Comparer la variation sur un petit nombre de siècles de la température mondiale et de la concentration en CO2 n’a pas de sens physique car les deux variables n’ont pas le même type de variabilité. La température a des fluctuations à toutes les échelles de temps qui peuvent être assez brutales comme le « petit âge glaciaire ». Ces variations sont indépendantes des forçages externes, c’est « l’effet papillon » à l’échelle des temps climatiques. Au contraire, le CO2, hors variation saisonnière, a des variations beaucoup plus lentes et régulières. Les modèles numériques du climat, représentatifs sur le long terme, permettent de faire des comparaisons qui s’affranchissent des fluctuations d’origine interne au système.

Voir l’article « Le climat du dernier millénaire » de M. Khodri et al., dans La Météorologie « Spécial climat », n°88 de Février 2015, qui explique bien la nature et l’origine des fluctuations climatiques (http://documents.irevues.inist.fr/handle/2042/56360).

Dans la troposphère (c’est-à-dire jusqu’à environ 10 km d’altitude) le CO2 piège la chaleur par absorption et échange radiatif avec la surface terrestre, elle-même réchauffée par le soleil (c’est ce que l’on appelle « l’effet de serre »).

La stratosphère (en gros, de 10 à 50 km) fonctionne de manière très différente. C’est là en effet que se trouve la fameuse couche d’ozone. La température de la stratosphère résulte d’un équilibre entre deux phénomènes : un réchauffement du à l’absorption par l’ozone du rayonnement solaire ultra-violet, un refroidissement du à l’émission par le CO2 de rayonnement infra-rouge vers l’espace. Une augmentation du CO2 déplace cet équilibre dans le sens d’un refroidissement de la stratosphère.

Ce sont en effet des modèles très semblables qui sont utilisés pour la prévision du temps et la prévision de l’évolution climatique (pour la partie atmosphérique seulement parce que les modèles de climat incluent des modélisations de l’océan, des glaces et pour certains de la biosphère).
La grosse différence entre les deux utilisations est que la prévision météorologique est un problème d’évolution libre du fluide atmosphérique à partir de conditions initiales mais avec des conditions aux limites immuables alors que la prévision climatique est la prévision de l’évolution du comportement moyen du fluide soumis à l’évolution des contraintes extérieures (par exemple le rayonnement solaire ou la quantité de CO2 injectée dans l’atmosphère).
Dans le cas de la prévision météorologique il faut être capable de prévoir l’évolution du moindre mouvement dans le fluide turbulent. L’installation progressive du chaos dans le fluide fait que la possibilité de prévision est limitée à une ou deux semaines, après quoi le fluide a perdu la mémoire de ses conditions initiales.
Dans le cas de la prévision climatique, on ne s’intéresse pas au détail de l’évolution et les conditions initiales (au sens météorologique) n’ont pas d’importance. On s’intéresse au comportement moyen résultant de l’équilibre entre les différentes contraintes extérieures. Le climat a aussi un comportement chaotique (exemple le « petit âge glaciaire ») mais il s’organise autour de la variation régulière de l’état moyen en fonction des contraintes externes..
Les modélisateurs du climat se sont évidemment posé la même question et ils ont commencé par vérifier la capacité de leurs modèles à prévoir l’évolution climatique. Ils l’ont fait sur le climat passé en prévoyant le climat d’aujourd’hui à partir de ce qu’il était il y a cent ans. Les modèles de climat sont effectivement capables de prévoir une évolution climatique sur cent ans.

Les travaux des glaciologues, qui ont pu analyser les climats du passé à partir des carottes de glace (sur près de 1 million d’années) et les relier de façon certaine aux paramètres astronomiques qui régissent le mouvement de la Terre autour du soleil, permettent d’affirmer que la rapidité des changements observés à l’échelle du dernier siècle ont un caractère exceptionnel « très probablement » (terme utilisé par le Groupe Inter Gouvernemental d’Étude du Climat) attribuable à l’activité humaine.

Le réchauffement a été de l’ordre de 1 °C pour la moyenne annuelle en France au cours du XXème siècle. La différence de température actuelle en moyenne annuelle entre les Vosges et la Provence est de l’ordre de 5 ou 6 °C. Même avec l’accélération probable du réchauffement, il est très improbable que les Vosges ressemblent à la Provence en 2100. D’autant que le caractère continental des Vosges ajoute un paramètre non négligeable.