Le climat
Le climat se définit par les caractéristiques statistiques des conditions météorologiques d’une région ou de l’ensemble du globe : températures, précipitations, vents, humidité, mais aussi fréquence et intensité des événements extrêmes. Contrairement à la météo, qui décrit l’état de l’atmosphère à un moment donné, le climat s’étudie sur de longues périodes, généralement 30 ans pour établir les normales climatiques. Une journée froide ou un été pluvieux ne suffisent donc pas à contredire une tendance au réchauffement (Organisation météorologique mondiale, OMM).
Cette variabilité est naturelle : d’une année à l’autre, les échanges entre l’océan et l’atmosphère, notamment le phénomène El Niño, peuvent modifier les températures et les précipitations.
À d’autres échelles de temps interviennent les éruptions volcaniques, les variations de l’activité solaire ou, sur des dizaines de milliers d’années, les changements de l’orbite terrestre. Le climat a donc toujours varié, mais ses variations naturelles ne suffisent pas à expliquer la hausse rapide des températures observée depuis l’ère industrielle.
Les phénomènes extrêmes font également partie du climat : vagues de chaleur, fortes pluies, inondations, sécheresses, grêle, tornades et ouragans peuvent avoir des conséquences dévastatrices.
L’influence humaine sur l’augmentation des fortes chaleurs (comme durant l’été 2026) et les précipitations extrêmes est solidement établie. Des études dites « d’attribution » permettent d’évaluer dans quelle mesure le réchauffement a modifié la probabilité ou l’intensité d’un événement particulier (GIEC, 2021).
À l’échelle planétaire, le constat ne fait plus de doute : la Terre se réchauffe principalement sous l’effet des activités humaines, et notamment des émissions de gaz à effet de serre liées à la combustion du charbon, du pétrole et du gaz, ainsi qu’à certaines pratiques agricoles, industrielles et à la déforestation. Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la température moyenne mondiale de la décennie 2011-2020 dépassait d’environ 1,1 °C celle de la période 1850-1900 (rapport de synthèse, 2023).
Les observations les plus récentes confirment la poursuite de cette évolution. Selon l’OMM, 2024 demeure l’année la plus chaude mesurée, avec une température moyenne d’environ 1,55 °C au-dessus du niveau de 1850-1900. L’année 2025 se classe au deuxième ou au troisième rang, selon les jeux de données, avec environ 1,43 °C de réchauffement. Les années 2015 à 2025 constituent les onze années les plus chaudes des relevés instrumentaux. Le franchissement du seuil de 1,5 °C pendant une année ne signifie toutefois pas, à lui seul, que le seuil de réchauffement à long terme visé par l’Accord de Paris a été franchi : celui-ci s’apprécie sur plusieurs décennies (OMM, État du climat mondial en 2025).
La hausse des températures n’est d’ailleurs qu’un indicateur parmi d’autres : le réchauffement des océans, la fonte des glaciers et des calottes de glace, l’élévation du niveau marin et les modifications de nombreux écosystèmes témoignent eux aussi d’un bouleversement du système climatique.
Effet de serre : histoire et découvreurs
À la fin du XVIIIe siècle, le savant suisse Horace-Bénédict de Saussure étudie l’échauffement de boîtes vitrées au moyen d’un « héliothermomètre ». En 1824, le physicien français Joseph Fourier comprend que l’atmosphère contribue à maintenir la surface terrestre plus chaude qu’elle ne le serait sans elle. Son raisonnement pose les bases de ce que l’on appellera plus tard l’« effet de serre », même si les mécanismes physiques précis ne sont pas encore connus.
En 1856, l’Américaine Eunice Newton Foote constate expérimentalement que le dioxyde de carbone peut favoriser l’échauffement d’un volume de gaz exposé au Soleil et envisage les conséquences climatiques d’une atmosphère plus riche en CO2. En 1859, le physicien irlandais John Tyndall démontre que certains gaz, notamment la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone, absorbent le rayonnement infrarouge. Ces expériences contribuent à expliquer scientifiquement le phénomène pressenti par Fourier (NOAA, histoire des sciences du climat).
En 1896, le chimiste suédois Svante Arrhenius calcule qu’une augmentation de la concentration atmosphérique de CO2 pourrait entraîner une élévation importante de la température terrestre. Il envisage notamment les conséquences de la combustion du charbon. Son estimation historique d’environ 4 à 6 °C pour un doublement du CO2 ne doit cependant pas être confondue avec les évaluations actuelles : le GIEC estime à 3 °C la meilleure valeur de la sensibilité climatique à l’équilibre pour un doublement du CO2, avec une plage probable de 2,5 à 4 °C. Cette sensibilité désigne le réchauffement à long terme, une fois le système climatique largement ajusté (GIEC, 2021).
En 1958, le géochimiste américain Charles David Keeling commence à mesurer régulièrement la concentration de CO2 atmosphérique à l’observatoire du Mauna Loa, à Hawaï. Elle est alors voisine de 315 parties par million (ppm), contre environ 280 ppm avant l’ère industrielle. La « courbe de Keeling » révèle une progression régulière, sur laquelle se superposent des oscillations saisonnières principalement liées à la végétation de l’hémisphère Nord. L’observatoire est situé en altitude, et les mesures sont contrôlées pour écarter les perturbations locales, notamment volcaniques (Scripps Institution of Oceanography).
Les réseaux modernes d’observation confirment que cette hausse concerne l’ensemble de la planète. La concentration moyenne mondiale de CO2 a atteint environ 425,6 ppm en 2025, selon une estimation encore provisoire : c’est plus de 50 % au-dessus du niveau préindustriel. Une valeur en ppm exprime ici le nombre de molécules de CO2 pour un million de molécules d’air sec (Indicators of Global Climate Change, édition 2025 publiée en 2026).
En 1979, un groupe d’experts présidé par le météorologue américain Jule Charney remet à l’Académie nationale des sciences des États-Unis le rapport Carbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment. Il conclut qu’une augmentation durable du CO2 entraînera des changements climatiques significatifs. Le rapport propose alors, pour un doublement du CO2, une plage de réchauffement d’équilibre de 1,5 à 4,5 °C : une étape décisive dans l’évaluation quantitative du risque climatique.
Au cours des années 1980, les travaux du glaciologue français Claude Lorius et de ses collègues soviétiques à la station Vostok, au cœur de l’Antarctique, apportent un autre éclairage. Les carottes de glace renferment des bulles d’air ancien, dont l’analyse permet de retrouver la composition de l’atmosphère passée. Les isotopes de la glace renseignent, quant à eux, sur les températures qui régnaient lors de sa formation.
En 1987, les équipes de Jean Jouzel, Dominique Raynaud et leurs collaborateurs mettent en évidence, sur environ 160 000 ans, une relation étroite entre les variations de température et de CO2 (Barnola et al., Nature, 1987).
Cette relation ne signifie pas que le CO2 a toujours déclenché les changements climatiques : au cours des cycles glaciaires, les variations de l’orbite terrestre ont joué un rôle initial, tandis que les échanges de CO2 avec les océans et la biosphère ont amplifié les variations de température. Les analyses ont ensuite été étendues à plusieurs centaines de milliers d’années (premières extensions des archives glaciaires), puis à 800 000 ans. Sur cette période, les concentrations de CO2 sont restées approximativement entre 170 et 300 ppm, bien en dessous des niveaux actuels. D’autres archives géologiques indiquent que la concentration actuelle de CO2 est inédite depuis au moins deux millions d’années (GIEC, 2021).
En 1988, l’Organisation météorologique mondiale et le Programme des Nations unies pour l’environnement créent le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), ou IPCC en anglais (Intergovernmental Panel on Climate Change). Le GIEC ne réalise pas lui-même les observations : ses centaines d’auteurs évaluent périodiquement les connaissances publiées dans la littérature scientifique, en précisant les niveaux de confiance et les incertitudes. Son sixième cycle d’évaluation, achevé par le rapport de synthèse de 2023, conclut sans ambiguïté que l’influence humaine a réchauffé l’atmosphère, l’océan et les continents.
À partir de 1992, avec l’adoption de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques, le sujet s’impose également dans les négociations internationales. La première Conférence des Parties (COP) se tient à Berlin en 1995. Depuis, ces sommets mondiaux sur le climat cherchent à organiser la réduction des émissions et l’adaptation aux conséquences du réchauffement (Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques).
Effet de serre : définition
L’effet de serre est un phénomène naturel, indispensable aux conditions de vie que nous connaissons sur Terre. Sans lui, la température moyenne de surface serait d’environ -18 °C, contre environ +15 °C dans le climat terrestre actuel : une différence de l’ordre de 33 °C.
Ces valeurs sont une simplification du bilan radiatif et ne décrivent pas précisément ce que deviendrait une Terre durablement privée de ses gaz à effet de serre, car les océans, les glaces et les nuages changeraient également.
La Terre reçoit son énergie du Soleil, essentiellement sous la forme de rayonnement visible et proche infrarouge. En moyenne, environ 30 % de cette énergie est réfléchie vers l’espace par les nuages, l’atmosphère et les surfaces claires : c’est l’albédo planétaire. Le reste est absorbé, pour environ 20 à 25 % dans l’atmosphère et près de 50 % à la surface. Le sol et les océans ainsi réchauffés émettent à leur tour un rayonnement thermique infrarouge (NASA, bilan énergétique de la Terre).
Les gaz à effet de serre (GES) absorbent une partie de ce rayonnement infrarouge puis en émettent dans toutes les directions, notamment vers la surface. Ce mécanisme ralentit les pertes d’énergie vers l’espace : pour rétablir l’équilibre entre l’énergie solaire reçue et l’énergie évacuée, la surface et la basse atmosphère se maintiennent à une température plus élevée. L’effet de serre ne consiste donc pas à « emprisonner » définitivement la chaleur, mais à modifier les échanges de rayonnement au sein du système climatique.
Cet effet de serre naturel est bénéfique. Le problème apparaît lorsque les activités humaines augmentent la concentration de certains GES : elles renforcent alors l’effet de serre et créent un déséquilibre énergétique. Tant que la Terre reçoit davantage d’énergie qu’elle n’en renvoie vers l’espace, elle accumule de la chaleur, principalement dans les océans. Le réchauffement actuel correspond à ce déséquilibre d’origine essentiellement humaine.
Les valeurs absolues de température moyenne mondiale, proches de +15 °C, dépendent de la période et des méthodes de calcul. Pour suivre le changement climatique, les scientifiques privilégient donc les anomalies de température, c’est-à-dire les écarts à une période de référence clairement définie, comme 1850-1900 ou 1991-2020.
La comparaison avec les autres planètes illustre l’importance de l’atmosphère, sans constituer à elle seule une expérience de laboratoire. Sur Mars, dont l’atmosphère est très ténue, l’effet de serre est faible et la température moyenne de surface avoisine -65 °C. Sur Vénus, l’atmosphère extrêmement dense, composée principalement de CO2, entretient un effet de serre considérable : la température moyenne de surface atteint environ +464 °C. Ces différences tiennent également à la distance au Soleil, à la pression atmosphérique et aux propriétés des surfaces (NASA, températures du Système solaire).
Illustration d’origine : GIEC, 2013. Pour une analyse scientifique actualisée du bilan énergétique : GIEC, 2021.
L’expression « effet de serre » est une analogie imparfaite. Dans une serre horticole, les vitres limitent surtout les échanges d’air chaud avec l’extérieur, alors que dans l’atmosphère le mécanisme déterminant est l’absorption et la réémission du rayonnement infrarouge par certains gaz. Il ne faut pas confondre non plus l’effet de serre avec le trou dans la couche d’ozone, qui est un phénomène distinct.
Les principaux gaz à effet de serre naturels sont la vapeur d’eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O) et l’ozone (O3). S’y ajoutent des gaz fluorés d’origine industrielle, présents en faibles quantités mais parfois très puissants. Leur capacité à absorber l’infrarouge dépend des propriétés de leurs molécules. En revanche, l’azote (N2) et l’oxygène (O2), qui forment l’essentiel de l’air, n’absorbent presque pas le rayonnement infrarouge terrestre dans les conditions atmosphériques ordinaires.
La distinction entre vapeur d’eau et CO2 est essentielle pour comprendre le réchauffement actuel. La quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère dépend fortement de la température : lorsque l’air se réchauffe, il peut contenir davantage de vapeur d’eau, ce qui amplifie le réchauffement initial. On parle de rétroaction positive. Le CO2 issu des activités humaines, lui, reste en partie dans le système climatique pendant de très longues périodes : son accumulation constitue l’un des principaux facteurs qui déclenchent le réchauffement. La vapeur d’eau agit donc principalement comme une rétroaction, et non comme la cause première du changement climatique contemporain (NASA, explication de l’effet de serre).
La hausse des concentrations de CO2, de CH4 et de N2O est mesurée directement dans l’atmosphère. Elle provient notamment de l’utilisation des énergies fossiles, des changements d’usage des terres, de l’élevage, des rizières et de l’emploi de fertilisants azotés. Les aérosols émis par certaines activités humaines ont, à l’inverse, un effet refroidissant global qui masque une partie du réchauffement dû aux GES, sans l’annuler. Le GIEC estime que les facteurs naturels, notamment solaires et volcaniques, ne peuvent expliquer la tendance au réchauffement depuis le milieu du XIXe siècle (GIEC, 2023).
Le réchauffement ne concerne pas toutes les altitudes de la même façon. Dans la structure de l’atmosphère, la troposphère, couche la plus basse, se réchauffe globalement, tandis que la stratosphère tend à se refroidir. L’augmentation des GES modifie les échanges radiatifs entre ces couches ; les variations de l’ozone stratosphérique contribuent également à ce refroidissement. Ce contraste vertical constitue l’un des indices permettant de distinguer l’influence des gaz à effet de serre d’une éventuelle augmentation de l’énergie reçue du Soleil, qui ne produirait pas la même signature atmosphérique.
Le cycle du carbone bousculé par les activités humaines : les émissions humaines ajoutent du CO2 à l’atmosphère plus rapidement que les puits naturels, notamment les océans et les écosystèmes terrestres, ne peuvent l’absorber entièrement.
Le rôle des nuages dans l’effet de serre
Les nuages jouent un double rôle dans le climat. D’une part, ils réfléchissent une fraction du rayonnement solaire vers l’espace : c’est l’« effet parasol », qui tend à refroidir la surface. D’autre part, ils absorbent et réémettent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, ce qui renforce l’effet de serre et tend à réchauffer la basse atmosphère. Leur influence dépend notamment de leur altitude, de leur épaisseur, de la taille des gouttelettes d’eau ou des cristaux de glace et de la surface qu’ils surplombent.
Les nuages bas et épais réfléchissent généralement beaucoup de lumière solaire et exercent donc souvent un effet refroidissant marqué. Les nuages élevés et fins, comme les cirrus, laissent passer davantage de rayonnement solaire tout en freinant le rayonnement infrarouge sortant : leur effet réchauffant peut alors dominer. À l’échelle du globe, l’effet radiatif net des nuages actuels est refroidissant ; ce bilan résulte toutefois de phénomènes très différents selon les régions et les saisons.
Comment leur rôle évoluera-t-il avec le réchauffement ? C’est l’une des questions importantes de la climatologie. Une atmosphère plus chaude modifie la répartition, l’altitude et les propriétés des nuages. D’après le sixième rapport du GIEC (2021), les changements de couverture nuageuse devraient, dans l’ensemble, amplifier le réchauffement : c’est une rétroaction positive, évaluée avec un niveau de confiance élevé. Les nuages demeurent néanmoins une source significative d’incertitude sur l’ampleur exacte du réchauffement futur, et non sur la réalité de son origine humaine.
