est un moteur fondamental du courant-jet (vu précédemment). Si le gradient de température se réduit, alors le courant-jet pourra en être affaibli et des méandres plus prononcés pourront apparaître. Les conditions mé- téorologiques extrêmes se produisent lorsque nous avons une forte composante de vent méri- dionale, c’est-à-dire, de direction nord-sud ou sud-nord. Une direction sud-nord entraînerait une remontée d’air plus chaud des régions subtropicales et l’inverse permettrait une avancée d’air plus froid du pôle. Il existe des observations régionales où l’on observe une diminution du vent zonal moyen à 500 hPa (~5500 m altitude). Si le gradient de température tend à diminuer, il y aura plus de cisaillement du vent et donc un affaiblissement du courant-jet : c’est ce que l’on nomme la relation thermique du vent. D’autres facteurs plus complexes interfèrent dans la relation (gradient de température en surface, rétroactions synoptiques des tourbillons…), mais ne seront pas traité ici. Il est important de déterminer quel est le ratio d’influence dans l’AA entre des changements locaux/généraux. Si la seconde option s’avère être plus importante alors le réchauffement de l’Arctique peut être considéré comme une réponse plutôt qu’un forçage des conditions météorologiques des latitudes moyennes.

Forçages cryosphériques : exemple dans les mers de Sibérie

Aux mois de septembre et d’octobre, la fonte des glaces de mers est très prononcée dans les mers de Chukchi et de Sibérie orientale. Le réchauffement de l’océan induit par ce phénomène entraîne un réchauffement de l’atmosphère par rayonnement infrarouge (IR) et également une augmentation de la pression atmosphérique (i. e., un anticyclone). Cela entraîne un déplacement du courant-jet vers le SE de la Sibérie. Ceci couplé à un déplacement vers le sud des tempêtes au- dessus de l’Asie du SE permet une abondance de la couverture neigeuse eurasienne en octobre.

De plus, les zones libres de glaces apportent un flux d’humidité accru vers l’atmosphère. Ces anomalies de réchauffement permettent la formation de creux dans le courant-jet au niveau des Mers de Barents et Kara en novembre et décembre. L’ensemble des phénomènes permettent la propagation des ondes de Rossby (cf. ci-dessus) de la troposphère vers la stratosphère et va donc déstabiliser le vortex polaire. Cela entraîne un SSW qui va se répercuter en janvier et fé- vrier (temps de réponse d’un mois) dans la troposphère. Des conditions plus chaudes prévalent dans l’Arctique à l’inverse de conditions hivernales froides à nos latitudes avec une plus grande probabilité de tempête de neige. Ainsi, une importante couverture de neige eurasienne et une

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réduction de la banquise arctique peuvent interférer de manière constructive pour affaiblir le vortex polaire et donc influencer les conditions météorologiques de surface.

Pour en savoir plus

• LES COURANTS JETS (14 décembre 2020). YouTube.

https://www.youtube.com/watch?v=T7QTbgBEGA0

• Le vortex polaire | Météo-France. (s. d.). Meteo France.

https://meteofrance.com/comprendre-la-meteo/atmosphere/le-vortex-polaire

• Gibbens, S. (13 janvier 2021). Avec la hausse spectaculaire des températures d’environ 40°C dans la stratosphère au-dessus de la Sibérie, le vortex polaire s’est écarté du pôle Nord. Na- tional Geographic. https://www.nationalgeographic.fr/environnement/vortex-polaire- arrive-dans-hemisphere-nord-hiver-sera-glacial

Figure 2 : Forçage cryosphérique : exemple dans les mers de Sibérie (d'après « Recent Arctic Amplification and extreme mid-latitude weather », Cohen et al., Nature Geoscience, 2014).

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Les forêts de mangrove, une richesse insoupçonnée à préserver ?

Lisa Pacyna

Les forêts de mangroves sont des écosystèmes dont la valeur est parfois trop méconnue. Nous allons nous intéresser à leur richesse, les rôles qu’elles jouent à l’échelle planétaire, l’importance de les préserver et les menaces qui pèsent sur elles.

Tout d’abord, il est important de donner une définition aux mangroves. Le terme mangrove désigne une formation végétale et non une plante au sens strict. Une formation végétale est une communauté d’espèces végétales, caractérisée par une certaine physionomie, et qui dé- termine un paysage caractéristique. On retrouve cette formation végétale sur les littoraux des zones intertropicales. Elle est constituée de plantes arborescentes ou arbustives regroupées sous le terme de palétuviers. Les mangroves se développent dans la zone de balancement des marées, appelée « estran ». Dans ce milieu particulier, les plantes ont dû développer des méca- nismes d’adaptation. Elles ont des racines à pneumatophore. Il s’agit de racines qui se dressent en dehors de l’eau dans les milieux anoxiques (sans oxygène) afin d’absorber l’oxygène de l’air et de le transmettre au reste de la plante (Figure 1). Leurs feuilles ont la particularité d’être excré- trices de sel, ce qui leur permet d’absorber l’eau de mer et rejeter le sel qu’elle contient (Fi- gure 2).

Concernant leur distribution géographique, les mangroves sont localisées sur les zones côtières, tropicales et subtropicales, entre les latitudes de 30°N et 30°S (Figure 3). Elles recouvrent actuellement une surface de 136 000 km². L’Asie du Sud-Est est la région dans laquelle on trouve le plus de mangroves, environ un tiers du total global. C’est une région avec beaucoup de zones côtières et un climat humide dans lequel les mangroves se développent facilement. On en retrouve également dans les zones tropicales d’Amérique du Sud et Centrale et en Afrique de l’Ouest et Centrale. Elles sont localisées particulièrement aux estuaires et des deltas comme ceux au Brésil et du Niger. Ces forêts peuvent aussi se développer dans des zones plus arides, comme en Australie.

Figure 1 : Racines à pneumatophores

(Biologie marine, 2009) Figure 2 : Feuille excrétrice de sel (T. Pouliquen, 2016)

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Maintenant que le contexte est posé, nous allons voir les raisons qui font que les mangroves sont importantes et doivent être considérées comme une richesse à préserver.

Premièrement, elles agissent comme une protection côtière. L’érosion côtière est une problématique causée par la montée des eaux en lien avec le réchauffement climatique. Les mangroves sont une barrière naturelle permettant de limiter énormément ce problème. Tout d’abord, elles permettent l’atténuation des vagues. Les vagues perdent de l’énergie en passant par la structure complexe que forment les racines. Cela abaisse la hauteur des vagues. Les mangroves peuvent aussi être une protection contre les inondations, particulièrement lors d’évènements extrêmes comme les tsunamis. Ensuite, les mangroves permettent de limiter l’érosion côtière retenant les sédiments. Cela permet d’éviter le retrait du littoral vers les terres que cause l’érosion côtière. Le fait que les vagues perdent de l’énergie en passant par ces forêts est évidemment lié. Enfin, la densité des arbres à la côte est une barrière protectrice contre les tempêtes. Cette protection contre le vent permet de réduire significativement les désastres que certaines tempêtes peuvent engendrer. Le rôle des mangroves comme protection côtière est important quand on sait que plus de la moitié (60%) de la population mondiale vit à moins de 150 km d’une côte.

Deuxièmement, les mangroves sont un puits de carbone très important. Ces écosystèmes sont une composante non négligeable du cycle biogéochimique du carbone. Le cycle du carbone est défini comme les flux de carbone entre les différents réservoirs, atmosphérique, terrestre, océanique et biologique. La Figure 4 montre les processus de séquestration et de stockage. Les mangroves sont des systèmes très productifs en termes de capture du CO2 : leurs feuilles absorbent le CO2 à une vitesse bien plus importante que la plupart des autres écosystèmes. Elles stockent quatre fois plus de carbone par hectare que les forêts tropicales, par exemple. Chaque année, elles absorbent 13,5 Gt de CO2, soit l’équivalent de 14% de la séquestration océanique.

Troisièmement, les écosystèmes de mangroves sont extrêmement riches en termes de biodiversité. Lieu d’habitat de milliers d’espèces à tous les niveaux de la chaîne alimentaire aux niveaux marin et terrestre, allant des bactéries aux mammifères. Les organismes bénéficient d’un approvisionnement en nourriture par la décomposition des nombreuses feuilles qui apportent des nutriments aux espèces. C’est également un lieu, dans lequel de nombreuses espèces vont pondre leurs œufs. De plus, les racines offrent une surface aux mollusques, comme les huîtres pour se développer et permettent aux petits poissons de se mettre à l’abri des préda- teurs.

Figure 3 : Distribution géographique des forêts de mangroves (National Geographic Maga- zine, 2007)

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Quatrièmement et dernier rôle abordé ici, les mangroves sont une ressource socio- économique importante pour l’homme, en particulier pour les populations côtières. Ces der- nières dépendent énormément de la pêche pour vivre. Les crevettes font partie des espèces les plus pêchées à ces endroits. Dans les régions intertropicales, on estime que plus d’un tiers de la pêche se fait dans les mangroves. Ce chiffre peut grimper jusqu’à 80% dans certains pays d’Afrique. En plus de ces productions locales, il existe cependant aussi de grandes productions qui sont plus dévastatrices.

Au cours de ces dernières années, la superficie des mangroves a évolué. Entre 1996 et 2016, on a observé une perte de 15 262 km², soit 10,8% de la superficie totale. Le déclin conti- nue sur tous les continents mais le taux de déclin a diminué. Dans les années 1980, la perte était de 1,04% par an ; ce taux a diminué à 0,72% par an dans les années 1990. Actuellement, le taux est de 0,21%.

Mais quelles sont les menaces qui pèsent sur les mangroves ? Il existe des menaces di- rectes, c’est-à-dire les pressions humaines (pollution, développement urbain, aquaculture, ex- ploitation minière, surexploitation du bois, pêche), et des menaces dites indirectes, résultant des conséquences du changement climatique.

La hausse du niveau des mers est une des conséquences les plus certaines du réchauffe- ment climatique. Les modèles climatiques prédisent une accélération de cette hausse dans les prochaines décennies. Le taux est passé d’une hausse de 1,8 mm par an durant le 20^e siècle à 3,4 mm par an durant les dernières années. Des analyses ont montré qu’au-delà d’un seuil de 7 mm par an, les écosystèmes de mangroves ne pourraient persister. Selon les projections, un déficit entre l’accrétion et l’élévation du niveau de la mer est susceptible de se développer dans les trente prochaines années. La vulnérabilité des mangroves à la hausse du niveau de la mer se marquera lorsque le taux d’élévation dépassera le taux de sédimentation, qui est très lent : les

Figure 4 : Le processus de capture de carbone et stockage dans les mangroves (Global Man- grove Alliance, 2021)

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mangroves sont alors noyées. A l’heure actuelle, même si la hausse n’est pas aussi rapide, le danger provient des évènements extrêmes de montée des eaux. Ces derniers sont de plus en plus fréquents et intenses et sont dus à des variations régionales du climat, comme les évènements El Niño, par exemple.

La fréquence et l’intensité des tempêtes est aussi susceptible d’augmenter dans certaines régions à cause du changement climatique global. La hauteur des ondes de tempêtes, c’est-à-dire le rehaussement du niveau de la mer pendant une tempête, devrait aussi augmenter, si la fré- quence des vents forts et des basses pressions augmente. Cela pourrait augmenter les dégâts causés aux mangroves par la défoliation (la perte des feuilles) et la mortalité des arbres. Les tempêtes peuvent également altérer la sédimentation dans ces milieux, en causant de l’érosion et en empêchant le dépôt des sédiments. Les zones subissant une forte mortalité des arbres et un faible taux de survie des jeunes arbres peuvent rencontrer des difficultés à assurer leur rési- lience à cause des variations d’élévation des sédiments et les changements d’hydrologie associés.

Globalement, on prévoit une augmentation des précipitations de 25% d’ici 2050 en ré- ponse au changement climatique. Cependant, la distribution régionale des précipitations sera inégale. On pourra observer une augmentation au niveau des hautes latitudes et une diminution dans les régions subtropicales. Ces variations vont affecter la croissance et la distribution spa- tiale des mangroves. Une diminution des précipitations associée à une augmentation de l’évaporation va causer une augmentation de la salinité, diminuant la production primaire nette, c’est-à-dire les produits de la photosynthèse, limitant la croissance et la survie des semis.

L’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique peut aussi affecter les écosys- tèmes de mangroves. Cette concentration a augmenté de 35% depuis les niveaux préindustriels à cause des activités humaines. Comme le CO2 est utilisé par les plantes lors de la photosynthèse pour leur croissance, une augmentation de sa concentration pourrait augmenter la productivité de certaines espèces de mangroves. Cependant, toutes les espèces n’ont pas le même comporte- ment face à la hausse du CO2 et dépendent d’autres facteurs, tels que la température, la salinité, les nutriments ou encore le régime hydrologique.

En conclusion, les mangroves sont des écosystèmes qui peuvent être de véritables alliés contre le changement climatique et certaines de ses conséquences, comme l’érosion côtière ou l’augmentation de CO2 atmosphérique. Leur richesse est parfois insoupçonnée, mais cette ressource ne devrait pas être négligée. Ainsi, il est important de sensibiliser sur le sujet et de prendre conscience de leur valeur pour les protéger.

Pour en savoir plus

 Les mangroves: racines de l'océan : https://blutopia.org/mangroves

 Le Sénégal mène la plus grande campagne mondiale de reforestation de mangrove : https://www.notre-planete.info/actualites/3088-Senegal-reforestation-plantation- mangrove

 État des mangroves dans le monde 2021: https://www.mangrovealliance.org/wp- content/uploads/2022/02/The-State-of-the-Worlds-Mangroves-French.pdf

 Importance of Mangrove Forests - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=KhLlqdPB_Rs (en anglais)

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Une villa en bord de mer, toujours un rêve ?

Simon Louis

Est-ce qu’une villa en bord de mer est toujours un objectif, si celle-ci se fait avaler par la mer ? Avec l’érosion du rivage, l’eau se rapproche de plus en plus de certaines habitations, infrastruc- tures et écosystèmes. Comment fonctionne l’érosion côtière ? Quel est le lien avec le changement climatique ? Quelles sont les conséquences et les solutions ? Nous allons tenter d’y répondre le long de ce travail.

Par définition, la côte est la superficie qui est adjacente à la mer. C’est un des milieux naturels les plus exposés aux changements climatiques et il représente 20% de la surface continentale. 60% de la population mondiale y habite (à une distance inférieure à 150 km de la mer), dont une grosse partie dans les pays en développement. Cette côte peut revêtir différents as- pects, tels qu’une forêt, des dunes, des mangroves… Ce milieu est dit « dynamique » car la ligne du littoral (interface entre la mer et la terre) va varier, en partie, avec l’accrétion et l’érosion côtière. Nous comprenons aisément que cet environnement est très riche pour la nature et pour l’Homme.

Le changement climatique va impacter la côte en modifiant certains phénomènes qui se produisent à proximité des côtes comme des événements extrêmes, des événements météorolo- giques, la hauteur des vagues ou encore la hausse du niveau de la mer. Des exemples d’événements dits « extrêmes » sont, par exemple, des précipitations supérieures à la moyenne, ou encore des événements météorologiques tels que des cyclones dus à des vents forts et une pluie intense. La hauteur des vagues est fonction de la vitesse du vent, plus le vent soufflera fort et plus la vague sera haute. Enfin, ce qui nous intéresse le plus ici, c’est la hauteur du niveau de l’eau. L’élévation du niveau de l’eau est due à la fonte des glaces (les glaces continentales et non pas les glaces de mer), ainsi que la dilatation de l’eau de la mer : il est bien connu qu’un corps qui est chauffé a tendance à se dilater. Dans le processus de l’érosion des côtes, il y a aussi des élé- ments qui ne dépendent pas du changement climatique.

Les caractéristiques physiques des côtes sont des éléments à prendre en compte. Les deux caractéristiques principales vont être la géomorphologie et la géologie. La géomorphologie est, grossièrement, la forme que va avoir la côte. Nous pouvons mettre en évidence la pente et l’élévation topographique, qui vont être très importantes. Par exemple, si la côte présente une pente prononcée, son érosion est plus facile. La géologie, quant à elle, est la constitution même de la roche, c’est-à-dire, le type de roche ou sa granulométrie. L’érosion est plus efficace sur des roches tendres comme la craie ou le schiste. Une zone de la côte composée de sédiments meubles sera plus facilement érodée qu’un lieu où les sédiments sont compacts. Certains scientifiques combinent les phénomènes climatiques et les caractéristiques physiques de la côte dans un modèle pour obtenir la vulnérabilité de celle-ci. Cette notion sera abordée ci-dessous.

Les mécanismes pouvant mettre en danger la côte vont être l’érosion, l’inondation, l’infiltration des nappes phréatiques par l’eau salée ou encore les évènements météorologiques comme de lourdes précipitations. L’infiltration des nappes phréatiques va être accentuée par l’érosion et va réduire les possibilités d’utilisation de cette eau par l’Homme. Les précipitations elles, comme partout ailleurs, peuvent altérer les roches comme le grès. L’érosion côtière est un processus naturel qui consiste à enlever des sédiments. Les courants marins vont amener ou emporter des sédiments et les fortes vagues causées par les tempêtes vont entraîner les sédi- ments meubles se situant sur la côte. La montée du niveau de la mer a pour effet d’augmenter la portée de l’érosion et va ronger encore plus la surface continentale. L’érosion peut aussi être favorisée ou défavorisée par les constructions anthropiques qui vont modifier le transport de sédiments. Par exemple, un barrage va retenir avec l’eau du fleuve, tous les sédiments meubles

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qui étaient transportés. Ceux-ci n’arrivent plus au niveau de la mer et il y a donc un déséquilibre entre l’apport de sédiments et le retrait (par érosion) de ceux-ci : l’érosion est favorisée.

Les côtes sont un milieu dynamique notamment car le littoral évolue selon le déséqui- libre entre l’érosion et l’accrétion. L’accrétion est l’opposée de l’érosion :, ce processus va servir à ajouter des sédiments aux côtes. Si l’érosion d’une côte est visible sur le long terme, cela signi- fie que l’équilibre entre ces deux phénomènes est rompu.

Là où le changement climatique vient interférer avec l’érosion c’est, par exemple, avec la hausse du niveau des mers, comme expliqué précédemment. Ce renforcement de l’érosion va grandement impacter les côtes et les éléments qui s’y trouvent. L’érosion peut impacter la bio- diversité et les écosystèmes en général. Si l’érosion détruit l’habitat d’une espèce, celle-ci devra généralement, soit changer d’endroit ou, si elle n’arrive pas à s’adapter, disparaître. L’espèce appartenant à une chaîne alimentaire ou à un autre type de réseau, sa disparition va impacter le milieu. L’Homme est bien évidemment touché également. Lorsque la côte est composée de fa- laises, il est possible que des bouts de roches se détachent à cause de l’érosion, comme cela a été le cas en Californie. Socialement, l’érosion provoque des mouvements de population comme au Bangladesh, où le territoire est rongé par la mer. La cause de ce mouvement peut être la perte d’habitat, ou la zone qui devient insalubre comme au Sri Lanka. Une zone qui n’est plus sure ne va plus attirer les industries ou le tourisme et la zone va perdre de sa valeur.

Afin d’essayer de se prémunir contre ces problèmes, il est nécessaire procéder avec mé- thode. Pour agir au mieux, les scientifiques ont, par exemple, développé des cartes de vulnérabi- lité de la côte. Ce genre de carte est le résultat d’une combinaison de facteurs appartenant à quatre grandes classes, qui sont les données météorologiques, topographiques, géologiques et les caractéristiques du littoral. Plus précisément, nous avons : la vitesse du vent, l’élévation, la pente, les précipitations moyennes, l’humidité, etc. Avant d’insérer les données dans le modèle, il faut tout d’abord les collecter. Cela peut se faire de plusieurs façons, dans la plupart des cas, par télédétection. Des satellites en orbite autour de la terre vont « scanner » la zone d’intérêt et en retirer les informations d’intérêt. Ensuite, ces données peuvent être utilisées à un moment T (celui, où elles ont été collectées) ou elles peuvent d’abord être moyennées sur un laps de temps, par exemple de 10, 20 ou 30 ans, afin d’avoir des données plus fiables. Ensuite, toutes ces don- nées sont combinées en fonction de leur lien avec l’érosion côtière, l’inondation ou les ondes de tempête, permettant ainsi d’établir une carte de vulnérabilité.

La Figure 1 présente trois teintes de couleurs toutes représentant un danger lié aux phé- nomènes cités précédemment. Seuls les endroits sans couleur sont à priori à l’abri de ces menaces en provenance de la mer. Les scientifiques ayant réalisé cette carte expliquent que le vert représente les zones les moins sensibles au danger, en raison de faibles valeurs météorologiques caractérisant le vent ou les précipitations et une élévation au-dessus du niveau de la mer. La couleur jaune indique une vulnérabilité modérée au danger. Enfin les zones en rouge sont les plus vulnérables, car situées en dessous du niveau de la mer, sujettes à des vents plus intenses, et abritant un milieu humide. Cette carte va permettre d’aiguiller les différents professionnels qui en ont besoin ainsi que les décideurs politiques.

Avec ce plan d’action (la carte de vulnérabilité), plusieurs solutions sont à disposition.

Elles tombent dans le champ de l’ingénierie d’un côté, et de l’aménagement du territoire de l’autre. Le but de l’aménageur va être de ne pas laisser construire des habitations ou des industries en zones trop en danger. L’aménageur va aussi tenter de favoriser un développement qui se veut résiliant sur la côte. Si à l’inverse, personne n’essaie d’encadrer ce développement, nous retrouvons des habitations en zones à risque, comme au Sri Lanka, cité ci-dessus. Un autre exemple est la consommation de ressources excessive, comme au Maroc où du sable est miné à proximité de la côte, ce qui a pour effet de renforcer l’érosion de cette côte.

L’ingénierie, quant à elle, consiste à mettre des solutions en place là, où les zones sont sensibles à l’érosion. L’ingénierie lourde implique souvent des structures coûteuses et difficile- ment déplaçables, mais avec un effet direct. Les digues, les épis et les murs anti-vagues en font partie, par exemple. L’ingénierie légère repose sur des mises en place moins coûteuses, mais souvent plus respectueuses de l’environnement, comme des récifs coralliens, des forêts de mangrove ou encore la reconstruction de plages là où l’érosion a déjà été trop importante.

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Tout au long de ce travail, l’importance des côtes pour la biodiversité et l’Homme a été mise en avant. L’importance de la protection de ces zones ne fait donc aucun doute. Pour récapi- tuler, il est nécessaire de comprendre les mécanismes qui menacent la côte. Pour protéger au mieux la côte, il est nécessaire d’avoir une connaissance du contexte avec par exemple une carte de vulnérabilité. Enfin, il faut appliquer les bonnes solutions en fonction de ce contexte.

Une villa au bord de mer, toujours un rêve ? Oui, à condition de prendre en compte les risques climatiques.

Pour en savoir plus

 Installation concrète de solutions douces cour l’érosion côtière :

https://www.ffem.fr/fr/actualites/des-solutions-douces-pour-lutter-contre-lerosion-cotiere- au-senegal

 Développement d’une technique d’ingénierie douce : https://www.bbc.com/afrique/monde- 58449466v

 Causes des conséquences et des solutions de l’érosion côtière en France : https://www.youtube.com/watch?v=8iGRQGLVGmo&ab_channel=FRANCE24

Figure 1 : Carte de vulnérabilité, Marzouk et al. (2020). Assessment of Coastal Vulnerability to Climate Change Impacts using GIS and Remote Sensing: A Case Study of Al-Alamein New City.