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CLIMAT
Ce qui est établi avec certitude
scientifique
et comment
Mesures, lois physiques et observations
indépendantes
des modèles numériques et de la prospective
Par le Comité Scientifique Terre & Climat
(TM), 23 janvier 2026, révisé 23
mai 2026, v.1.8
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INTRODUCTION
Le débat climatique contemporain souffre souvent d’une
confusion entre faits observés, lois physiques établies,
résultats issus de la modélisation numérique et
projections futures. Or, une partie substantielle de la
science du climat repose sur des mesures directes et des
lois physiques fondamentales, indépendantes de tout
scénario socio-économique.
Ce dossier présente ce qui est considéré comme
scientifiquement établi, au sens strict du terme.
1. L ’effet
de serre atmosphérique est démontré et mesuré
Le rayonnement infrarouge sortant de la Terre vers
l’espace, mesuré par satellites depuis les années 1970,
est actuellement d’environ 238-239 W/m² d'irradiance.
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La loi de
Planck
décrit
la radiance spectrale d’un corps noir.
Elle donne la répartition spectrale
complète,
continue, sur toutes les longueurs
d’onde.
La loi de Stefan-Boltzmann (M =
εσ T4)
est l’intégrale sur toutes les longueurs d’onde de la loi de Planck
et permet de déduire la température à partir de
l'irradiance reçue M.
Pour les gaz atmosphériques qui n'ont pas de
spectre continu, la loi de Stefan-Boltzmann
n'est pas directement applicable.
Leur émissivité spectrale ε(λ) est fortement
variable. Certaines longueurs d’onde rayonnent
très peu (fenêtres). D’autres sont quasi-noires
(ε ≈ 1).
On ne peut définir qu'une
température
radiative apparente dépendante du
domaine spectral mesuré, de façon indirecte. |
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Le flux sortant
vers l'espace qui est le seul permettant de
conserver l’équilibre thermique de la Terre, correspond
à une "température radiative virtuelle équivalente" de -18 °C.
(Ce qui reste une température élevée par rapport au zéro
absolu). Son spectre est fortement façonné par les bandes
d’absorption des gaz à effet de serre atmosphériques
(H₂O,
CO₂,...) et
ne correspond plus au spectre continu de corps noir
qu'émet la surface terrestre.
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Il s’agit d’un fait mesuré, et non d’une
construction théorique.
Or, la température mesurée moyenne de surface est d’environ +15
°C. Cette différence apparente d’environ 33°C
implique nécessairement une atmosphère partiellement
opaque au rayonnement infrarouge et
démontre l’existence d’un effet de serre
atmosphérique global, lié à l’absorption et à la
réémission infrarouge par les gaz atmosphériques.
Les observations spectrales montrent que le rayonnement
infrarouge qui s’échappe vers l’espace (Moyenne
apparente = "-18°C") correspond à une altitude
moyenne globale équivalente d'environ 4-6 km, et non
principalement depuis la surface. Ce résultat, établi par les travaux
de
Goody et Yung de 1952 à 1989 et confirmé ensuite par
les mesures satellitaires modernes, constitue une
démonstration observationnelle directe de l’effet de
serre atmosphérique.
Les coefficients de probabilité définis par Einstein
interviennent dans des phénomènes radiatifs
complexes au sein de l'atmosphère d'absortion et
d'émissions spontanée et induite des rayonnements infrarouges par les
gaz "à effet de serre". L'émission spontanée (coef Aul) et induite (coef Bul)
coexistent et sont liées entre elles dans un
rapport proportionnel relié à la longueur
d'onde
ν³.
Aul
= ( 8
π
h
ν³
/ c³
) x Bul
h Cste Planck ;
c vitesse lumière
A la longueur d'onde principale du CO2 l'émission
spontanée isotrope est 27 fois plus forte que
l'émission induite.
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Une image simple
:
Si une source chaude (la surface terrestre) est
surmontée par un rideau tendu, même léger, la source
doit chauffer plus fort pour réchauffer autant au-dessus
du rideau (vers l'espace).
2. La température moyenne globale augmente
depuis plus d’un siècle
Les séries de température issues de bases indépendantes
(stations terrestres, bouées océaniques, satellites) montrent une
augmentation nette de la température moyenne globale
depuis la fin du 19ème siècle : environ +1,3°C.
Cette tendance est observée hors événements
périodiques
El Niño et confirmée par plusieurs moyens de mesures
et méthodes
indépendantes.
*
Référence GIEC AR6 :
WG1, Chapitre 2
Évolution de la température mondiale de surface
depuis 1880 (d'après NASA/GISS)
Température troposphérique basse mesurée par
satellites
(d'après UAH v6.1)
depuis 47 ans
En France, située dans
l'hémisphère Nord qui se réchauffe plus vite (moins de
surface océanique), Météo France annonce
(Page 15) un échauffement en 2024
de +2,2°C depuis le 19ème
siècle.
Sans l'effet El Nino actif en 2024
l'échauffement pourrait être de +1,8°C
au lieu de +1,3°C mondial.
3. L’augmentation anthropique du CO₂
atmosphérique
Les mesures continues depuis 1958 montrent une
augmentation du CO₂ atmosphérique de ~315 ppm à plus de
420 ppm (+33%).
Les variations et échanges moléculaires des isotopes du carbone (¹²C, ¹³C, ¹⁴C) indiquent que
cette hausse, qui est limitée par les absorptions
océaniques et la biosphère, provient principalement de la combustion de
carburants fossiles et de la déforestation.
Ce constat est solidement établi.
Depuis des origines
un peu plus anciennes avec un
CO₂
à 280 ppm l'augmentation est de +50%.
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Notons également que les concentrations de
méthane et de protoxyde d’azote, de moindre
importance pour l’effet de serre global, ont
augmenté de manière significative depuis l’ère
préindustrielle et leur origine anthropique est
bien documentée. |
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4. Les variations de l’irradiance solaire sont
faibles sur la période récente
Le Réseau de surveillance du rayonnement de surface de
base (NASA-BSRN) fournit des données quasi
continues, à long terme et in situ sur l'irradiance à
large bande (rayonnement solaire et infrarouge
thermique) de la surface terrestre, ainsi que certains
paramètres associés, grâce à un réseau de plus de 70
sites répartis dans le monde entier.
Les mesures satellitaires de l’irradiance solaire totale
(TSI) depuis 1978 montrent des cycles solaires (dont
ceux bien connus d’environ 11 ans) sans tendance
haussière sur les dernières
décennies (TSI = 1361 W/m2).
Le GIEC AR6 :
WG1,
Chapitre 2.
(Changes in Climate System Drivers - Solar and Orbital
Forcing)
conclut que la contribution solaire au
forçage radiatif récent est très faible comparée à celle
des gaz à effet de serre, sans tendance haussière
récente.
Plusieurs études récentes indiquent même que ces
dernières décennies l’irradiance solaire s’est très
légèrement affaiblie.
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Influences thermiques autres
-
Energies négligeables en % par rapport au soleil
Géothermie (dont volcans)
0,04 %
Activités humaines (industries, combustions,...)
0,02 %
Energie des marées
0,003 %
Flux thermique du noyau terrestre
0,04 % |
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5. La rétro-radiation infrarouge atmosphérique
est mesurée
Le rayonnement infrarouge descendant (DLR - Downwelling
Longwave Radiation), souvent appelé rétro-radiation
atmosphérique ou back radiation, est mesuré directement
depuis plusieurs décennies à l’aide de pyrgéomètres
étalonnés. Les observations issues du Baseline Surface
Radiation Network (BSRN) montrent une valeur moyenne globale
de cette irradiance de l’ordre de 340
à 345 W/m². (344
±
3 W/m² selon un article récent de synthèse).
L irradiance est très variable selon la latitude ; ainsi elle peut être de l'ordre de 70
W/m² aux pôles.
En France cette downwelling longwave irradiance est mesurée
au SIRTA (Palaiseau).
Ces mesures
sont observationnelles : elle ne dépendent ni
d’un modèle climatique ni d’une hypothèse théorique
contestable.
Du fait de la Back Radiation, la surface terrestre qui
est portée à 15°C et qui selon la loi de
Stefan-Boltzmann doit rayonner environ 297 W/m2
suivant sa température, a un rayonnement "net"
(refroidissant la surface) d'environ seulement 53 W/m2
(= 397 - 344). Ceci est généralement assez mal compris.
Référence IPCC AR6 :
WG1, Chapitre 7
(Forçages
radiatifs).
Il est important de noter que la surface
terrestre se réchauffe par
rééquilibrage énergétique
global, à la suite des modifications de
l'équilibre apportées par des
phénomènes de
"forçage" et non par la réception directe au sol
de tel ou tel forçage, pris un à un. |
6. Les nuages émettent un rayonnement infrarouge
vers la surface
Les nuages, constitués de gouttelettes d’eau ou de
cristaux de glace à des températures bien supérieures au
zéro absolu, émettent un rayonnement infrarouge
conformément à la loi de Planck,
suivant leur spectre et aussi bien vers le haut que vers
le bas. Cette émission
est mesurée spectralement et observée de manière
routinière (... et phénomène des nuits nuageuses moins
fraîches).
Les nuages bas (stratus, stratocumulus) peuvent
augmenter la Downwelling Longwave Radiation (infrarouges
vers le bas) jusqu'à 50 ou 100 W/m2.
Le GIEC (IPCC) précise que l’effet infrarouge des nuages
est bien établi, même si leur bilan radiatif net global
lié à leur grande variabilité (ainsi que leur effet sur
l'albédo) demeure une grande source d’incertitude.
Référence IPCC AR6 :
WG1, Chapitre 7 (clouds).
7. L’élargissement des raies spectrales : une
physique incontestable
Les gaz atmosphériques,
notamment
CO₂
absorbent le rayonnement
infrarouge selon des raies spectrales précises mais qui
s’élargissent et se renforcent (ailes des raies) par des mécanismes physiques fondamentaux
: élargissement par pression, collisions moléculaires,
effet Doppler et phénomènes de résonance quantique
(notamment la résonance de Fermi pour le CO₂).
C’est ce qui entraîne une action encore sensible,
bien que de plus en plus atténuée, de
l’augmentation du
CO₂
dans l’atmosphère. Même si sa
raie principale à 15 µm est déjà quasiment saturée.
Mais le
CO₂ ne peut pas "saturer"
globalement car l'influence de l'augmentation
de sa concentration suit une loi logarithmique, donc
jamais nulle : ln(CO2_n/CO2_0). De plus, si sa concentration augmente, sa
réémission infrarouge se déplace alors vers une altitude
supérieure donc plus froide. Ceci entraîne l'exigence
d'un léger réchauffement pour rééquilibrer le
rayonnement vers l'espace.
Ces mécanismes sont mesurés en laboratoire et intégrés
dans les bases spectroscopiques de référence telles que
HITRAN.
Référence GIEC AR6 :
WG1, Chapitre 6, pages 853-854
(Processus radiatifs).
8. Niveau des mers
Les marégraphes côtiers indiquent une élévation du
niveau moyen global des mers de l’ordre de 18 à 22 cm
depuis 1900 (), correspondant à un taux moyen de 1,2 à
1,7 mm/an au 20ème siècle, corrigé des mouvements
verticaux du sol (isostasie).
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A
Brest (France), où les marégraphes mesurent les niveaux
depuis trois siècles,
ce qui est unique au monde, les
observations montrent que le niveau de la mer
y a
augmenté d’environ 30 centimètres depuis 300 ans. |
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Depuis le début de l’altimétrie satellitaire (1993),
l’altimétrie montre une élévation moyenne d’environ 3,2
à 3,5 mm/an, avec une accélération atteignant environ
3,5 à 4,0 mm/an sur la période récente (TOPEX/Poseidon,
Jason-1/2/3).
Une étude
de mai 2026 portant sur la période 1960-2023 donne une évolution
de +2 à +3,9 mm/an.
Cette élévation résulte principalement de la dilatation
thermique des océans pour environ 40% et de la fonte des glaces
continentales. Il s’agit d’un phénomène mesuré
directement, indépendant des modèles climatiques.
Toutes ces contributions sont observées par :
gravimétrie satellitaire (GRACE / GRACE-FO), altimétrie,
mesures océaniques (ARGO).
9. Les projections de température du GIEC sont
fortes et imprécises
Les projections de température future présentées
par le GIEC (IPCC) reposent sur des modèles climatiques
globaux couplés, utilisés pour explorer la réponse du
système climatique à différents scénarios d’émissions de
gaz à effet de serre.
Ces projections ne constituent pas des prévisions
au sens strict, mais des simulations conditionnelles,
dépendantes à la fois des trajectoires d’émissions
considérées et des caractéristiques internes estimées des
modèles, notamment la sensibilité climatique et les
rétroactions du système climatique.
Le GIEC souligne que des incertitudes
substantielles persistent, en particulier concernant
l’ampleur des rétroactions nuageuses et la réponse du
système climatique à long terme. Ces incertitudes
contribuent à la dispersion des projections de
température entre modèles et scénarios.
En conséquence, les résultats des projections
doivent être interprétés comme un éventail de futurs
possibles, destiné à évaluer des ordres de grandeur et
des risques climatiques potentiels, plutôt que comme une
description quantitative certaine de l’évolution future
du climat.
Température terrestre
(IPCC page
n°87) Température
océanique (Dr Roy Spencer)
CONCLUSION
Les phénomènes présentés dans ce dossier reposent sur
des observations instrumentales directes et des lois
physiques fondamentales. Ils constituent un socle
scientifique robuste, indépendant des modèles numériques,
d'hypothèses quelconques
ou des scénarios prospectifs.
Les débats scientifiques actuels portent sur les
rétroactions complexes et l’ampleur future du
réchauffement, non sur ces bases établies.
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- Incertitudes -
Ce que la science climatique ne permet pas
encore d’affirmer
La
science climatique dispose aujourd’hui d’un
socle robuste de faits observés et de lois
physiques établies. Mais malgré l’abondance des
observations et la solidité des lois physiques
mises en jeu, plusieurs questions centrales de
la science du climat demeurent ouvertes. Des
zones d’incertitude importantes existent sur les
rétroactions, les échelles régionales et
l’évolution future précise du climat. Il est
important de les distinguer clairement des faits
établis.
Reconnaître ces limites ne fragilise pas la
science ; au contraire, cela en constitue une
exigence méthodologique fondamentale.
La valeur précise de
la sensibilité climatique
λ à long
terme du CO₂
La sensibilité climatique (augmentation de la
température globale pour un doublement du CO₂)
n’est pas mesurée directement. Les estimations
reposent sur : des reconstructions
paléoclimatiques, des observations récentes, des
modèles climatiques. Malgré des décennies de
recherche, la plage d’incertitude reste large.
Le GIEC AR6 reconnaît explicitement que cette
valeur n’est pas connue avec précision et
demeure l’un des paramètres les plus
déterminants et incertains des projections
futures (augmentations en supplément du "forçage
de Planck"
spectroscopique minimal
incompressible).
Le rôle exact des rétroactions nuageuses
Les nuages influencent à la fois : le
rayonnement solaire réfléchi (effet
refroidissant), le rayonnement infrarouge émis
vers la surface (effet réchauffant). Si leur
effet infrarouge descendant est mesuré, leur
rétroaction nette globale (positive ou négative)
reste mal contrainte. Les différences de
représentation des nuages expliquent une part
significative de la dispersion des résultats
entre modèles climatiques.
L’amplitude de la variabilité naturelle interne
à l’échelle décennale
Les systèmes océaniques et atmosphériques
présentent des oscillations naturelles (ENSO,
PDO, AMO, etc.) dont : l’amplitude réelle, la
durée, et l’interaction avec les tendances de
fond ne sont pas entièrement quantifiées. Il
n’est donc pas possible d’attribuer précisément,
année par année ou décennie par décennie, la
part respective des forçages externes et de la
variabilité interne.
La transposition directe des tendances globales
aux échelles régionales
Les tendances observées à l’échelle globale ne
se traduisent pas mécaniquement à l’échelle
régionale ou locale. Les projections régionales
: dépendent fortement des modèles, présentent
des divergences marquées, et comportent des
incertitudes supérieures à celles des moyennes
globales.
L’évolution future exacte du système climatique
Les projections climatiques dépendent : des
scénarios d’émissions, des hypothèses
socio-économiques, et des paramètres internes
des modèles. Elles ne constituent pas des
prédictions au sens strict, mais des
explorations conditionnelles du futur. La
science ne permet donc pas d’affirmer avec
certitude une trajectoire climatique unique.
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