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Archives de 2011 - Détection et attribution

Christidis, N., P.A. Stott, and S.J. Brown. 2011. The role of human activity in the recent warming of extremely warm daytime temperatures. Journal of Climate, Vol 24, p. 1922-1930, doi: 10.1175/2011jcli4150.1. Also, Zwiers, F., X. Zhang, and Y. Feng. 2011. Anthropogenic influence on long return period daily temperature extremes at regional scales. Journal of Climate, Vol 24, p. 881-892, doi: 10.1175/2010jcli3908.1.

 L’influence anthropique sur les températures diurnes maximales a été décelée dans deux études récentes effectuées à l’échelle mondiale et à l’échelle régionale.

Des études officielles de détection et d’attribution des températures quotidiennes extrêmes ont par le passé découvert l’influence anthropique sur l'augmentation récente de la rigueur des nuits extrêmement chaudes et, de façon moins marquée, sur la diminution de la rigueur des journées et des nuits extrêmement froides. Deux articles récents appliquent des techniques officielles de détection et d’attribution légèrement différentes afin d’examiner plus en détail les causes des changements des températures extrêmes observées.

N. Christidis et ses collègues utilisent une technique de détection optimale afin d’examiner le rôle de l’activité anthropique dans le réchauffement des températures diurnes extrêmement chaudes au cours de la deuxième moitié du XXe siècle. Les empreintes (c’est-à-dire les configurations spatiales) des températures extrêmes dans les exécutions de modèles (à partir du modèle HadCM3) renforcés par des forçages anthropiques, naturels et mixtes (anthropiques et naturels) sont comparées aux modèles de températures extrêmes observées au cours de la période allant de 1950 à 1999. Les tendances régionales calculées pour l’Amérique du Nord, l’Europe, l’Asie et l’Australie révèlent qu’en raison des forçages anthropiques, les journées extrêmement chaudes sont devenues encore plus chaudes. F. Zwiers et ses collègues d’Environnement Canada se concentrent sur la détection des causes des températures extrêmes (températures diurnes et nocturnes minimales et maximales quotidiennes sur une base annuelle) ainsi que sur leurs périodes de retour à l’échelle régionale. Des simulations de sept modèles climatiques mondiaux effectuées séparément avec des forçages anthropiques et tous les autres forçages ont été utilisées pour évaluer les températures observées en réponse à ces forçages au cours de la période allant de 1961 à 2000. À l'échelle mondiale, les signaux anthropiques et tous les autres signaux sont détectés dans les températures minimales et maximales diurnes et nocturnes (conformément aux conclusions susmentionnées de Christidis et al.). Le signal anthropique est le plus fort dans les températures nocturnes minimales et maximales et dans les températures diurnes minimales et a prolongé l'intervalle entre les épisodes de froid extrême, le faisant passer de 20 ans dans les années 1960 à 30 à 35 ans, et a raccourci l'intervalle entre les épisodes de chaleur extrême, le faisant passer de 20 ans dans les années 1960 à 10 à 15 ans. Les auteurs détectent également une influence anthropique sur les températures extrêmes à l’échelle régionale avec des changements au niveau des nuits les plus chaudes, qui sont détectées dans presque toutes les régions.


Jones, G.S., N. Christidis, and P.A. Stott. 2011. Detecting the influence of fossil fuel and bio-fuel black carbon aerosols on near surface temperature changes. Atmospheric Chemistry and Physics 11:799-816.

 Des chercheurs ont montré que la contribution du carbone noir des combustibles fossiles et des biocombustibles (CNc) au changement climatique observé au cours du siècle dernier était significative mais faible comparativement à la contribution des GES. L’analyse de détection et d’attribution structurée qu’ils ont réalisée n’a pas permis de détecter l’existence d’un signal CNc pour les 100 dernières années environ, mais a réussi à détecter ce signal pour la période 1950-1999. C’est la première fois que l’incidence du CNc sur le changement climatique est détectée séparément de celle des autres aérosols anthropiques.

Les chercheurs tentent de plus en plus de déterminer quelle part du réchauffement climatique, à l’échelle mondiale et régionale, pourrait être évitée par la réduction des émissions de composés de courte durée contribuant au réchauffement climatique, comme le carbone noir. La quantification de la contribution passée du carbone noir au changement climatique peut nous aider à comprendre comment la réduction des émissions actuelles pourrait atténuer le changement climatique futur. Cet article de Jones et de ses collaborateurs du centre Hadley du Royaume‑Uni présente les résultats d’expériences menées à l’aide du modèle climatique HadGEM1 du centre Hadley afin d’établir l’incidence du carbone noir des combustibles fossiles et des biocombustibles (CNc) sur le changement climatique récent. Des simulations d’ensemble ont été effectuées pour différentes combinaisons de facteurs de forçage : 1. GES bien mélangés, 2. Tous les facteurs anthropiques (y compris les GES, le sulfate, le CNc, les aérosols liés à la combustion de biomasse, l’ozone et les changements d’affectation des terres), 3. Facteurs anthropiques et naturels et 4. Tous les facteurs de forçage, moins le CNc. On présume que le CNc est composé uniquement de carbone noir, doté de propriétés d’absorption des rayonnements seulement. La réponse mondiale simulée aux émissions de CNc a été un réchauffement significatif au cours de la période 1900-2007, s’établissant à 0,14 ± 0,10 K (comparativement à 1,06 ± 0,07 K pour les GES); le réchauffement était plus marqué pour les décennies récentes, et variait selon la période choisie. Le réchauffement est particulièrement manifeste dans l’hémisphère Nord, ce qui concorde avec les données historiques sur les émissions régionales. Une analyse de détection et d’attribution structurée a permis de confirmer que le réchauffement observé depuis 1900 était lié à des facteurs anthropiques et naturels détectables, mais n’a pu établir l’existence d’un signal pour le CNc. Cependant, les auteurs ont constaté que le CNc avait contribué au réchauffement durant la deuxième moitié du 20e siècle, mais pas au cours de la période 1957-2006. Les auteurs avancent que ces écarts dans les résultats de détection pourraient être dus à l’incidence plus grande du CNc au cours de la période antérieure. C’est la première fois que l’incidence du CNc sur le changement climatique est détectée séparément de celle des autres aérosols. 


 Kaufman, R.K., Kauppi, H., Mann, M., Stock, J.H. 2011. Reconciling anthropogenic climate change with observed temperature 1998-2008. PNAS 108(29):11791-11793. Solomon, S., Daniel, J.S., Neely, R.R., Vernier, J.P., Dutton, E.G., Thomason, L.W. 2011. The persistently variable ‘background’ stratospheric aerosol layer and global climate change. Science Express, le 21 juillet 2011. 10.1126/science.1206027.

Deux études indiquent que les températures du globe observées au cours des dix dernières années à peu près, y compris l'« absence de réchauffement planétaire depuis 1998 » maintes fois rappelée, sont conformes aux attentes fondées sur les changements dans les facteurs humains et naturels. La croissance rapide dans les émissions de soufre provenant d'Asie semble avoir largement compensé le réchauffement provoqué par les gaz à effet de serre, ce qui permet de révéler l'impact des facteurs naturels.

L'absence apparente d'une tendance de réchauffement de 1998 à 2008 précisément (qui commence par l'une des années les plus chaudes enregistrées) a été utilisée par certains pour prétendre que les préoccupations concernant le réchauffement anthropique planétaire ne sont pas fondées. Un article publié récemment dans la revue The Proceedings of the National Academy of Sciences par Kaufman et ses collègues s'intéresse particulièrement à cette décennie et étudie l'influence des facteurs naturels et anthropiques sur la température de surface moyenne globale pendant cette période. Pour ce faire, les utilisateurs emploient un modèle statistique publié précédemment (modèle de régression) mis à jour avec des données plus récentes. Les données utilisées pour estimer le modèle comprennent les observations annuelles des concentrations atmosphériques des cinq principaux gaz à effet de serre, les estimations basées sur les activités des émissions anthropiques de soufre (facteurs anthropiques), ainsi que les séries chronologiques relatives à l'insolation solaire, l'indice d'oscillation australe (représentatif de l'activité ENSO - El Niño-oscillation australe) et les sulfates volcaniques (facteurs naturels). Toutes les variables, à l'exception de l'indice d'oscillation australe, ont été converties en forçage radiatif et pour les émissions de soufre, des effets du forçage radiatif direct et indirect ont été pris en compte. Le modèle a été utilisé pour simuler la température de surface moyenne mondiale de 1999 à 2008. Pour déterminer les effets de l'activité humaine sur la température du globe, le modèle a été employé avec des valeurs datant d'après 1998 et liées aux facteurs naturels maintenues à leur niveau de 1998 tout en permettant aux concentrations des gaz à effet de serre et aux émissions de soufre d'évoluer selon la tendance observée. En revanche, maintenir des facteurs anthropiques à leurs valeurs de 1998 et permettre à l'insolation solaire, l'indice d'oscillation australe et les sulfates volcaniques d'évoluer selon la tendance observée a généré une simulation de la réaction de la température du globe aux facteurs naturels. Les résultats du travail réalisé par Kaufman et ses collègues indiquent que l'incidence nette de l'activité humaine au cours de cette période a été légère (un faible effet positif), car l'effet de refroidissement des émissions de soufre croissantes (provenant principalement de la Chine) a largement contrebalancé les effets de réchauffement des gaz à effet de serre. En termes d'influence des facteurs naturels, les auteurs remarquent le refroidissement dans la phase décroissante du cycle solaire de 11 ans, ainsi qu'un changement dans les conditions climatiques (d'El Niño à La Niña). Comme beaucoup d'autres, cette étude est particulièrement intéressante, car elle suppose que le forçage radiatif provenant des aérosols à base de sulfates volcaniques dans la stratosphère est proche de zéro, puisque la couche d'aérosol stratosphérique se remet des effets de la dernière éruption volcanique importante (mont Pinatubo). Solomon et ses collègues présentent des éléments de preuve contraires dans un article tout juste publié dans le magazine Science. Avec des données extraites de quatre ensembles de données indépendants, ils indiquent qu'en réalité, la couche d'aérosol stratosphérique « de fond » a fortement changé au cours de la dernière décennie, en raison principalement des éruptions volcaniques mineures continues. De plus, à l'aide d'un modèle climatique de complexité intermédiaire, ils précisent que ces récents changements dans les concentrations d'aérosol stratosphériques ont provoqué un ralentissement des taux récents de réchauffement planétaire par rapport à ce qu'ils auraient dû être. Ensemble, ces deux études confirment que les récents changements dans les températures moyennes du globe sont conformes à notre compréhension des effets des changements dans divers agents de forçage climatique et nous rappellent le besoin d'inclure tous les éléments de forçage radiatif dans les examens des changements décennaux et à court terme dans le climat. 


Min, S.K. X. Zhang, F.W. Zwiers, G.C. Hegerl. 2011. Human contribution to more-intense precipitation extremes. Nature, Vol 470 (February 17, 2011) pp 378–381.

 Une comparaison statistique entre les précipitations extrêmes observées au cours de la deuxième moitié du 20e siècle et des simulations multimodèles indique que la hausse des fortes précipitations observée dans les régions terrestres de l’hémisphère Nord peut être attribuée à l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre d’origine humaine dans l’atmosphère.

 Le réchauffement du climat devrait entraîner une augmentation des précipitations extrêmes. En effet, selon les lois de la physique, une atmosphère plus chaude retient davantage l’humidité. Min et ses collaborateurs utilisent une technique fondée sur la régression (détection optimale) pour déterminer si l’augmentation des précipitations extrêmes observée au cours de la deuxième moitié du 20e siècle peut être attribuée aux augmentations anthropiques de température. Les auteurs établissent une comparaison entre les changements observés quant aux quantités de précipitations annuelles maximales quotidiennes et sur cinq jours consécutifs, et les changements simulés à l’aide de huit modèles climatiques pour la période 1951-1999. Les modèles climatiques ont été forcés soit par forçage anthropique passé seulement (ANTH; comprend les gaz à effet de serre et les aérosols), soit par une combinaison de forçage anthropique passé et de forçage naturel (ALL; comprend ANTH et les variations de l’activité solaire et volcanique). En raison des données disponibles, l’analyse se limite aux régions terrestres de l’hémisphère Nord. Les observations montrent une tendance à la hausse des deux valeurs de précipitations extrêmes pour environ 60 % des régions terrestres pour lesquelles on possède suffisamment de données. Une tendance similaire se dégage de la moyenne multimodèle issue des simulations ANTH, mais elle n’est pas aussi forte; les tendances des valeurs extrêmes moyennes multimodèles des simulations ALL sont encore moins prononcées et présentent une plus grande variabilité spatiale. Selon les auteurs, les valeurs de précipitations extrêmes des simulations ALL plus faibles et plus variables sont probablement dues au fait que le forçage naturel aurait à lui seul causé un refroidissement et un assèchement à long terme au cours de cette période. Les auteurs ont eu recours à la détection optimale pour comparer les caractéristiques des précipitations extrêmes observées et simulées dans quatre régions (hémisphère Nord; latitudes septentrionales moyennes; tropiques Nord; latitudes septentrionales moyennes et tropiques Nord). Les résultats indiquent l’existence d’un signal anthropique détectable dans les données d’observation sur les précipitations extrêmes (plus robuste pour les données quotidiennes que pour les données sur cinq jours) au cours de cette période (les caractéristiques simulées ou les empreintes sont présentes dans les observations). Le signal ALL est détectable dans les valeurs extrêmes de précipitations quotidiennes, mais de façon moins robuste que le seul signal ANTH. Sur le plan spatial, les signaux ne sont détectables qu’à l’échelle hémisphérique ou continentale. Les simulations sous-estiment l’ampleur des changements touchant les précipitations extrêmes observées, ce qui fait dire aux auteurs que les changements futurs prévus au chapitre des précipitations extrêmes pourraient également être sous‑estimés. 


 Pall, P., T. Aina, D. Stone, P.A. Stott, T. Nozawa, A.G.J. Hilberts, D. Lohmann and M.R. Allen. 2011. Anthropogenic greenhouse gas contribution to flood risk in England and Wales in autumn 2000. Nature, Vol 470 (February 17, 2011), pp 382-385.

 Une étude a été réalisée afin de déterminer si un événement extrême précis – en l’occurrence les inondations survenues au Royaume-Uni à l’automne 2000 – pouvait être attribué au changement climatique d’origine humaine. S’appuyant sur des milliers de simulations climatiques à haute résolution, les auteurs peuvent attribuer aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES) l’augmentation du risque d’inondation (> 20 %, et probablement jusqu’à 90 %) en Angleterre et dans le pays de Galles à l’automne 2000. 

On cherche de plus en plus à attribuer certaines catastrophes naturelles au changement climatique d’origine humaine. Les modèles climatiques utilisés dans les études d’attribution ne permettent habituellement pas de résoudre les systèmes météorologiques de courte durée et à petite échelle. De plus, les événements dommageables liés aux conditions climatiques, tels que les inondations, sont associés à des facteurs anthropiques et naturels complexes et souvent impossibles à retracer (p. ex., conditions préexistantes). Pall et ses collaborateurs présentent une nouvelle méthode permettant de quantifier le risque d’événements extrêmes associé au changement climatique d’origine humaine, et ils utilisent cette méthode pour évaluer la contribution des émissions anthropiques de GES du 20e siècle au risque d’inondation en Angleterre et dans le pays de Galles à l’automne 2000 (période au cours de laquelle de grandes inondations ont causé beaucoup de dégâts). Un modèle climatique de prévisions saisonnières (HadAM3-N144; atmosphère seulement) est utilisé pour effectuer des simulations selon deux scénarios : (1) un scénario réaliste représentant les conditions climatiques actuelles compte tenu des concentrations atmosphériques de GES et d’autres polluants atmosphériques; et (2) un scénario hypothétique représentant les conditions climatiques qui auraient prévalu sans les émissions anthropiques de GES du 20e siècle (retour aux concentrations de 1900). Dans le but de simuler une variabilité suffisante pour rendre compte d’événements rares et imprévisibles, comme ces inondations, plusieurs milliers de simulations des conditions météorologiques de l’automne 2000 ont été effectuées en vertu des deux scénarios. L’analyse des résultats a révélé que les inondations survenues à l’automne 2000 étaient liées à des épisodes de fortes précipitations ayant duré plusieurs jours et causé la saturation des bassins hydrographiques. Les auteurs ont utilisé les séries chronologiques des précipitations quotidiennes totales issues de toutes les simulations climatiques pour exécuter un modèle d’écoulement fluvial quotidien dans le but d’obtenir de meilleures estimations des risques d’inondation. Les intervalles de retour pour toutes les valeurs d’écoulement étaient inférieurs dans les simulations intégrant le forçage des GES (probabilité accrue des événements extrêmes) que dans les simulations excluant les GES. Les auteurs établissent que les émissions anthropiques de GES du 20e siècle ont entraîné une augmentation du risque d’inondation en Angleterre et dans le pays de Galles à l’automne 2000 d’au moins 20 % et, dans certains cas, de jusqu’à 90 %, en supposant que les autres facteurs ayant une incidence sur la probabilité d’un événement entraînant un fort écoulement quotidien demeurent constants. 


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