Les changements à l'échelle du globe sont concernés par la manière dont les systèmes globaux, desquels toute vie sur la planète dépend, seront affectés par des changements qui se produisent à un rythme encore jamais vu. Dans la partie qui suit, nous passons en revue quelques-unes des façons dont ces systèmes globaux ont commencé à réagir. De manière générale, nous constatons que des systèmes comme l'atmosphère ou les océans, que nous pensions naguère être trop vastes pour être touchés par les activités humaines, digèrent de plus en plus mal le fait que 5,3 milliards de gens consomment des matières premières, émettent des sous-produits chimiques et évacuent dans la nature ce dont ils ne veulent plus. Les abus ainsi imposés à ces systèmes globaux amènent ces derniers à réagir et à se transformer de diverses manières, phénomènes que les scientifiques ne comprennent pas encore complètement. Par conséquent, les prévisions qui sont faites en rapport aux futurs changements à l'échelle du globe sont au mieux incertaines et la manière dont les plus petits systèmes de la Terre réagiront à ces changements nous place face à des incertitudes encore plus grandes.

Même s'il y a beaucoup d'incertitudes, certains faits fondamentaux sont avérés et des changements ont d'ores et déjà été observés à l'échelle du globe. La partie qui suit récapitule donc brièvement ce que l'on sait des grandes questions qui sont liées aux problèmes des changements à l'échelle du globe. Pour chacune d'elles, nous décrirons ce qui est probablement à l'origine du changement, l'ampleur actuelle et prévue de celui-ci et les conséquences auxquelles on s'attend. Cette partie traite des quatre grands systèmes globaux : l'atmosphère, la masse terrestre, les étendues d'eau douce et les océans.

Certains gaz présents à l'état naturel dans notre atmosphère comme le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (N2O) et la vapeur d'eau laissent passer l'énergie du soleil, permettent à cette chaleur atteindre la surface de la planète mais l'empêchent de repartir en direction de l'espace (voir la figure 10). Un tel phénomène est généralement appelé 'effet de serre' et il s'agit là d'une fonction normale et même essentielle de notre atmosphère. En effet, sans l'effet de serre, il régnerait à la surface de la Terre une température moyenne trop basse pour que la vie s'y maintienne telle que nous la connaissons.

L'effet de serre

Environ 30 pour cent de la chaleur du soleil (à gauche) est réfléchie par les nuages, par les particules en suspension dans l'atmosphère ou par la surface de la terre; le reste, 70 pour cent, estabsorbé puis réémis sous la forme d'infrarouges (à droite) par le soleil et l'atmosphère (qui est également chauffée par d'autres mécanismes atmosphèriques comme les courants ascendants et la formation de nuages). La majeure partie de l'énergie réémise est interceptée par les nuages et lesgaz à effet de serre, puis renvoyée vers la Terre. On appelle "effet de serre" la manière dont la chaleur est ainsi piégée. Sans cet effet, la température de l'atmosphère serait inférieure d'environ 33 degrés celcius à celle que nous connaissons.
Source : Adapté de Schneider, 1989.

Avant l'époque moderne, les concentrations de ces divers gaz à effet de serre fluctuaient très lentement. Les augmentations de ces concentrations étaient associées à des élévations des températures planétaires alors que les diminutions s'accompagnaient de périodes de refroidissement. Des témoignages du passé, à l'échelle géologique du moins, ont montré que les fluctuations des concentrations de gaz à effet de serre correspondent à des fluctuations des températures moyennes de la planète.

Le principal gaz à effet de serre, en termes de volume dans l'atmosphère et d'émission annuelle, est le dioxyde de carbone (CO2). Il est échangé entre la surface de la planète et l'atmosphère dans le cadre du cycle du carbone (voir la figure 11). La présente concentration de gaz carbonique dans l'air est le produit d'un équilibre entre le rythme auquel le gaz est libéré dans l'atmosphère et auquel il en est prélevé. Même si le carbone passe constamment d'un stade à l'autre de son cycle, à court terme la concentration de cet élément ne varie pas notablement. La situation est la même pour les autres gaz à effet de serre dans la mesure où leur concentration dans l'atmosphère est le produit d'un équilibre entre les taux d'apport et de prélèvement.

Le cycle du carbone et les puits à carbone. Toutes les valeurs sont indiquées en milliards de tonnes.
Source : Adapté de Hengevelt, 1991.

Depuis le début de la révolution industrielle survenue entre le milieu et la fin du XVIIIe siècle, l'équilibre naturel d'absorption et de perte par l'atmosphère de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre a été altéré par les activités humaines, principalement par la combustion de combustibles fossiles. Durant des millions d'années, le pétrole, le charbon et le gaz naturel ont constitué une réserve géologique de carbone et d'azote qui n'intervenait pas activement dans les cycles de ces deux substances. En brûlant ces combustibles fossiles, nous avons dans les faits injecté un surcroît de carbone et d'azote dans ces cycles. Cela a entraîné un accroissement de 25 pour cent des concentrations de CO2 dans l'atmosphère (voir la figure 12) ainsi qu'une augmentation de 8 pour cent de la concentration de N2O au cours des 200 dernières années. Mais, surtout, les concentrations de ces gaz ont continué de s'élever à un taux annuel de 0,5 pour cent et de 0,2 pour cent respectivement. À ce rythme, les concentrations de CO2 dans l'atmosphère auront doublé d'ici l'an 2075 par rapport à celles qui prévalaient avant l'ère industrielle.

L'augmentation réguliere de la concentration en gaz carbonique ( CO2) dans l'atmosphère.
Source : Adapté de World Climate Research Program, 1990.

Le méthane (CH4) est un autre gaz à effet de serre extrêmement efficace (environ 50 fois plus que le dioxyde de carbone) dont la concentration dans l'atmosphère s'est accrue parallèlement à l'augmentation de la population mondiale. Sa concentration dans l'atmosphère s'accroît de 0,75 à 1,0 pour cent chaque année.

Le méthane résulte de la décomposition par digestion et combustion de la végétation en absence d'oxygène. Les rizières et les décharges de déchets sont à l'origine d'énormes émissions de méthane produites par la décomposition des végétaux dans les sols imbibés d'eau. Le système digestif du bétail produit également de grandes quantités de ce gaz à effet de serre. On estime que ces trois sources représentent actuellement au moins la moitié des émissions mondiales de méthane.

La combustion à grande échelle de bois pour le chauffage ou pour défricher de nouvelles terres agricoles, surtout dans les pays en développement, libère également des quantités importantes de méthane. L'exploitation du charbon et du gaz naturel en rejette aussi des quantités mineures, tout comme, naturellement, les zones marécageuses.

Les chlorofluorocarbures (CFC) et autres agents chimiques similaires produits par l'action humaine sont des gaz à effet de serre probables, leur concentration dans l'atmosphère est toutefois basse. Des ententes internationales ont été élaborées dans le but d'en réduire l'utilisation et le rejet dans l'atmosphère.

Les scientifiques estiment que les accroissements de concentrations en gaz à effet de serre s'accompagneront d'une élévation des températures atmosphériques. Des programmes informatiques de modélisation du climat terrestre prévoient que si les concentrations en CO2 devaient atteindre deux fois le niveau qui prévalait avant l'ère industrielle, les températures planétaires moyennes finiraient par s'élever de 1,5 à 4,5 °C. Les mêmes modèles prévoient également que le réchauffement à venir sera davantage prononcé sous les hautes latitudes nordiques que près de l'équateur. En outre, il sera plus important en hiver qu'en été. Même si l'on ne s'attend pas à ce que les concentrations de CO2 dans l'atmosphère doublent avant le milieu du siècle prochain, l'effet combiné de l'augmentation des concentrations de tous les gaz à effet de serre pourrait entraîner plusieurs dizaines d'années plus tôt un réchauffement équivalent à celui qu'occasionnerait un doublement du CO2 (voir la figure 13, qui indique la contribution de tous les gaz à l'effet de serre, à l'exception de la vapeur d'eau).

Contribution globale des gaz à l'effet de serre, à l'exception de la vapeur d'eau.
Source : Adapté de Hengeveld, 1991..

Même si ces modèles informatiques ont atteint un haut degré de raffinement, beaucoup d'incertitudes subsistent néanmoins quant à l'intensité précise du réchauffement de la planète auquel il est possible de s'attendre puisque de nombreux mécanismes qui entrent en interaction avec l'effet de serre peuvent modifier cette intensité. En particulier, les modèles climatiques actuels ne tiennent pas suffisamment compte du rôle des océans, des courants océaniques et des nuages. Ces incertitudes, que des scientifiques s'efforcent de dissiper dans le monde entier, donnent à penser que le réchauffement de la planète pourrait être notablement inférieur ou, au contraire, supérieur, à ce que l'on prévoit actuellement.

Quelles seront les répercussions probables pour le Canada et le monde?

L'incertitude qui entoure l'impact réel du réchauffement de la planète est encore plus prononcée que celle qui règne au sujet de l'intensité de ce réchauffement, en partie parce que l'on ne comprend pas complètement les interactions entre le climat et d'autres systèmes comme les lacs et les forêts, et en partie également parce que les modèles informatiques ne peuvent prévoir de façon fiable les changements se produisant à l'échelle régionale.

Néanmoins, par l'intermédiaire d'organismes importants comme le Groupe d'experts intergouvernemental pour l'étude du changement climatique (IPCC), un certain consensus s'établit au sein de la communauté scientifique à propos des effets potentiels suivants:

• Le niveau des mers pourrait s'élever de 30 centimètres à 1 mètre avant la fin du siècle prochain. Cela aurait des conséquences pour bon nombre de villes canadiennes, notamment des villes côtières telles que Charlottetown, Saint-Jean et Vancouver. À l'étranger, des pays dont les côtes sont densément peuplés comme le Bangladesh seraient inondés alors que des États insulaires entiers comme les Maldives, dans l'Océan Indien, pourraient se trouver totalement submergés.
  
• On s'attend à ce que la saison agricole s'allonge dans des pays de climat tempéré frais comme le Canada. Toutefois, il est probable que l'expansion de l'agriculture dans le nord du Canada à la suite de ce réchauffement climatique serait limitée puisque la vaste majorité des sols du Nord sont impropres à l'agriculture.
  
• On croit que les axes généraux de circulation des vents, des précipitations et des courants océaniques vont être modifiés et que des événements extrêmes comme les sécheresses, les inondations, les cyclones tropicaux et les vagues de chaleur se produiront plus fréquemment.
  
• Sur une bonne partie du Canada, les précipitations devraient légèrement augmenter mais l'on s'attend à ce que les taux d'évaporation s'accroissent encore davantage. Cela devrait entraîner une réduction globale de la teneur en humidité des sols dans le sud du Canada, ce qui pourrait gravement compromettre le rendement des récoltes dans les parties de la Saskatchewan et de l'Alberta, la sécheresse affectant déjà les rendements.
  
• Les lacs, les rivières, les zones humides, les forêts et les autres écosystèmes naturels seront tous touchés d'une façon ou d'une autre par le changement. Les végétaux sont très sensibles au climat et ne supportent habituellement qu'une gamme restreinte de température moyenne et d'humidité. Dans le passé, les espèces végétales et animales peuplant les écosystèmes terrestres comme les forêts tropicales et boréales, ont lentement migré avec l'évolution des conditions climatiques planétaires telles que les températures et l'humidité. On craint cependant que les changements prévus s'effectuent si rapidement que certaines espèces ne parviendront pas à migrer assez vite vers de nouveaux habitats et qu'elles dépériront le long de la bande chaude et sèche de l'écosystème. À cela s'ajoutent d'autres inquiétudes, notamment celle que les espèces parvenant effectivement à se déplacer en fonction des conditions de température et d'humidité ne trouvent pas, dans les nouvelles régions qu'elles coloniseront, les éléments nécessaires à leur survie, par exemple des sols adéquats.