Sur le temps court, scientifiques et historiens ont identifié plusieurs variations au cours du dernier millénaire, là aussi pour des raisons naturelles (activité solaire, volcanisme) : c'est l'objet de l'Histoire du climat depuis l'an mil d'Emmanuel Le Roy Ladurie (1967). L'optimum climatique médiéval (vers 950-1250) est une période légèrement plus chaude, notamment en Europe du Nord ; le Petit Âge glaciaire (vers 1300-1850) voit les températures baisser de 0,5 à 1 °C, avec l'avancée des glaciers alpins, des hivers rigoureux et des récoltes plus faibles. Ces variations sont reconstituées grâce à des sources naturelles (glaciers, cernes des arbres) et humaines (dates des vendanges, prix des céréales, récits, tableaux).
Le réchauffement actuel est pourtant inédit par sa rapidité, son ampleur mondiale et son origine humaine. Dans son sixième rapport (2021-2023), le GIEC établit que l'influence humaine a réchauffé le climat de façon « sans équivoque » : la décennie 2011-2020 a été plus chaude de 1,1 °C que la période préindustrielle (1850-1900), et chacune des quatre dernières décennies a été plus chaude que toutes les précédentes depuis 1850. Les températures récentes sont sans précédent depuis plus de 100 000 ans. Selon la mise à jour publiée en 2025 par l'équipe de Piers Forster, le réchauffement d'origine humaine atteint environ 1,36 °C en 2024, et il progresse de 0,27 °C par décennie.
Avec environ +1,55 °C selon l'Organisation météorologique mondiale (OMM), 2024 est l'année la plus chaude jamais enregistrée et la première année civile au-dessus du seuil symbolique de 1,5 °C fixé par l'accord de Paris, qui ne sera pas pour autant dépassé tant que la moyenne sur vingt ans reste inférieure. 2025 suit de près, autour de 1,43 °C. Selon le GIEC, ce seuil devrait être durablement franchi au début des années 2030 ; avec les politiques actuelles, le réchauffement atteindrait environ 2,8 °C en 2100 selon le PNUE (2025), et le scénario le plus émetteur mènerait à plus de 4 °C, un niveau inconnu depuis des millions d'années.
Le mécanisme : de l'effet de serre naturel à l'effet de serre additionnel
Effet de serrePhénomène naturel qui permet à la Terre de maintenir une température compatible avec la vie. Une partie du rayonnement solaire traverse l'atmosphère et réchauffe la surface, qui réémet de l'énergie sous forme de rayonnement infrarouge ; certains gaz (vapeur d'eau, CO₂, méthane) absorbent une partie de ce rayonnement et le renvoient vers la surface. Sans effet de serre naturel, la température moyenne de la Terre serait d'environ -18 °C au lieu de +15 °C.
Le problème vient du renforcement de cet effet par les activités humaines : combustion des énergies fossiles, déforestation, certaines activités agricoles. On parle d'effet de serre additionnel. Le CO₂ représente environ les trois quarts des émissions de gaz à effet de serre (GES), devant le méthane, le protoxyde d'azote et les gaz fluorés (climatisation, réfrigération). Le méthane est particulièrement préoccupant : son pouvoir de réchauffement à court terme est bien plus élevé que celui du CO₂, même s'il reste moins longtemps dans l'atmosphère.
Les émissions mondiales de CO₂ d'origine fossile sont passées d'environ 2 milliards de tonnes par an en 1900 à plus de 38 milliards en 2025, un record selon le Global Carbon Project. La concentration de CO₂ dans l'atmosphère dépasse désormais 420 ppm, contre 280 avant l'ère industrielle. La pandémie de Covid-19 a fait baisser les émissions d'environ 5 % en 2020, mais elles sont reparties à la hausse dès 2021. Cette hausse est la conséquence de modes de vie, de consommation et de production très énergivores : les énergies fossiles fournissent encore environ 80 % de l'énergie primaire mondiale.
Près de 90 % des émissions de CO₂ proviennent de la combustion d'énergies fossiles, le reste étant lié aux changements d'usage des terres, en particulier la déforestation. À l'échelle mondiale, selon le GIEC, la production d'énergie représente 34 % des émissions de GES, l'industrie 24 %, l'agriculture, la forêt et l'usage des sols 22 %, les transports 15 % et les bâtiments 6 %. Le numérique (centres de données, notamment pour l'intelligence artificielle, réseaux, équipements) pèse de 2 à 4 % des émissions mondiales, une part comparable à celle du transport aérien.
Le cas français est différent. Grâce au nucléaire (environ 65 à 70 % de l'électricité produite), les émissions liées à l'électricité sont faibles. Mais les transports (34 % des émissions), l'agriculture (20 %), l'industrie (17 %) et les bâtiments résidentiels et tertiaires (16 %) sont surreprésentés par rapport aux moyennes mondiales.
Le rôle essentiel mais fragile des puits de carbone
De tout le CO₂ émis, un peu moins de la moitié (environ 45 %) s'accumule dans l'atmosphère et renforce l'effet de serre. L'autre moitié est absorbée par les puits de carbone : sur terre (photosynthèse des forêts, zones humides, sols : environ 30 %) et dans les océans (par dissolution : environ 25 %). Mais la déforestation réduit les capacités d'absorption des forêts ; les incendies géants peuvent transformer certaines forêts en sources nettes de carbone ; le réchauffement diminue la capacité des océans à absorber le CO₂, et cette absorption provoque leur acidification, qui menace de nombreux écosystèmes marins.
Conséquences environnementales : la fonte des glaces
Glaciers, banquise et pergélisol reculent partout. La Mer de Glace, plus grand glacier de France, a reculé de plus de 2 kilomètres depuis 1850 et s'amincit de plusieurs mètres par an. Les 18 plus faibles étendues de banquise arctique jamais enregistrées l'ont toutes été au cours des 18 dernières années. En août 2019, l'Islande a commémoré par une plaque la disparition de son premier glacier, l'Okjökull.