Points de basculement et changement abrupt

Des seuils dans le système climatique qui, une fois franchis, déclenchent des changements importants, auto-entretenus et souvent irréversibles dans les calottes glaciaires, la circulation océanique et les écosystèmes.

Definition

Un point de basculement climatique est un seuil critique au-delà duquel une partie du système climatique se réorganise vers un nouvel état par le biais de rétroactions auto-renforçantes, souvent de manière abrupte et irréversible à l'échelle de temps humaine.

Scope

Ce sujet couvre les points de basculement climatiques et le potentiel de changements abrupts et non linéaires sous une contrainte (forcing) soutenue. Il aborde les principaux éléments de basculement, notamment les calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique occidental, la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique, le carbone du pergélisol, et les forêts amazoniennes et boréales, les rétroactions qui peuvent ancrer le changement une fois qu'un seuil est dépassé, les preuves issues d'événements abrupts passés, et le défi de détecter les signaux d'alerte précoce des transitions imminentes.

Core questions

• Quels sont les composants du système climatique qui peuvent franchir des points de basculement ?
• Quelles rétroactions rendent une transition auto-entretenue une fois déclenchée ?
• À quels niveaux de réchauffement ces seuils pourraient-ils être franchis ?
• Les signaux d'alerte précoce d'un point de basculement imminent peuvent-ils être détectés ?

Key theories

Éléments de basculement et rétroactions

Certains composants à grande échelle peuvent être poussés au-delà d'un seuil par une contrainte (forcing) graduelle, après quoi des rétroactions internes les entraînent vers un état qualitativement différent, largement indépendant d'une contrainte supplémentaire.

Ralentissement critique comme alerte précoce

À mesure qu'un système approche d'un point de basculement, son rétablissement après de petites perturbations ralentit, produisant une autocorrélation et une variance croissantes qui peuvent servir d'indicateurs statistiques d'alerte précoce.

Mechanisms

Les rétroactions positives peuvent rendre certaines parties du système climatique bistables : par exemple, les rétroactions glace-albédo et d'élévation peuvent engager une calotte glaciaire à une perte continue une fois qu'elle recule au-delà d'un certain point, et l'apport d'eau douce peut affaiblir la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique jusqu'à son effondrement. Près de ces seuils, le système se rétablit de plus en plus lentement des perturbations, laissant en principe une empreinte d'alerte précoce détectable avant que la transition abrupte ne se produise.

Clinical relevance

Les points de basculement représentent des risques de faible probabilité mais à fort impact de changements importants, abrupts et irréversibles, c'est pourquoi ils figurent en bonne place dans les évaluations des risques et les arguments en faveur de la limitation du réchauffement par précaution.

Evidence & guidelines

Le sixième rapport d'évaluation du GIEC évalue plusieurs éléments de basculement comme possibles, bien que la probabilité soit généralement faible à des niveaux de réchauffement plus bas, et note que la probabilité de changements abrupts et irréversibles augmente avec l'ampleur et le rythme du réchauffement.

History

La reconnaissance, issue de la paléoclimatologie, que le système peut changer abruptement a motivé le cadre moderne des points de basculement, formalisé par Lenton et ses collègues en 2008, qui a catalogué les principaux éléments de basculement et stimulé la recherche sur les seuils et les signaux d'alerte précoce.

Debates

Proximité et probabilité de franchissement des points de basculement

La proximité des principaux éléments de basculement par rapport à leurs seuils, et la probabilité qu'ils soient franchis à des niveaux de réchauffement donnés, sont débattues car les seuils sont mal contraints.

Key figures

• Timothy Lenton
• Stefan Rahmstorf
• Hans Joachim Schellnhuber
• Marten Scheffer

Seminal works

• lenton2008
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

Qu'est-ce qu'un point de basculement climatique ?

C'est un seuil au-delà duquel une partie du système climatique, telle qu'une calotte glaciaire ou un courant océanique, bascule vers un nouvel état par le biais de rétroactions auto-renforçantes, souvent de manière irréversible.

Des points de basculement ont-ils déjà été franchis ?

Cela n'est pas fermement établi, mais certaines évaluations suggèrent que des parties des calottes glaciaires de l'Antarctique occidental et du Groenland, ainsi que certains récifs coralliens d'eau chaude, pourraient déjà être proches ou avoir dépassé des seuils.