Le changement climatique actuel est clairement visible dans les Alpes. Ces impacts sont nombreux et marqués dans les territoires de montagne, tout en relief, et de ce fait très contraints par les conditions climatiques qui changent avec l’altitude. Les changements des paramètres climatiques ont donc de fortes incidences sur l’environnement physique mais également sur le monde vivant.
L’évolution déjà constatée du climat
Des changements rapides du climat sont enregistrés à l’échelle de la planète depuis le début de l’ère industrielle. Cette évolution se caractérise par une augmentation des températures, un changement du régime des précipitations et une augmentation de la fréquence et intensité des évènements extrêmes (vagues de chaleur, sécheresses).
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Depuis le début du 21ème siècle, les records de température s’accumulent démontrant un réchauffement global à l’échelle de la planète :
- Seize des dix sept dernières années ont été les plus chaudes jamais enregistrées
- 2016 est l’année de tous les records : année la plus chaude jamais enregistrée et 8 mois sur 12 de cette année détiennent le record de température depuis le début des mesures.
Températures moyennes annuelles en Suisse © Météo Suisse
À l’échelle des Alpes, l’accroissement des températures annuelles de 2°C au cours du 20ème siècle est 2 fois plus important qu’à l’échelle de l’hémisphère nord, ou même qu’à l’échelle de la France (+1,4°). Ce réchauffement observé depuis le début de l’ère industrielle s’accentue depuis les années 1980 avec actuellement une augmentation des températures de 0,5°C par décennie. Cette hausse équivaut à la différence de température que l’on observe entre deux altitudes séparées par 100 m de dénivelée. A ce rythme là, pour rester dans les mêmes conditions de température, il faudrait donc monter de 100m de dénivelée tous les 10 ans. C’est bien tout le challenge pour la biodiversité que d’arriver à suivre le rythme de cette évolution climatique.
Le réchauffement est amplifié en montagne car la hausse des températures induit une réduction des zones couvertes de glace ou de neige qui réfléchissent les rayons du soleil, alors remplacées par des zones de roches sombres qui au contraire accumulent la chaleur.
Le régime des précipitations ne montre pas de tendance globale d’évolution au cours du 20ème siècle mais en revanche des changements contrastés existent entre les régions et les saisons. Depuis 1960, une diminution importante des précipitations hivernales est observée dans le sud de la France contrairement à une augmentation dans le Nord. Pour les Alpes situées au carrefour de deux régimes climatiques, atlantique et méditerranéen, on observe de fortes différences locales. Par exemple, la baisse des précipitations en été est plus marquée dans la partie sud des Alpes.
Évolution des précipitations entre 1959 et 2009 © MétéoFrance
Le climat futur
Les changements déjà observés depuis le début du 20ème siècle ne feront que s’accentuer dans le futur au moins jusqu’en 2030, ensuite cela dépendra de notre capacité à réduire très rapidement ou non nos émissions de gaz à effet de serre.
Les modèles climatiques construits d’après les observations passées permettent de prédire l’évolution du climat et de ses impacts sur l’environnement jusqu’en 2100. Les différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre prédisent tous un accroissement des températures. En France cette augmentation est estimée entre 2 et 5°C en 2100 par rapport au début du 21ème siècle (source MeteoFrance). A l’échelle des Alpes, le scénario moyen prédit une hausse des températures moyennes annuelles de l’ordre de 3,3°C d’ici 2100 par rapport à la période 1960-1990 (1).
Le changement du régime des pluies à l’horizon 2100 indique une baisse de 20% des précipitations en été, avec un changement plus marqué dans le sud des Alpes, et une hausse de 10% des précipitations en hiver (1).
L’accentuation des évènements extrêmes comme les vagues de chaleur en été et l’intensité des sécheresses pourrait avoir plus de conséquences pour le monde vivant que l’évolution moyenne des températures ou précipitations. Un été sur deux en 2100 dans les Alpes devrait être au moins aussi chaud que l’été caniculaire de 2003. Des évènements de précipitations intenses devraient se produire en automne et dans la partie nord des Alpes avec une intensité jusqu’à + 30% à la fin du siècle (1).
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Au Mont-Blanc, la modélisation des températures de juillet, le mois le plus chaud, montre qu’il faudra monter de 700m pour trouver les mêmes conditions en 2100. Par exemple, l’isotherme zéro degré passerait de 3380m actuellement à 4080m en 2100.
Les conséquences du changement climatique sur les terrains de montagne
Les conséquences des changements de température et des variations des précipitations sont déjà bien visibles en montagne : retrait marqué des glaciers, réduction de l’enneigement à moyenne altitude, remontée en altitude du permafrost et déficit en eau des sols plus fréquent.
Déplacer le curseur central sur l'image et comparez la photo d'Argentière et de son glacier en 1890 © Amis du Vieux Chamonix
avec celle prise par les chercheurs du CREA Mont-Blanc en 2015 © CREA Mont-Blanc
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Retrait glaciaire
L’une des conséquences les plus évidentes du changement climatique dans les Alpes est le recul des glaciers. Avec des températures plus élevées, les glaciers de moyenne altitude subissent une forte récession. Les glaciers des Alpes ont perdu 30 à 40% de leur surface et la moitié de leur volume depuis 1850 avec une perte supplémentaire de 10 à 20% de leur volume restant depuis 1980. Des études ont estimé que 52% des petits glaciers suisses vont disparaître dans les 25 prochaines années. Les moraines mises à jour suite au retrait glaciaire sont l’objet d’une forte dynamique de colonisation par la végétation. Les territoires de montagne subissent donc un changement majeur de leurs paysages.
L’enneigement
La présence de neige au sol pendant une période plus ou moins longue selon le contexte topographique (altitude, exposition, pente...) est une des principales caractéristiques de la montagne. Elle façonne l’environnement par son pouvoir d’isolation et la constitution d’une importante réserve en eau disponible au printemps.
La hausse des températures hivernales a pour incidence la remontée en altitude de la limite des précipitations tombant sous forme de neige. Dans les Alpes, on constate une réduction des précipitations neigeuses à moyenne altitude depuis 1970 induisant une plus courte période de neige au sol. Pour exemple, dans le massif du Mont-Blanc, la durée du manteau neigeux à moyenne altitude s’est réduite de près d’un mois depuis les années 1970. En haute montagne (>2500 m), si la quantité de précipitations hivernales est restée stable ces dernières décennies, c'est la hausse des températures printanières et estivales qui a contribué à une fonte accélérée et une diminution de la durée d'enneigement (CREA, source des données Météo-France CNRS, CNRM/CEN).
La durée d’enneigement a une incidence considérable sur la faune et la flore alpine (voir ci-dessous).
Période sans neige en fonction de l’altitude © CREA Mont-Blanc
– source des données Météo-France CNRS, CNRM/CEN
La période sans neige pour le massif du Mont-Blanc a augmenté entre les périodes 1964-75 et 2005-2015 : environ + 25 jours entre 1500 et 2500 m dans le massif du Mont-Blanc. Mais le plus fort changement en proportion de la durée de la période sans neige se situe vers 2500 m (+ 25 %) contre + 21 % à 2300 m et + 12 % à 1500 m (CREA, source des données Météo-France CNRS, CNRM/CEN).
Remontée du permafrost
Le permafrost, sol gelé en permanence, joue un rôle capital dans la stabilité des terrains de montagne et, bien qu’imperceptible, il couvre une surface importante. Dans le massif du Mont-Blanc, 65 % des parois rocheuses situées au dessus de 2300m sont gelées en permanence (5).
Avec la hausse des températures en été, le permafrost fond provoquant une plus forte instabilité des terrains rocheux. Durant les 20 dernières années, le permafrost a disparu dans les faces sud du massif du Mont-Blanc jusqu’à 3300m et le permafrost d'une température supérieure à -2°C est remonté de 3300m à 3850m et ne devrait plus se trouver dans les faces sud d’ici 2100 en dessous de 4300m ou même, d’après les scénarios les plus critiques, totalement disparaitre des faces sud du Mont-Blanc (5).
Déficit en eau du sol
La hausse des températures associée à une réduction des précipitations provoque des sécheresses estivales plus fréquentes et un déficit en eau des sols. De plus, ce phénomène est aggravé par la réduction de l'enneigement. Ces conditions induisent un stress hydrique plus fréquent pour la végétation pendant la période de croissance.
Les impacts sur la faune et la flore alpine
Les effets du changement climatique sur la faune et la flore alpine sont perceptibles et affectent déjà les dates des évènements saisonniers, la distribution spatiale des espèces et leur abondance. La biodiversité arrivera-t-elle à s’adapter au rythme très rapide d’évolution de l’environnement ? C’est tout le défi que les espèces animales et végétales devront résoudre dans un monde déjà très contraint par les activités humaines.
Androsace au Jardin de Talèfre © A. Delestrade
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Les cycles saisonniers
Pour survivre au changement climatique, les espèces ont le choix de migrer pour suivre les conditions climatiques qui leur conviennent, ou bien de changer leur physiologie ou leur comportement saisonnier pour s’adapter aux nouvelles conditions de leur environnement. On observe déjà une tendance générale à l’avancée des évènements saisonniers au cours des 50 dernières années de 2 à 5 jours par décennie pour les plantes et animaux terrestres. Par exemple, l’arrivée des oiseaux migrateurs est avancée au printemps d'environ 15 jours en 30 ans, ou bien la ponte des amphibiens comme le crapaud commun est plus précoce (un mois plus tôt qu'il y a 25 ans sur un site suivi à 1850m en Suisse (8)).
Evolution des dates de débourrement de la végétation en Suisse depuis 1951 ©MétéoSuisse
Pour la végétation, la hausse des températures printanières couplée avec la fonte plus précoce du manteau neigeux permet, pour la majorité des espèces, un développement également plus précoce. De ce fait, la saison de végétation est plus longue et la productivité est meilleure. Mais pour certaines espèces cette précocité n’est pas toujours un avantage. Pour la myrtille, très sensible au gel, un démarrage plus précoce augmente le risque de dommages liés aux évènements plus fréquents de gel tardif au printemps.
Toutes les espèces ne répondent donc pas de la même façon au changement climatique. Il s’en suit un risque important de désynchronisation au sein de l’écosystème.
Pour les grands herbivores comme le bouquetin, la date de mise bas ne dépend pas des conditions printanières mais plutôt de la date de l’accouplement qui a lieu à l’automne. Les années à hiver et/ou printemps chaud, il en résulte un décalage entre le pic de production de la végétation et les besoins en herbe des bouquetins. Ainsi une mortalité plus importante des jeunes bouquetins est observée dans le Parc National du Grand Paradis les années aux printemps précoces (12).
La distribution des espèces
La présence d’une espèce sur un territoire dépend des conditions climatiques optimales pour son développement mais aussi des caractéristiques du milieu (présence d’humus, durée d’enneigement, d’ensoleillement, etc...) et des interactions avec les autres espèces présentes dans l’écosystème (relation proies/prédateurs, compétition, facilitation). Chaque espèce a ses exigences.
Avec le réchauffement climatique, on observe ces dernières décennies une montée en altitude de la plupart des espèces, de 30 à 100m par décade pour les animaux. Chez les plantes forestières une remontée d’environ 30m a été observée dans les Alpes au cours du 20ème siècle. Des études impliquant des chercheurs des différents massifs européens démontrent une tendance générale à l’augmentation du nombre d’espèces sur les sommets des Alpes. De manière générale, les espèces adaptées aux conditions plus chaudes et venant de plus basse altitude gagneront du terrain contre les espèces alpines adaptées à des conditions froides mais mauvaises compétitrices.
Mais monter en altitude implique une perte de surface disponible étant donné la forme « en pointe » des montagnes. Pour la renoncule des glaciers, espèce spécialiste des marges glaciaires, en 2100 il faudra monter de 1200m pour retrouver les conditions climatiques favorables à l’espèce. Ceci impliquera une perte de 70% de la surface disponible et donc une raréfaction des espèces qui affectionnent les conditions extrêmes. Mais la fonte de la neige et des glaciers pourrait temporiser cette perte en offrant de nouveaux espaces disponibles.
Conditions climatiques et période propice au développement de la végétation en fonction de l'altitude © CREA Mont-Blanc
L’abondance des espèces
Si la variabilité climatique d'une année sur l'autre influence fortement la productivité végétale, les tendances climatiques à long terme permettent des changements graduels dans la structure de la végétation (plus de hauteur, plus de biomasse et une activité chlorophyllienne plus importante). Cette dynamique contribue à un "verdissement" des Alpes, avec une couverture végétale plus importante même en haute montagne.
Chez les animaux, notamment ceux qui ne régulent pas la température de leur corps (insectes, amphibiens, reptiles), les variations de température ont un impact direct sur leur physiologie. Par exemple, les insectes comme les scolytes, parasites de l’épicéa, directement influencés par la hausse des températures démarrent leurs activités plus tôt au printemps et peuvent ainsi produire un plus grand nombre de générations par an et ainsi accroitre la pression sur leur hôte, l’épicéa, déjà affecté par les épisodes plus fréquents de sécheresse estivale.
© CREA Mont-Blanc
Références
1. Gobiet A, Kotlarski S, Beniston M, Heinrich G, Rajczak J, Stoffel M. 2014. 21st century climate change in the European Alps – A review. Science of the total environment 493.
2. Huss M, Fischer M. 2016. Frontiers of Earth Science 4.
3. Durand, Y., Laternser, M., Giraud, G., Etchevers, P., Lesaffre, L., et Mérindol, L.: Reanalysis of 44 yr of climate in the French Alps (1958–2002): methodology, model validation, climatology, and trends for air temperature and precipitation, J. Appl. Meteorol. Clim., 48, 29–449, 2009.
4. Vionnet, V., Brun, E., Morin, S., Boone, A., Faroux, S., Le Moigne, P., Martin, E., and Willemet, J.-M. : The detailed snowpack scheme Crocus and its implementation in SURFEX v7.2, Geosci. Model Dev., 5, 773-791, doi :10.5194/gmd-5-773-2012, 2012.
5. Magnin F, Josnin J-Y, Ravanel L, Pergaud J, Pohl B, Deline P. 2017. Modelling rock wall permafrost degradation in the Mont Blanc massif from the LIA to the end of the 21st century. The cryosphere 11.
6. Rabatel A, Letréguilly A, Dedieu J-P & Eckert N. 2013. Changes in glacier equilibrium-line altitude in the western Alps from 1984 to 2010: evaluation by remote sensing and modeling of the morpho-topographic and climate controls. The Cryosphere 7(5).
7. Yoccoz N.G., Delestrade A. & Loison A. (2010). Impact of climatic change on alpine ecosystem: inference and prediction. Revue de Géographie Alpine 98.
8. Vittoz et al. 2011. Climate change impacts on biodiversity in Switzerland: A review. Journal of Nature Conservation 21.
9. Vitasse Y, Schneider L, Rixen C., Christen D, Rebetez M. 2018. Increase in the risk of exposure of forest and fruit trees to spring frosts at higher elevations in Switzerland over the last four decades. Agricultural and Forest Meteorology 248.
10. Carlson B Z, Corona M C, Dentant C, Bonet R, Thuiller W, & Choler P. 2017. Observed long-term greening of alpine vegetation–a case study in the French Alps. Environmental Research Letters.
11. Choler P. 2015. Growth response of temperate mountain grassland to inter-annual variations in snow cover durations. Biogeosciences, 12(12).
12. Pettorelli N, Pelletier F, Von Hardenberg A, Festa-Bianchet M & Côté S D. 2007. Early onset of vegetation growth vs. Rapid green-up : impacts on juveniles mountain ungulates. Ecology 88.
