La hausse du CO2 résulte-t-elle des activités humaines ?

yannrennes1La hausse observée du taux de CO2 dans l'atmosphère résulte-t-elle des activités humaines ou est-elle la conséquence des variations d'autres paramètres climatiques ?

Cette question est très loin d'être anodine car sa réponse conditionne largement notre capacité à "agir sur le climat de la planète" si tant est que cela soit possible. En effet, dans l'hypothèses des travaux collectés par le GIEC, c'est le CO2 émis notamment par la combustion des énergies fossiles qui conditionne entièrement la quantité de CO2 contenue dans l'atmosphère et donc, selon le modèle de l'effet de serre, la température du globe.
Par contre, si le taux de CO2 contenu dans l'atmosphère ne dépend pas (ou peu) de nos activités mais dépend essentiellement des variations de paramètres naturels (tels que la température), tout espoir de "piloter" le climat serait vain.
Comme on le pense, cette question est d'importance cruciale dans la période actuelle où se succèdent,sans discontinuer, les conférences de l'ONU (les COPxx, tels que Copenhague COP15, Cancun COP16, Durban COP17 et Doha COP18 tout récemment) qui visent à mettre en place la limitation des émission des gaz à effet de serre et notamment, en premier chef, du CO2.

De fait, comme vous pouvez l'imaginer, dans le contexte actuel, le titre ci-dessus est parfaitement iconoclaste mais ceci n'a pas empêché plusieurs chercheurs expérimentés de se pencher sur cette question, en partant d'observations désormais disponibles et suffisamment abondantes pour que l'on puisse tenter de confirmer ou d'infirmer les hypothèses ou les certitudes avancées par le GIEC dans ce domaine.

Je vais commencer par une brève introduction pour vous rappeler quelles sont les raisons qui sous-tendent les convictions des collaborateurs du GIEC. Dans la suite, je vous présenterai tout d'abord un article publié récemment par trois chercheurs norvégiens, paru dans la littérature scientifique dans une revue réputée. Cet article remet fondamentalement en cause un certain nombre de "certitudes".
Dans la suite -une fois n'est pas coutume- je vous présenterai un résumé du contenu de trois conférences successives données par un climatologue australien, le Professeur Murry Salby qui est,entre autres, l'auteur d'un ouvrage réputé dans le domaine de la physique de l'atmosphère et du climat.

De fait et en utilisant des procédés et des analyses différentes et de manière totalement indépendante, ces chercheurs norvégiens et australien parviennent sensiblement aux mêmes conclusions. Selon eux, les variations et la croissance du CO2 mesuré dans l'atmosphère proviennent majoritairement de causes naturelles et non anthropiques. Ils tirent aussi la même conclusion que le CO2 n'est pas la maître d'oeuvre du climat comme cela est très souvent affirmé.

Pourtant, il faut reconnaître que les arguments avancés par les participants au GIEC semblent convaincants.
Les voici, brièvement résumés, après un bref rappel sur le cycle du carbone.

1) Introduction : le cycle du carbone.
Pourquoi pense-t-on que l'augmentation du taux de CO2 dans l'atmosphère résulte des activités humaines ?

Comme chacun le sait, les activités humaines, en particulier celles qui utilisent les énergies fossiles, émettent environ chaque années 6 Gigatonnes (ou (milliards de tonnes) de carbone dans l'atmosphère. Dans l'absolu, ce chiffre est évidemment très impressionnant. Il l'est moins quand on se souvient que la Terre est vraiment très grande et qu'elle échange, chaque années, elle-même et avec l'atmosphère et de manière parfaitement naturelle des quantités (de l'ordre de 200 Gigatonnes) beaucoup plus importantes de carbone, sans oublier les quantités gigantesques de carbone, stockées et plus ou moins relarguées sporadiquement au sein des océans, à la surface des continents ou dans les profondeurs des sous-sols de la planète. Ces quantités de carbone se chiffrent en plusieurs dizaines voire centaines de milliers de Gigatonnes.

Tout cela est résumé sous forme de dessins tels que celui qui est représenté ci-dessous.
De fait, il existe un grand nombre de schémas de ce type (comme, par exemple celui de la NASA) qui illustrent la complexité du "cycle du carbone". Les chiffres qui y sont reportés sont très variables d'un diagramme à l'autre ce qui rend compte des grandes difficultés que l'on éprouve à évaluer les quantités concernées avec une précision suffisante. Il en va de ces volumes d'échanges et des multiples temps de résidence du carbone dans les différents "puits" qui s'étalent sur un grand nombre d'ordres de grandeurs, des fluctuations naturelles et des imprécisions des mesures, de même que dans l'épineuse question des bilans énergétiques que j'avais évoquée dans un billet précédent.

Comme on le sait; l'essentiel des échanges Terre (+océans) – atmosphère se fait par l'intermédiaire du dioxyde de carbone, le CO2, qui est donc le vecteur principal du cycle du carbone. Soit dit en passant, et au vu de ce constat, nos descendants pourront sans doute s'interroger sur l'étrange démarche intellectuelle qui conduit certains de nos contemporains à qualifier de "polluant", le vecteur fondamental du cycle du carbone lequel est à l'origine de toute vie sur notre planète…

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source du graphique (UNEP)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Là encore, et comme c'était le cas dans l'analyse du bilan énergétique, et pour des raisons assez semblables, il est extrêmement difficile, sinon impossible de clôturer sérieusement un bilan fiable des multiples échanges du CO2 entre les diverses composantes de la planète et de son atmosphère. Par exemple, les émissions (flèches dirigées vers l'atmosphère, résultant de la dégradation de la végétation et du dégazage des océans (soit 60+90 GT par an, sur le graphique ci-dessus) ne sont estimées qu'à 30 ou 40 GT près. Il en est de même pour les flèches qui pointent vers le bas. L'imprécision de ces échanges annuels, tout comme dans le cas des bilans énergétiques, est donc nettement plus importante que la contribution humaine (6 GT environ). De même, il n'est pas évident que l'équilibre du cycle du carbone soit atteint en permanence. Et s'il l'est ou si on s'en approche, on peut penser que cet équilibre dépendra des conditions physiques de l'atmosphère, des océans et des continents etc., avec des constantes de temps difficiles à estimer.
Ce sont des questionnements de ce type qui sont sous-jacents aux observations scientifiques rapportées dans les
& 2 et 3, ci-dessous.

Note: On trouve parfois, dans la littérature, des chiffres très différents et en général beaucoup plus importants. C'est que, dans ces cas-là, les évaluations sont faites en GT de dioxyde de carbone dont la molécule est environ 3,7 fois plus lourde que le carbone pur.

Mais revenons au credo actuel en matière de cycle du carbone …

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De fait, et c'est évidemment un argument de poids, on constate effectivement une augmentation du taux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, notamment depuis le début de l'ère industrielle.

Voici, à titre d'illustration, un graphique couvrant la période de 1960 à nos jours, tracé à partir des données officielles (Mauna Loa, en vert, pour le CO2 et HadCRUT3 pour la température globale,en rouge).
A noter que les mesures précises du taux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère par voie spectroscopique ne sont disponibles que depuis 1960. Les valeurs du taux de CO2 antérieures résultent, en général, des analyses isotopiques des carottages glaciaires.

Compte tenu des remises à l'échelle nécessaires pour superposer les deux courbes, les unités en ordonnées sont ici arbitraires.

 

 


L'argument massue (le "smoking gun", comme on dit aux USA) qui a permis d'affecter l'augmentation du taux de CO2 aux activités humaines
est représenté sur la diapositive ci-contre (tirée de la conférence de Murry Salby, décrite plus bas).

On tient généralement pour certain qu'au fur et à mesure que le taux du CO2 augmente dans l'atmosphère, la fraction de 1% qui implique l'isotope C13 du carbone diminue en proportion. La raison qui en est donnée tient au fait que la végétation qui est à l'origine de la formation du pétrole, du charbon ou des gaz que nous brûlons, "préfère" l'isotope plus léger, le carbone 12, le C12. au C13. De fait, on observe effectivement que la proportion du C13 a progressivement diminué, à mesure que le taux de CO2 augmentait dans l'atmosphère, comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous.
C'est ainsi qu'on conclut que l'ajout du CO2 atmosphérique observé dans l'atmosphère provient bien de la combustion des carburants fossiles et qu'il est donc d'origine anthropique.

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Le graphique ci-contre montre l'évolution du taux de CO2 et de sa composition isotopique dans l'atmosphère (selon les mesures de Mauna Loa après 1960 (triangles verts) et selon les carottages glaciaires (carrées verts) pour la période précédente) de 1830 à nos jours.

Les points rouges montrent la variation relative de carbone C13 telle qu'obtenue à partir des carottages glaciaires. Les croix rouges résultent des analyses modernes des prélèvements dans l'atmosphère.

Comme on peut le voir, ce graphe semble effectivement indiquer que la variation de CO2 atmosphérique est d'origine anthropique ou, plus exactement, qu'elle provient de sources plus riches en C12 et moins riches en C13.

Cependant, cette conclusion sur le caractère anthropique de la variation du taux de CO2 dans l'atmosphère qui a été adoptée dès les premiers rapports du GIEC, repose sur l'hypothèse qu'il n'y a pas d'autres sources que les sources anthropiques, riches en C12 et pauvres en C13, qui contribuent à l'augmentation du CO2 atmosphérique.
Est-ce bien le cas ? Nous verrons ci-dessous les constats du Professeur Salby relatifs à cette question.

Enfin, en relation avec ce qui suit, on ne peut guère évoquer ces questions sans rappeler les observations troublantes qui ont été publiées à maintes reprises, relatives aux retards, semble-t-il systématiques (de l'ordre de 500 à 1000 ans), entre les variations du taux de CO2 atmosphérique par rapport aux variations de températures analysées dans les carottages glaciaires lors des derniers cycles de glaciation-déglaciation. Le site CO2 Science en a donné un résumé assez complet, bien que succinct, avec quelques références appropriées.

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Le fait que lors de ces épisodes climatiques, les variations du taux de CO2 aient suivi et non précédé les variations de température, pose quelques problèmes aux tenants des théories exposées dans les rapports du GIEC .
Un article récent est paru sur ce sujet (Shakun et al, 2012) qui propose un mécanisme franchement complexe pour expliquer ces "anomalies" dérangeantes pour la théorie en vigueur.
Voici, ci-contre, une illustration, parmi beaucoup d'autres, de ces retards CO2/Température, tels que tirée des données officielles disponibles.

Mis à part, ces "bizarreries" , franchement troublantes, au sujet des variations relatives du taux du CO2 et des températures au cours des cycles de glaciation/déglaciation antérieurs, les arguments présentés par les tenants de la thèse en vigueur qui attribue l'augmentation du taux de CO2 constatée aux émissions anthropiques, semblent convaincants.
Cependant, et comme c'est souvent le cas en matière de sciences, des observations ultérieures plus détaillées peuvent réserver bien des surprises, jusqu'à nous conduire à remettre en question les convictions précédentes.
Voici, pour commencer, le compte-rendu d'un article publié récemment par trois enseignants-chercheurs norvégiens :

2) Analyse temporelle comparative des émissions de CO2 et des températures du globe.
L'article récent de Ole Humlum et al.

Son titre est :" La relation de phase entre le dioxyde de carbone atmosphérique et la température du globe".
Voici le fac-simile de l'entête de cet article :

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Voici quelques informations sur le Professeur Ole Humlum (CV et Biblio) qui est l'auteur principal de ce papier.

Une traduction du résumé en français :

A partir des données relatives au dioxyde de carbone et aux températures globales, nous analysons les relations de phase (avance/retard) entre ces dernières pour la période allant de Janvier 1980 à Décembre 2011. Les carottages glaciaires montrent que les variations du CO2 contenu dans l'atmosphère sont en retard sur les variations des températures atmosphériques et ceci sur une échelle allant du siècle au millénaire, mais on s'attend à ce que les températures de l'époque moderne soient en retard sur les variations du CO2 contenu dans l'atmosphère parce que qu'on suppose que l'augmentation de la température de l'atmosphère depuis environ 1975 résulte de l'augmentation en CO2 durant l'époque moderne.
Dans le cours de notre analyse nous utilisons huit données bien connues : 1) Les données sur le CO2 bien mélangé et moyenné à l'échelle du globe de la couche proche des océans, 2) Les données de température de l'air à la surface HadCRUT3, 3) Les données de température de l'air à la surface GISS, 4) Les données de la température de l'air à la surface NCDC, 5)Les données relatives aux surfaces des océans HadSST2, Les données UAH relatives à la température de la basse troposphère, 7) Les données CDIAC relatives aux émissions de CO2 anthropique, et 8)Les données GWP relatives aux éruptions volcaniques. Les cycles annuels sont présents dans toutes les données sauf dans 7) et 8) et de manière à éliminer l'influence de ces cycles nous analysons les données moyennées sur une période de douze mois.Nous trouvons un degré élevé de co-variation entre toutes ces séries de données, excepté pour 7) et 8) mais avec des variations de taux de CO2 qui suivent toujours les variations de température. On trouve qu'une corrélation positive maximale entre le CO2 et la température est obtenue lorsque le CO2 est en retard de 11 à 12 mois par rapport à la température globale de la surface des océans, de 9,5 à 10 mois par rapport à la température de l'air en surface du globe et d'environ 9 mois en retard par rapport à la température de la basse troposphère globale. La corrélation entre les variations des températures océaniques et celles du CO2 atmosphérique est forte mais elle ne permet pas d'expliquer toutes les variations observées.

Voici la Figure 1 de l'article avec sa légende.
Elle nous montre la superposition de l'évolution des températures de l'air en surface (HadCRUT3), de la surface des océans (HadSST2) avec l'évolution du taux de CO2 atmosphérique (en ppmv) de 1980 à nos jours.

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Fig. 1.Données mensuelles du taux de CO2 atmosphérique (NOAA, en vert), données mensuelles sur la température de surface des océans du globe (HadSST2, en bleu pointillé) et données mensuelles sur la température globale de l'air à la surface du globe (HadVRUT3, en rouge). Le dernier mois indiqué est le mois de Décembre 2011.

 

 

 

 

 

La procédure d'analyse assez inhabituelle utilisée par Humlum et al. est basée sur les différences annuelles DIFF12 (représentées dans la figure ci-dessus. Je donne un peu plus de détails sur la signification de cette différence DIFF12 dans la section 3.) de différents observables. Elle est susceptible de prêter le flanc à diverses critiques, dont les auteurs sont parfaitement conscients. Voici comment les auteurs présentent la technique qu'ils ont utilisée et comment ils répondent, par avance, aux questions qui pourraient être posées à ce sujet (Il est probable que ces précisions qui figurent dans le texte de l'article ont été rajoutées ou complétées à la demande des referees.)

"Avant d'analyser les données mensuelles et en s'intéressant à des durées plus longues que les variations annuelles, nous avons tout d'abord soustrait le cycle annuel des données globale sur le CO2 dans l'atmosphère en calculant la moyenne glissante sur une période de 12 mois. Ceci signifie que nous considérons ici la variation annuelle seulement comme du bruit et que nous recherchons le signal à plus long terme sous-jacent lequel représente la croissance globale du CO2.
Comme le signal tend à être presque identique à lui même d'un mois sur l'autre et que ce n'est pas le cas du bruit, une moyenne effectuée sur plusieurs observations adjacentes aura tendance à converger vers la valeur du seul signal. Les plus sérieuses conséquences du lissage ou du filtrage des données résident dans le déplacement des maxima et des minima dans la courbe lissée, par rapport aux données originales. Si on veut comparer plusieurs séries de données, des filtrages de même nature doivent donc être appliquées à toutes les séries, en l'absence de quoi des effets parasites peuvent survenir invitant à des interprétations défectueuses (voir par exemple, la discussion dans Stauning, 2011).
Nous avons ensuite calculé la différences la concentration moyenne du CO2 pour les douze derniers mois et la moyenne des 12 mois précédents, ce qui est dénommé DIFF12 dans la suite (voir la Fig. 1 pour les explications graphiques). En d'autres termes, DIFF12 représente la variation nette annuelle avec une résolution mensuelle. Du point de vue technique, les valeurs de DIFF12 ont été reportés sur des graphiques pour le dernier mois considéré dans le calcul. De cette manière, nous pouvons représenter visuellement de manière efficace et analyser la croissance du CO2 atmosphérique global depuis 1980 sans être perturbé par les variations annuelles. Il est important d'insister sur le fait que la présence d'un pic de DIFF12 n'indique pas la présence d'un pic dans les données originelles du CO2 mais, plutôt, une période avec une augmentation plus rapide du CO2. Il faut aussi insister sur le fait que l'étude des valeurs de DIFF12 consiste à étudier les taux de variations du contenu atmosphérique en CO2 et non pas le montant total du CO2 lui-même. Cependant, en intégrant les valeurs de DIFF12 sur la période d'observation, les variations du taux global de CO2 sont, bien entendu, étudiées. Ainsi et dans la mesure où les variations de DIFF12 peuvent être comprises, les variations du contenu total du CO2 atmosphérique peuvent l'être également. Dans la suite nous avons comparé le résultat des calculs de DIFF12 du CO2 avec des valeurs similaires de DIFF12 pour la température de surface globale des océans et pour la température de l'air à la surface du globe (HAdCRUT3) [...]"

L'article de Humlum et al. est relativement copieux. Il contient un grand nombre de graphes. Je reproduis ici le graphe typique de la Figure 2 (accompagné de sa légende traduite) qui montre les retards observés entre l'évolution de la concentration du CO2 par rapport à celle de la température de la surface des océans et de la température de l'air à la surface de la planète.

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Fig. 2. "Variations sur 12 mois de la concentration globale du CO2 (NOAA; en vert), de la température globale de la surface des océans (HadSST2; en bleu) et de la température globale de l'air à la surface (HadCRUT3; en rouge). Le graphique du haut montre les valeurs mensuelles non filtrées (par ex. Janvier 2000 moins Janvier 1999) tandis que le graphique du bas montre les valeurs filtrées (DIFF12 c'est à dire la différence entre la moyenne des derniers douze moins et la moyenne des douze mois précédents pour chaque séries de données). Les nombre de 1 à 9 sur les pics de DIFF12 CO2 et les lignes blanches minces se réfèrent à la Table 1. (Pour l'interprétation des références aux couleurs dans la légende de cette figure, le lecteur est invité à se rendre sur la version Web de cet article.) "

Ole Humlum et ses collègues ont également examiné les phases relatives entre les observations des taux de CO2 atmosphériques effectuées en différents endroits sur la planète et les émissions de CO2 résultant de la combustion des énergies fossiles.
Comme on peut l'observer sur ces graphiques, les émissions anthropiques de CO2 (en rouge ci-dessous) ne semblent pas corrélées avec les flux nets de CO2 (bleu, jaune, vert, mauve ci-dessous) enregistrés par les différents observatoires du contenu de l'atmosphère. Humlum et al montrent que la prise ne compte d'un retard supposé rendre compte du temps nécessaire pour que l'atmosphère se réorganise après les bouffées d'émissions anthropiques, ne change rien à ce constat.

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"Fig. 13. Variations sur 12 mois du taux de CO2 global pour Alert (NOAA; bleu), Mauna Loa (NOAA; vert), Ascension Island (NOAA; jaune), et le Pôle Sud (NOAA; pourpre), et la variation de l'émission du CO2 anthropique (données CDIAC en rouge). Tous les graphiques montrent les valeurs mensuelles de DIFF12, la différence entre la moyenne des douze derniers mois et la moyenne des 12 mois précédents pour toutes les séries de données."

Les conclusions de ce long article sont claires. Les voici, en Anglais puis en Français.

12. Conclusions
There exist a clear phase relationship between changes of atmospheric CO2 and the different global temperature records, whether representing sea surface temperature, surface air temperature, or lower troposphere temperature, with changes in the amount of atmospheric CO2 always lagging behind corresponding changes in temperature.
(1) The overall global temperature change sequence of events appears to be from 1) the ocean surface to 2) the land surface to 3) the lower troposphere.
(2) Changes in global atmospheric CO2 are lagging about 11– 12 months behind changes in global sea surface temperature.
(3) Changes in global atmospheric CO2 are lagging 9.5–10 months behind changes in global air surface temperature.
(4) Changes in global atmospheric CO2 are lagging about 9 months behind changes in global lower troposphere temperature.
(5) Changes in ocean temperatures appear to explain a substantial part of the observed changes in atmospheric CO2 since January
1980.
(6) CO2 released from anthropogene sources apparently has little influence on the observed changes in atmospheric CO2, and changes in atmospheric CO2 are not tracking changes in human emissions.
(7) On the time scale investigated, the overriding effect of large volcanic eruptions appears to be a reduction of atmospheric CO2, presumably due to the dominance of associated cooling effects from clouds associated with volcanic gases/aerosols and volcanic debris.
(8) Since at least 1980 changes in global temperature, and presumably especially southern ocean temperature, appear to represent a major control on changes in atmospheric CO2.

"12. Conclusions :

Il existe une relation de phase évidente entre les variations du CO2 atmosphérique et les données des différentes températures du globe, s'agissant aussi bien de la température à la surface des océans, de la température de l'air à la surface du globe que de la température de la basse troposphère, avec les variations du taux de CO2 atmosphérique qui sont toujours en retard par rapport aux variations correspondantes des températures.

1) La séquence des événements qui conduit au changement global de la température apparaît être la suivante 1) La surface des océans 2) La surface des continents 3) La basse troposphère.

2) Les variations du CO2 atmosphérique du globe sont en retard de 11 à 12 mois par rapport aux variations de la température à la surface des mers du globe.

3) Les variations du CO2 atmosphérique du globe sont en retard de 9,5 à 10 mois par rapport aux variations de la température de l'air à la surface du globe.

4) Les variations du CO2 atmosphérique du globe sont en retard d'environ 9 mois par rapport aux variations de la température de la basse troposphère du globe.

5) Il apparaît que les variations des températures de l'océan expliquent une fraction substantielle des variations de CO2 atmosphérique depuis Janvier 1980.

6) Le CO2 émis à partir des sources anthropiques n'a apparemment qu'une faible influence sur les variations du CO2 atmosphérique et les variations du CO2 atmosphérique ne suivent pas les variations des émissions humaines.

7) Pour ce qui est de la période étudiée, l'effet primordial des grandes éruptions volcaniques apparaît être une réduction du CO2 atmosphérique, ceci étant supposé dû à la prédominance des effets refroidissant des nuages associés avec les aérosols et les débris volcaniques.

8) Au moins depuis 1980, les variations de la température du globe et, sans doute, tout particulièrement la température des océans de l'hémisphère Sud, apparaissent jouer un rôle déterminant pour contrôler les variations du CO2 atmosphérique. "

 

 

Comme on l'imagine, tout cela est assez iconoclaste par rapport à la pensée "mainstream" . A noter que Humlum et al. ne sont pas les premiers à publier ce genre d'observations. En particulier, R. B. Bacastow, chercheur à la Scripps Oceanographic avait effectué, dès 1976, une analyse du même type, publiée dans Nature. Il était parvenu à des conclusions similaires à celles d'Humlum et al. . L'analyse de Humlum et al constitue donc une mise à jour, près de 36 ans plus tard, nettement plus complète que le travail de Bacastow qui concluait par ces mots : " La corrélation, si elle est bien présente, montre qu'une cause majeure de la variation (NdT : de la concentration du CO2 atmosphérique) peut-être due à un changement du taux de l'absorption du CO2 par les océans."
A noter également comme le mentionnent Humlum et al, que les retards systématiques des flux de CO2 par rapport aux variations de températures observés ici, rappelle les retards C02/températures observés dans les carottages glaciaires mais évidemment avec des échelles de temps très différentes, ce qui peut indiquer qu'il s'agit de dégazage de différentes couches océaniques.


3) Le Professeur Murry Salby et le cycle du carbone :

Voici la présentation du professeur Salby et le résumé de sa première conférence au Sydney Institute (les caractères engraissés sont le fait de l'auteur de ce site) :

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Professeur Murry Salby
Titulaire de la chaire sur le climat, Université de Macquarie.

"Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère : Contribution des sources naturelles."

 

 

"Le Professeur Murry Salby est titulaire de la chaire de climatologie de l'Université de Macquarie (NdT :Australie). Il a une longue carrière comme chercheur mondialement reconnu et a effectué des travaux dans le domaine de la Physique de l'Atmosphère. Il a exercé au sein d'institutions dominantes dans le domaine de la recherche, y compris au US National Center for Atmospheric Research (NdT : l'UCAR), à l'Université de Princeton, à l'Université du Colorado et il a occupé de postes de professeur invité dans des universités européennes et asiatiques.
A l'Université de Macquarie, le Professeur Salby utilise les données satellitaires et des super-calculateurs pour explorer les questions salbybookrelatives au changement climatique du globe et à la variabilité du climat en Australie. Le Professeur Salby est l'auteur d'un livre (NdT :) "Physique de l'Atmosphère et du Climat" qui doit paraître en 2011. (NdT : Ce livre destiné aux enseignants et aux chercheurs-image ci-contre- est désormais disponible). Les résultats récents des travaux de recherche du Professeur Salby représentent une contribution hautement pertinente et qui arrive à point par rapport au discours actuel sur le climat."

Résumé : "
Le dioxyde de carbone est émis par les activités humaines tout comme par un ensemble de processus naturels. Les observations satellitaires, de concert avec les observations instrumentales, couvrent maintenant une période suffisamment longue pour que nous disposions d'une population significative de perturbations climatiques au cours desquelles le système Terre-Atmosphère a été écarté de son équilibre.Ces perturbations, introduites par la nature, montrent que l'émission nette et globale de CO2 (avec toutes les sources combinées, naturelles et anthropiques) est contrôlée par la circulation générale – une propriété interne au système climatique qui régule les émissions provenant des sources naturelles. La forte dépendance des propriétés internes montre que l'émission du CO2 par les sources naturelles qui représentent 96% de l'émission totale, joue un rôle primordial dans les variations observées du CO2. Cette contribution au dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère est indépendante des émissions humaines, n'est que marginalement prédictible et n'est pas sous notre contrôle."

Le Professeur Salby a raconté que c'est lors de la préparation de la version actualisée de son livre "Physique de l'Atmosphère et du Climat" qu'il est tombé sur des observations qui se trouvent en contradiction avec des affirmations rapportées, notamment, dans le rapports successifs du GIEC. En fait ces résultats qui dérivent directement des observations étaient si étonnants, si contraires au "mainstream", que Murry Salby est resté près d'un an à chercher, en vain, d'autres explications à ses observations qui seraient plus conformes avec les affirmations de la science "mainstream". Il a également discuté de ses observations avec plusieurs de ses collègues climatologues avant de se décider à les faire connaître, notamment lors d'une conférence donnée en Juin 2011 à l'IUGG puis lors de deux conférences qu'il a données au Sydney Institute en 2011 et 2012. Il se trouve que lors de sa première conférence, seul l'audio était disponible, ce qui n'a pas facilité les discussions sur les observations de Salby.
Nous disposons à présent d'enregistrements vidéo complets de ces deux conférences (Conférence du 02/08/11 et conférence du 24/07/12) avec les diapositives originales détachées et parfaitement lisibles. Ce sont les diapositives les plus significatives de ces conférences que je vais vous présenter ci-dessous en suivant pas à pas la démarche du Professeur Salby qui se révèle être un excellent pédagogue comme le rappelle sa collègue Judy Curry qui le décrit comme "un excellent enseignant et conférencier, ce qui est perceptible avec le podcast. Il a la réputation d'être un chercheur prudent et rigoureux".
Le raisonnement de Salby est assez direct et sa présentation vidéo favorise grandement la compréhension de la démarche. Il suffit de le suivre avec un minimum d'attention. Mais ce qui est le plus frappant, ce sont ses conclusions qui remettent largement en question une des "certitudes" les mieux ancrées dans la démarche actuelle de la science climatologique : L'origine du CO2 observé dans l'atmosphère et la cause de sa croissance actuelle.

Voici donc un enchaînement de ses principales diapositives qui permettent de suivre la démarche et les observations du Professeur Salby :

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Contrairement à une croyance assez largement répandue, le contenu de l'atmosphère en CO2 ne varie pas de manière plus ou moins monotone comme le font les émissions anthropiques de CO2 résultant de la combustion des carburants fossiles.

Comme le montre ce graphe tracé à l'aide des données mesurées à Mauna Loa -Hawaï), le taux de CO2 atmosphérique a augmenté progressivement depuis 1960 en suivant une succession d'oscillations périodiques dont la période (annuelle) indique clairement l'influence des saisons sur le taux de CO2 observé. A ce propos, il faut se souvenir qu'il n'y a aucune raison que les variations saisonnières se compensent pour les deux hémisphères tant est grande leur dissymétrie du point de vue des océans et du point de vue de la végétation.

Murry Salby nous précise que ces variations cycliques sont la signature de l'influence des variations naturelles du cycle du carbone. Il nous propose de considérer d'un peu plus près, ces variations saisonnières qui se reproduisent d'une année sur l'autre.

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Voici un agrandissement d'une des périodes des oscillations annuelles de la courbe précédente.

Comme on le constate, la résolution des mesures effectuées par voie spectroscopique à Mauna Loa, est excellente.On voit, sur le graphe ci-contre, que la hausse du taux du CO2 dans l'atmosphère correspond (dans cet exemple) à une augmentation de 1,7 ppmv qui est mesurée par la différence des ordonnées entre le mois de Janvier d'une année par rapport au mois de Janvier de l'année précédente; A noter que cette différence est exactement de la même nature que celle utilisée par Humlum et al. (DIFF12) décrite dans la section précédente.

Cependant, nous dit le Professeur Salby, cette hausse annuelle, mesurée par la différence des ordonnées, fluctue énormément au cours du temps comme on va le voir sur la diapo suivante.

 

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Murry Salby a superposé sur cette diapo, un certain nombre de cycles annuels, en les faisant partir du même point (à gauche) pour observer la dispersion des variations annuelles de la croissance du taux de CO2 dans l'atmosphère.
Salby
fait remarquer que les variations d'une années sur les autres peuvent atteindre des amplitudes de 3 ppmv, soit près de deux fois la hausse annuelle, ce qui traduit des fluctuations de grande amplitude relative, bien au delà de celles des émissions anthropiques. En bref, l'influence des conditions naturelles se voient aussi bien dans le caractère oscillant du taux de CO2 que dans les variations de la croissance du taux de CO2 d'une année sur l'autre.

 

 

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Salby trace alors la courbe représentative, en fonction du temps, des variations du taux de CO2 mesuré, année après année, par la différence des ordonnées indiquées dans l'avant dernière diapo. Cette courbe montre les variations du flux ascendant Net et global du CO2 (en ppmv/an), parvenant dans l'atmosphère.
Salby fait remarquer, comme nous l'avons vu dans la diapo précédente, que ces variations de flux de CO2 varient énormément au cours du temps. Soit entre 0,4 ppmv/an et 2,8 ppmv/an pour la période considérée
. On peut visualiser cela comme une succession des "bouffées" plus ou moins rapides et plus ou moins intenses de CO2 qui sont montées dans l'atmosphère, en particulier au cours des trois dernières décennies.
A noter que cette courbe est obtenue après l'application d'un filtre passe-bas de deux ans,
destiné à supprimer les fluctuations de courtes durées et à à conserver les évolutions les plus lentes.salby28

 

Salby rappelle ensuite que les émissions anthropiques de CO2 ne subissent évidemment pas ce genre de variations. L'augmentation des émissions anthropiques est beaucoup plus monotone.

Voici ci-contre sa diapo qui indique les variations du taux d'émission anthropique de CO2, résultant de l'activité humaine. Autrement dit, selon Salby, les variations du flux de CO2 net ne suivent pas les variations des émissions anthropiques.

 

 

salby15

Par contre, le Professeur Salby nous montre que le flux net du CO2 qui monte dans l'atmosphère (en pointillés verts) est étroitement corrélé avec les "conditions de surface" de la planète ("surface conditions", en bleu ci-contre). Le coefficient de corrélation est de 0,93.

En réalité et comme le précise Salby dans son exposé, la courbe représentative des "conditions de surface", n'est rien d'autre que la courbe des variations de la température à la surface de la planète selon les mesures satellitaires RSS-MSU. A noter que, comme il se doit, cette courbe de température à subi le même traitement (filtre passe-bas de deux ans) que les données relatives au flux net de CO2.

Autrement dit, Salby nous montre que le flux de CO2 qui monte dans l'atmosphère dépend directement de la température à la surface de la planète et non pas, directement, du taux d'émission anthropique de CO2.
salby29

Reste cependant à résoudre une question épineuse, nous dit Salby. C'est celle de l'appauvrissement isotopique du CO2 atmosphérique en carbone C13 qui a été rappelée plus haut. C'est le "smoking gun" nous dit Salby, "l'argument massue" qui "prouverait" que le CO2 que l'on trouve dans l'atmosphère est bien d'origine anthropique.

Le graphe du haut de cette diapo est identique au précédent. Mais le graphe du bas est une superposition de la variation de température (en bleu) évoquée ci-dessus avec l'évolution (points rouges) de la richesse en carbone C13 du CO2 atmosphérique pendant la même période. Comme on le voit et comme on s'y attend, la valeur moyenne de cette richesse en C13 indique une tendance à la baisse. Par contre et cela est surprenant, les variations de la richesse en C13 se trouvent strictement en opposition de phase avec celles de la température (ou du flux net de CO2).
Autrement dit quand le flux de CO2 augmente, le CO2 s'appauvrit en C13 ce qui ne serait pas surprenant s'il s'agissant d'émission anthropiques comme nous l'avons vu plus haut. Mais -et c'est le point crucial- dans le cas présent, on observe que cette opposition de phase se produit lors de la bouffée de CO2 concomitante au réchauffement dû au El Niño géant de 1998, lequel est évidemment un événement parfaitement naturel et nullement anthropique.
Autrement dit, selon Salby, les "bouffées" de CO2 résultant de causes naturelles, tel que le réchauffement dû au El Niño en 1998, ont exactement la même signature isotopique que celles qui résultent des émissions anthropiques.

salby27

Dans la suite de son exposé, Murry Salby fait remarquer que ces observations montrent que la dérivée de la concentration du CO2 dans l'atmosphère (dCO2/dt) varie en proportion de l'anomalie de température de la surface de la planète. Autrement dit, la concentration du CO2 dans l'atmosphère varie comme l'intégrale (la somme) des variations de température à la surface durant la même période.
Cela peut se comprendre si on considère que l'atmosphère stocke le CO2 qui résulterait, par exemple, de la décomposition de la matière végétale à la surface de la planète et que cette décomposition (qui passe transitoirement par le stade du méthane) dépend de la température qui règne au sol. L'intégration rend compte de l'effet cumulatif des émissions naturelles de CO2.

Partant de ce constat, Murray Salby recalcule (en intégrant les variations de température) le taux de CO2 qui devrait exister dans l'atmosphère si son modèle était exact. Le résultat est représenté en pointillés bleus sur le graphique ci-contre. A noter qu'au moins pour la période considérée (1980-2012), cette courbe en pointillés bleus calculée recouvre pratiquement exactement celle du taux de CO2 mesuré (en tirets verts), à l'exception de deux courtes périodes qui correspondent aux éruptions volcanique géantes du El Chichon (1982) et du Pinatubo (1992) et pour lesquelles le raisonnement précédent doit évidemment être en défaut, comme il l'est. A noter au sujet des éruptions volcaniques que Murry Salby constate, comme l'avaient fait Humlum et al, que les émission de CO2 ont plutot diminué durant cette période. Salby l'attribue aux effets refroidissants des émanations volcanique constatées sur le températures pendant deux ou trois ans.

salby30

 

Voici d'autres version du constat précédent. En haut et en bleu est représentée la "Circulation-Dependent Component", c'est à dire la composante (naturelle) des émissions de CO2 qui dépend de la circulation générale de l'atmosphère et des océans, superposée à la courbe des observations effectuées à Mauna Loa. Comme on le voir, la superposition est très bonne.

La figure du bas concerne l'évolution de la composition isotopique de la "Circulation-Dependent Component", c'est à dire de l'émission naturelle de CO2, superposée au paramètre décrivant la richesse du mélange isotopique en C13. Comme on le voit et compte tenu des incertitudes sur les mesures isotopiques, l'accord est également très bon.
La signature isotopique de la "Circulation-Dependent Component" est identique à celle des émissions anthropiques, nous dit Salby, ce qui exclut l'utilisation de cet "argument massue" pour affirmer que l'augmentation du CO2 atmosphérique est d'origine anthropique.

 

 

salby31

Murry Salby a également cherché à remonter dans le temps pour vérifier si ses calculs de la "Circulation-Dependent Component" rendait également compte des observations des taux de CO2 dans un passé plus éloigné.

On constate, sur le graphique ci-contre que l'accord est bon ou très bon ( selon les bases de données de température MSU ou CRU considérées) en remontant le temps jusqu'en 1960. Par la suite et jusqu'en 1880 les courbes divergent notablement (avec un écart maximum de 20 ppmv).

Il faut se rappeler à ce propos que les mesures directes de CO2 n'ont été disponibles et avérées qu'à partir de 1960. La période précédente faisant appel à des indicateurs indirects, c'est à dire à partir d'analyses isotopiques des carottages glaciaires, peut-être moins fiables. De même, (graphe du bas) Salby fait remarquer qu'avant 1960, les mesures de températures étaient évaluées à partir d'un nombre plus restreint de thermomètres. Ainsi, en 1880, la surface couverte par les mesures thermométriques n'était que de 8% du globe, ce qui peut constituer une autre source d'incertitude.

 

 

salby34

Dans le courant de son exposé, Murry Salby projette la diapositive ci- contre qui représente les observations satellites des taux (mesurés dans une colonne verticale) de CO2 en différentes localisations de la planète. Comme on peut le voir, les inhomogénéités sont de l'ordre de 30-40 ppmv et le maximum de concentration de l'atmosphère en CO2 se trouve au dessus des zones tropicales-équatoriales de l'Afrique et de l'Amérique du Sud. Par contre, les régions de l'hémisphère Nord, normalement particulièrement émettrices en CO2 anthropique, se trouvent nettement en dessous des moyennes. Ceci doit être considéré avec précaution mais peut-être considéré comme une indication que le CO2 que l'on trouve dans l'atmosphère résulte plus des émissions naturelles que des émissions anthropiques…

 

 

Murry Salby mentionne les implications ou les conclusions de ses observations (conférence en 2012).Voici la diapositive correspondante :

Implications :

  • Dans le Monde Réel la température du globe n'est pas contrôlée exclusivement par le CO2, comme elle l'est dans le Monde des Simulations numériques.

     

  • En revanche, et pour une part significative, le CO2 est contrôlé par la température du globe.

Addendum : Quelques extraits significatifs des conférences de Murry Salby :

"La correspondance des variations observées du CO2 sur des échelles de temps de quelques années durant l'ère satellitaire et l'accord observé durant le XXème siècle, font qu'il est difficile de ne pas conclure que les sources impliquées dans les variations de CO2 durant de courtes échelles de temps ne sont pas aussi impliquées durant les grandes échelles de temps.
La conception, largement popularisée, a été que c'est le CO2 qui conduit le bus et que le climat profite de la ballade. Le comportement observé montre exactement l'inverse. C'est le climat qui est au volant et, dans une grande mesure, le CO2 est à l'arrière du bus."
[...]
"Les projections du climat reposent sur la capacité à prédire le CO2. C'est la chose dont on pense qu'elle doit être connue à cause de la supposition que nous pouvons le contrôler. C'est à dire que cela implique que le CO2 futur dans l'atmosphère doit être déterminé par les émissions humaines. C'est ce qui est spécifié dans les modèles climatiques qui, ensuite, vont alors prédire comment le climat va répondre selon ce que l'on appelle des "scénarios climatiques". Les comportements observés nous montrent que, bien que que nous aimerions que ce soit le cas, le monde réel ne fonctionne pas comme ça.
[...]
"Les émissions nettes incluent une fraction substantielle (NdT: par ailleurs Salby indique l'estimation de 80%) venant des sources naturelles. Si vous ne contrôlez pas le CO2, vous ne pouvez pas prédire le taux de CO2 et vous pouvez difficilement prédire comment le climat va répondre."
[...]
"Quand quelqu'un dit "la science est comprise" (The science is settled), j'éprouve un haut-le-coeur involontaire"
[...].
"Celui qui pense que la science de cette affaire complexe est comprise, vit dans le monde de Disney".

En réponse à une question d'un spectateur au sujet d'une possible rétroaction en CO2, voici ce que répond Murry Salby.

Les +4°C que vous mentionnez représentent essentiellement une extrapolation des modèles basés sur le schéma que j'ai décrit. Ainsi et comme vous le signalez, si la température augmente indéfiniment alors vous obtenez une augmentation du CO2 et ceci constitue une rétroaction positive. Température plus élevée, plus de CO2. Et si vous pensez que le CO2 est responsable de la température alors ça devrait accélérer mais, pour des raisons sur lesquelles je ne vais pas m'étendre dans cette conférence, il doit exister une rétroaction négative qui maîtrise cette rétroaction positive et garde le contrôle de l'affaire. (NdT : L'explication détaillée est donnée dans le traité de Salby (page 252)).

Lorsqu'on demande à Murry Salby ce qui, selon lui, a provoqué la hausse des température observées au XXème siècle, celui-ci donne la même réponse que Ole Humlum d'une part et que Syun-Ishi Akasofu d'autre part. Selon ces chercheurs, le réchauffement est naturel et correspond au retour à l'équilibre après la baisse des températures qui s'est produite durant le petit âge glaciaire.

 

    Complément: Un petit test des observations de Murry Salby.salby26

    Comme chacun le sait maintenant dans le monde anglo-saxon (cette information a été reprise par leurs médias), la température du globe n'a pas augmenté depuis près de 16 ans.
    Selon les observations du
    Professeur Salby, cela devrait donc correspondre à une augmentation pratiquement linéaire du taux de CO2 en fonction du temps durant la même période. En effet, la dérivée temporelle d'une fonction linéaire du temps est une constante.
    Voyons cela.

    J'ai reporté sur le graphique ci-contre, le graphe des variations de températures de 1997 à nos jours, selon le HadCRUT4 (en bleu) ainsi que le graphe (en rouge) représentant la hausse du taux de CO2 dans l'atmosphère (données NOAA, Mauna Loa).

    Comme on le voit, la variation du taux de CO2 dans l'atmosphère a effectivement subi une croissance pratiquement parfaitement linéaire ( pointillés verts) durant cette même période où la température du globe est restée constante, aux fluctuations près. salby37

     

     

     

    Voici, à titre de comparaison, ci-contre, la courbe donnant la variation des émissions de dioxyde de carbone anthropiques du globe pendant la même période.(source : Rapport de la CE, page 28). La croissance des émissions anthropiques n'est absolument pas linéaire et l'augmentation parfaitement linéaire du taux de CO2 dans l'atmosphère, conformément à la non-variation de la température pendante cette même période, ne suit pas la croissance des émissions anthropiques.

    .

     

    _________________________________________________________________

    Quelques compléments dans la même perspective :

    Le livre de Murry Salby : "Physique de l'atmosphère et du climat" qui inclut, avec de nombreuses considérations complémentaires, les graphiques principaux présentés lors de ces conférences.
    Roy Spencer : "Croissance du CO2 dans l'atmosphère. Pourrait-elle venir des océans plutôt que l'activité humaine?"
    Roy Spencer : " Plus de détails intéressants sur le rapport C12/C13" "Des éléments qui semblent apporter d'autres preuves qu'il pourrait y avoir une fraction substantielle de sources naturelles dans la croissance à long terme du CO2"
    .
    Cohérence établie entre le CO2 atmosphérique et la température globale : Cynthia Kuo, Craig Lindberg & David J. Thomson (Nature 343, 709 – 714 (22 February 1990); doi:10.1038/343709a) : "Les variations du contenu en CO2 sont un retard de 5 mois par rapport à celles de la température

    __________________________________________________________________

    Conclusion : Au vu des ces observations, il est très probable qu'une proportion importante du taux de dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère ne dépende pas directement de l'intervention humaine. Dans ce cas, les politiques de réductions des émissions de carbone dans le prolongement des accords de le Kyoto, n'auront qu'un effet minimal sur le CO2 atmosphérique et aussi, très probablement, sur le climat.

    Comme les auteurs norvégiens et australien de ces observations nous le disent eux-mêmes, il s'agit d'observations permettant d'affiner nos connaissances sur le cycle du carbone qui, pour une grande part, reste encore "terre incognita" quelques soient les affirmations entendues ici ou là.. En particulier, l'influence (bénéfique) de l'augmentation du taux de CO2 sur la végétation devrait être parfaitement prise en compte avant que nous tirions des conclusions qui pourraient se révéler précipitées.

    Ce n'est donc qu'une nouvelle étape sur la route interminable de la science. Comme toujours,

    A suivre ! Stay Tuned ! yannrennes1

     

     

     

    Avec tous mes voeux à tous(tes) mes lecteurs(trices) pour cette fin d'année (Maya 2012) et pour 2013 (bien sûr).

    Pensée unique 27/4/2013

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