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Différentes rétroactions des gaz à effet de serre issus de la biosphère terrestre dans les scénarios du changement climatique futur

Multiple greenhouse-gas feedbacks from the land biosphere under future climate change scenarios

Stocker, B.D., and al.
Nature Climate Change
14 avr 2013

Les concentrations atmosphériques du CO2, CH4 et N2O, trois gaz à effet de serre importants, sont liées à des processus de la biosphère terrestre qui sont sensibles au climat et au CO2. Ceci entraine des rétroactions entre le climat et la terre et a contribué à la forte augmentation dans l’atmosphère de la concentration des GES depuis l’époque pré-industrielle. Nous utilisons un modèle basé sur ces processus pour reproduire l’historique des niveaux atmosphèriques de CO2 et CH4. Et nous appliquons les scénarios futur pour le climat, le changement d’utilisation des terres et et les apports d’azote réactif  pour examiner les futures émissions de GES et leurs effets sur le climat dans un cadre cohérent et compréhensible. Les résultats suggèrent que dans un scénario d’un système similaire à l’actuel RCP8.5, la biosphère terrestre représente une incroyable rétroaction positive pour le changement climatique d’origine anthropique : les émissions de NO2 terrestre et de CH4 ont augmenté de 80 et 45%, et la terre est devenu une source de carbone pour 2100. N2O et CH4 entrainent un réchauffement supplémentaire de 0.4-0.5°C d’ici 2300, en plus de 0.8-1.0 °C causés par le cycle terrestre du carbone et l’effet de l’albedo. La sensibilité climatique a augmenté de 2.8°C à 3.2-3.3°C (+15-20%) quand le stock de carbone dans le sol et l’Albedo est pris en compte et de 3.4-3.5°C (+22-27%) quand les effets des émissions terrestres de N2O et CH4 sont simulés. Les modèles de système terrestre qui représentent seulement le cycle du carbone et les rétroactions de l’Albedo, en incluant un certains nombre de modèles CMIP5, peut sous-estimer le potentiel des processus terrestres dans l’amplification du changement climatique au travers de rétroactions positives. L’atténuation limite l’augmentation des émissions terrestres de gaz à effet de serre et évite que la biosphère terrestre agisse comme un amplificateur du changement climatique d’origine anthropique.

 

Abstract :

Atmospheric concentrations of the three important greenhouse gases (GHGs) CO2, CH4 and N2O are mediated by processes in the terrestrial biosphere that are sensitive to climate and CO2. This leads to feedbacks between climate and land and has contributed to the sharp rise in atmospheric GHG concentrations since pre-industrial times. Here, we apply a process-based model to reproduce the historical atmospheric N2O and CH4 budgets within their uncertainties and apply future scenarios for climate, land-use change and reactive nitrogen (Nr) inputs to investigate future GHG emissions and their feedbacks with climate in a consistent and comprehensive framework1. Results suggest that in a business-as-usual scenario (RCP8.5), the land biosphere represents an increasingly positive feedback to anthropogenic climate change : terrestrial N2O and CH4 emissions increase by 80 and 45%, respectively, and the land becomes a net source of C by AD 2100. N2O and CH4 feedbacks imply an additional warming of 0.4–0.5 !C by AD 2300; on top of 0.8–1.0 !C caused by terrestrial carbon cycle and Albedo feedbacks. Climate sensitivity is increased from 2.8 « C (control set-up) to 3.2–3.3 « C (+15–20%) when land C stock and Albedo feedbacks are included and to 3.4–3.5 « C (+22–27%) when also feedbacks from terrestrial N2O and CH4 emissions are simulated.

Earth system models representing only carbon cycle and Albedo feedbacks, including a number of CMIP5 models, may thus underestimate the potential of land-based processes to amplify climate change through positive feedbacks. Strong mitigation limits the increase of terrestrial GHG emissions and prevents the land biosphere from acting as an increasingly strong amplifier to anthropogenic climate change.

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