Le climat : passé, présent, futur

L'étude du climat passé (paléoclimatologie) repose sur des indicateurs variés : les carottes de glace forées au Groenland et en Antarctique, qui emprisonnent des bulles d'air permettant de mesurer les concentrations passées en CO₂ et CH₄ ; le rapport isotopique de l'oxygène (δ¹⁸O) dans les glaces et les foraminifères, qui reflète les variations de température ; les pollens fossiles, les cernes des arbres (dendrochronologie) et les sédiments océaniques. Ces archives montrent une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires, rythmées par les paramètres orbitaux de Milankovitch (excentricité, obliquité, précession). L'effet de serre naturel est indispensable à la vie : sans lui, la température moyenne de la Terre serait de -18°C au lieu de +15°C. Les gaz à effet de serre (CO₂, CH₄, N₂O, H₂O) absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le réémettent en partie vers le sol. Le cycle du carbone fait intervenir des réservoirs (atmosphère, océan, biosphère, lithosphère) et des flux (photosynthèse, respiration, dissolution océanique, volcanisme, combustion de combustibles fossiles). Depuis la révolution industrielle, la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et la déforestation ont augmenté la concentration atmosphérique en CO₂ de 280 ppm (1750) à plus de 420 ppm actuellement, entraînant un renforcement de l'effet de serre. Les modèles climatiques, basés sur les lois de la physique et validés par les données passées, projettent un réchauffement de +1,5°C à +4,5°C d'ici 2100 selon les scénarios d'émissions (rapports du GIEC).