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Le système climatique est complexe car il est constitué de plusieurs compartiments (par ex. l’atmosphère, les océans, les calottes de glace, etc.) qui ont chacun leur temps de réponse et leurs propriétés thermodynamiques spécifiques. De plus,
ces éléments interagissent les uns avec les autres de façon non linéaire et ils sont connectés à d’autres systèmes complexes comme le cycle du carbone qui régule les concentrations de certains gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Le
climat peut être perturbé par différents types de causes externes (par ex. changements de l’insolation) qui agissent à différentes échelles spatiales et temporelles dans le système. Un problème supplémentaire vient du fait que des réarrangements internes ainsi que des résonances et des oscillations propres peuvent se produire, ce qui rend encore plus difficile la détermination d’un état d’équilibre.
En définitive, notre climat se caractérise par une variabilité naturelle importante et les véritables tendances à long terme ne sont pas toujours faciles à distinguer des fluctuations transitoires.