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Détection et attribution 2009

Hidalgo, H.G., et al. 2009, Detection and attribution of streamflow timing changes to climate change in the western United States. J. Climate, Vol 22, issue 13, pp 3838-3855, doi: 10.1175/2009JCLI2470.1.
Des changements au niveau de la distribution saisonnière de l'écoulement fluvial à l'ouest des États-Unis peuvent être officiellement attribués aux effets du forçage du climat anthropique.
Des études antérieures ont déterminé une série de variations hydrologiques dans l'ouest des États-Unis au cours des 50 dernières années, concernant une fonte avancée des neiges et un ruissellement au printemps, des variations dans les proportions de pluie par rapport aux chutes de neige et la quantité d'eau contenue dans la neige. On pensait que ces variations étaient liées aux augmentations des températures causées par des facteurs anthropiques dans la région, mais cette hypothèse n'a pas été évaluée de manière rigoureuse. Dans cette étude, les auteurs appliquent des méthodes officielles d'attribution et de répartition pour évaluer les variations du régime d'écoulement moyen (période à laquelle 50 % d'eau du régime annuel s'est écoulée) pour les principales régions hydrologiques de l'ouest des États-Unis. Le contrôle des modèles climatiques globaux (sans forçage) est utilisé pour représenter la variabilité naturelle de l'écoulement dans la région, et des simulations avec différents types de forçage (anthropique et naturel solaire-volcanique) sont utilisées pour évaluer les causes de la variation de l'écoulement. Les données des modèles climatiques globaux étaient réduites pour la région et utilisées en tant que valeurs d'un modèle hydrologique permettant de simuler l'écoulement des principales rivières de l'ouest des États-Unis. Les résultats démontrent que la tendance observée au niveau de l'écoulement moyen d'autrefois est en dehors de la variabilité naturelle et qu'une partie de ce changement peut être attribué aux changements climatiques causés par les gaz à effet de serre anthropiques, les aérosols, l'ozone et la modification dans l'utilisation des terres. Ce document contient l'une des premières études officielles en matière d'attribution et de détection réalisées à l'échelle nationale pour une variable hydrologique. Les auteurs concluent que les changements au niveau du régime d'écoulement sont conformes aux attentes pour les premiers stades du changement climatique.

Hoerling, M., Kumar, A., Eischeid, J. and Jha, B. 2008. What is causing the variability in global mean land temperature? GRL 35, L23712, doi:10.1029/2008GL035984,2008; Compo, G.P. and Sardeshmukh, P.D. 2009. Oceanic influences on recent continental warming. Climate Dynamics 32:333-342.
Des chercheurs rendent compte dans deux documents distincts de la variabilité des températures dans les régions terrestres du monde qui peut être attribuable en grande partie aux changements de la température à la surface des océans environnants, plutôt que directement à la variabilité du système interne des terres ou à un forçage externe direct. À l'inverse, le forçage externe est un facteur important de la variabilité de la température des océans. Une modélisation adéquate de la variabilité interne naturelle des océans et de la réponse des océans aux forçages externes naturels et anthropiques sera essentielle pour réaliser des projections précises des futurs changements des conditions climatiques à la surface des terres.
Hoerling et al., dans un article publié dans le journal Geophysical Research Letters, utilisent des modèles du climat pour montrer que, dans une proportion d'environ 76 %, la température moyenne annuelle mondiale de la surface terrestre fluctue en fonction des changements de température à la surface des océans. À l'inverse, la température des océans varie principalement en fonction de la variabilité interne ou du forçage externe (anthropique ou naturel), les plus récents changements étant dus au forçage. Les auteurs notent également que la variabilité interne dans les processus à la surface terrestre devraient être quatre fois supérieure à celle observée entre 1921 et 1970 pour que la température moyenne mondiale soit inférieure à la moyenne enregistrée de 1921 à 1970, ce qu'ils considèrent très peu probable. Dans un autre article, paru dans Climate Dynamics, MM. Compo et Sardeshmukh, scientifiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), expliquent comment les variations de la température des océans influent sur les températures terrestres. L'élévation des températures océaniques entraîne une hausse de l'humidité dans l'atmosphère et une modification des champs de mouvement vertical et des nuages de l'atmosphère, qui à son tour fait varier les flux de rayonnement terrestre de grande et de courte longueurs d'onde et, par le fait même, les températures terrestres. Les auteurs considèrent que, à l'heure actuelle, la plupart des modèles du climat couplés reproduisent de façon inadéquate la variabilité des températures océaniques observées, en particulier à l'échelle décennale. Le rôle de la variabilité interne naturelle des océans pourrait donc être sous-estimé dans l'établissement de liens entre les changements climatiques antérieurs et leurs causes. Cependant, on estime qu'il est important d'améliorer la capacité du modèle afin de simuler adéquatement la réponse des températures océaniques au forçage externe (qu'il soit dû à des changements de concentrations de gaz à effet de serre et d'aérosols ou à des causes naturelles) et d'affiner les projections de la variation future de la température terrestre.

Jevrejeva, S., A. Grinsted and J. C. Moore, 2009, Anthropogenic forcing dominates sea level rise since 1850, Geophysical Research Letters, vol. 36, L20706, doi:10.1029/2009GL040216.
Plus de 70 % de l'augmentation totale du niveau de la mer pendant le XXe siècle, soit 18 cm, sont attribués aux augmentations des gaz à effet de serre.
Une équipe de scientifiques a reconstitué l'historique du niveau de la mer ces 1 000 dernières années à l'aide d'un modèle statistique déterminé par quatre séries chronologiques de forçage reflétant les principaux forçages naturels et anthropiques. Leur approche laisse supposer 1) que l'augmentation du niveau de la mer est causée principalement par des changements du volume de glace et du contenu énergétique des océans à l'échelle mondiale, les deux phénomènes réagissant aux changements liés au forçage avec un certain délai de réaction; 2) qu'il y a un niveau de la mer d'équilibre pour un forçage radiatif moyen donné à l'échelle mondiale. Ils ont découvert que le niveau de la mer est resté dans une marge d'environ 20 cm par rapport à son niveau actuel lors du dernier millénaire et que jusqu'aux années 1800, les changements du niveau de la mer étaient déterminés principalement par des forçages naturels (solaires et volcaniques). Ils font remarquer les effets à long terme des éruptions volcaniques et ils ont découvert que si aucune éruption ne s'était produite depuis 1880, alors le niveau de la mer global au XXe siècle aurait été supérieur de 7 cm. Ils concluent que le forçage anthropique a été le facteur principal de l'augmentation du niveau de la mer depuis 1900, ce qui représente plus de 70 % de l'augmentation du niveau de la mer observée. Sur la période plus longue depuis 1850, il s'est avéré que le forçage anthropique représentait entre 50 et 70 % de l'augmentation du niveau de la mer. Ces résultats sont solides dans toutes leurs expériences. Sur l'observation des 18 cm d'augmentation du niveau de la mer au cours du XXe siècle, seuls 4 cm (± 3 cm) peuvent être attribués à la variabilité naturelle du climat et les 14 cm restants (± 3 cm) sont dus à l'augmentation rapide du CO2 anthropique et d'autres gaz à effet de serre.

Shindell, D et G. Faluvegi, 2009. Climate response to regional Radiative forcing during the twentieth century. Nature geoscience, volume 2, DOI: 10. 1038/NGEO473.
Une nouvelle étude indique que la diminution des concentrations des aérosols sulfatés et l'augmentation des concentrations des aérosols de carbone noir dans les régions de latitude moyenne ont nettement contribué au réchauffement de l'Arctique au cours du dernier siècle.
Des études menées ces dernières années ont indiqué que, aux échelles continentales, les changements des températures de surface correspondraient assez bien aux effets des forçages causés par des gaz à effet de serre (GES) bien mélangés. Toutefois, à une échelle plus régionale, la sensibilité du climat à différents forçages n'est pas aussi claire. Les auteurs de cette nouvelle étude ont utilisé le modèle couplé océan-atmosphère du Goddard Institute for Space Studies (GISS) de la NASA pour examiner les effets de différents forçages (observés et simulés) sur les températures de surface dans différentes régions du monde au cours du XXe siècle. En plus des forçages naturels (solaires et volcaniques), ils ont considéré des augmentations du CO2 (représentatif des GES bien mélangés) et des aérosols de carbone noir ainsi que des diminutions des sulfates (représentatifs des aérosols réfléchissants) et de l'ozone. Ils ont constaté que les températures extratropicales étaient beaucoup plus sensibles aux forçages locaux que les températures tropicales. Les températures de surface observées au cours du XXe siècle sont compatibles avec ces constatations. Les températures moyennes aux latitudes moyennes et polaires reflètent en grande partie les forçages locaux lorsque ceux-ci sont appliqués dans cette bande latitudinale. En portant une attention particulière à l'Arctique, les auteurs ont noté que les changements de la température dans cette région étaient, en outre, notablement sensibles aux émissions provenant des latitudes plus basses. De fait, leurs résultats indiquent, pour la période de 1890 à 2007, des impacts nets sur les températures de surface dans l'Arctique de -0,6 °C pour les aérosols provenant des tropiques, de +0,4 °C pour les aérosols des régions de moyennes latitudes et de +0,5 °C pour les aérosols d'origine arctique. De plus, entre 1976 et 2007, d'importants changements des émissions aux latitudes moyennes ont influé sur le forçage arctique local; le changement de la température de surface imputable aux aérosols tropicaux a été estimé à -0,3 °C, celui attribuable aux aérosols des moyennes latitudes, à +0,6 °C, et celui causé par les aérosols d'origine arctique, à +0,8 °C. Les auteurs concluent que, d'après leurs calculs, les contributions des aérosols de carbone noir et de l'ozone troposphérique au réchauffement de l'Arctique depuis 1890 sont respectivement de ~0,5 à 1,4 °C et de ~0,2 à 0,4 °C.