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Archives de 2011 - Projections du changement climatique

Amstrup, S.C., E.T. DeWeaver, D.C. Douglass, B.G. Marcot, G.M. Durner, C.M. Bitz and D.A. Bailey. 2010. Greenhouse gas mitigation can reduce sea-ice loss and increase polar bear persistence. Nature, Vol 468, p. 955-958, doi: 10.1038/nature09653. See also: Derocher, A.E. 2010. Climate Change: The prospects for polar bears. Nature, Vol 468, p. 905-906.

Une nouvelle étude fait ressortir le fait que le déclin des populations d'ours blancs prévu auparavant en fonction des projections de hausse des températures du globe ne serait pas inéluctable. On constate que les efforts déployés pour atténuer les gaz à effet de serre (GES) qui limitent la hausse de la température moyenne de l'air à la surface à moins de 2oC environ au-dessus de celle de l'ère préindustrielle permettent d'accroître considérablement les probabilités de l'existence de populations d'ours blancs tout au long du siècle.

La détérioration de la santé et les déclins qui ont été observés dans la survie et la taille de la population des ours blancs ont été liés à la diminution de la couverture de glace marine estivale (une exigence fondamentale ayant trait à l'habitat des ours et devant permettre l'accès aux proies, l'accouplement et les déplacements) qui a, quant à elle, été associée à la hausse des températures de la surface du globe. Les projections de perte de glace marine arctique publiées en 2007 par le United States Geological Survey ont laissé entendre qu'en fonction d'un scénario modéré de « statu quo » en matière d'émissions de gaz à effet de serre (scénario SRES A1B du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat), les deux tiers des ours blancs (polaires) du monde pourraient disparaître d'ici 2050. Selon les récentes tendances en matière d'émissions, il y aura peu de divergences avec les projections de 2007 sans le déploiement d’efforts d’atténuation. Amstrup et al. se sont servis du Community Climate System Model version 3 (CCSM3) afin d’étudier la possibilité de recourir à des efforts d'atténuation des gaz à effet de serre pour prévenir la perte de l'habitat de glace marine essentiel à la survie de l'ours blanc. Les auteurs ont également étudié la relation entre l'étendue de la glace marine et les hausses de température afin de déterminer de possibles « points de non-retour » (c.-à-d. un seuil à la perte irréversible de glace). Si de tels points critiques étaient dépassés, l'atténuation future des émissions de gaz à effet de serre n'avantagerait en rien les populations d'ours blancs. Des projections de caractéristiques importantes de l'habitat de l'ours blanc ont été faites en fonction des projections de température moyenne de l'air à la surface obtenues à partir de cinq scénarios d'émissions. Les auteurs ont recensé une relation linéaire entre la température moyenne de l'air à la surface et l'habitat de glace marine et ils n'ont trouvé aucune preuve de l'existence d'un seuil au-delà duquel la disparition de la glace marine est irréversible. Les auteurs laissent entendre que les pertes rapides de glace (tant dans les observations que dans les simulations) sont liées à la volatilité accrue associée à l'amincissement de la couverture de glace marine et qu'elles peuvent être inversées. Ils soulignent toutefois que leurs résultats sont fondés sur un seul modèle et que, dans la réalité, l'existence de points de non-retour est tout de même possible. Les auteurs concluent que les efforts d'atténuation (conjointement à des efforts de gestion des ressources fauniques) visant à maintenir la hausse de température moyenne de l'air à la surface à moins de 1,25 oC au-dessus de la moyenne enregistrée au cours de la période 1980-1999 devraient permettre de préserver suffisamment de glace marine pour maintenir, tout au long du siècle, les populations d’ours blancs à des niveaux durables, mais inférieurs à ceux d'aujourd'hui. 


Arora, V.K., J.F. Scinoca, G.J. Boer, J.R. Christian, K.L. Denman, G.M. Flato, V.V. Kharin, W.G. Lee and W.J. Merryfield. 2011. Carbon emission limits required to satisfy future representative concentration pathways of greenhouse gases. Geophysical Research Letters, Vol 38, L05805, doi: 10.1029/2010GL046270. 

Des scientifiques d’Environnement Canada ont publié les premières simulations du climat basées sur la nouvelle génération de scénarios d’émissions élaborés pour la recherche sur le changement climatique (profils représentatifs d’évolution de concentration, ou RCP, de l’anglais « Representative Concentration Pathways »). Les résultats indiquent que, pour limiter l’augmentation de la température mondiale à 2 °C d’ici 2100, des réductions rapides des émissions de gaz à effet de serre doivent commencer immédiatement et des émissions négatives (séquestration de carbone plus importante que les émissions) doivent être produites à partir de 2060 environ.

Les simulations par modèles climatiques du Cinquième Rapport d’évaluation du GIEC (prévu pour 2014) seront basées sur les profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP), qui précisent les changements des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre et d’aérosols au cours du siècle. Arora et ses collègues du Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique présentent les premiers résultats publiés pour les nouveaux RCP basés sur le modèle du système terrestre canadien de deuxième génération (CanESM2), qui représente le système climatique physique ainsi que les cycles biogéochimiques (cycles du carbone et du soufre). Le modèle simule efficacement les changements climatiques en se fondant sur le forçage historique; c’est pourquoi il a été utilisé pour produire cinq simulations pour chacun des trois RCP (RCP 2,6, RCP 4,5 et RCP 8,5; les chiffres indiquent le forçage radiatif en W/m2 à la fin du siècle). Les augmentations prévues de la température mondiale entre 2006 et 2100 pour les RCP 2,6, 4,5 et 8,5 ont été de 1,4 °C, de 2,3 °C et de 4,9 °C respectivement, ce qui se traduit par des augmentations de 2,3 °C, de 3,2 °C et de 5,8 °C entre 1850 et 2100. En outre, des augmentations des précipitations mondiales de 3,6 %, de 4,5 % et de 7,8 % sont prévues pour les RCP 2,6, 4,5 et 8,5 pour la période de 2006 à 2100. Les auteurs ont aussi estimé les émissions cumulatives de CO2 associées aux combustibles fossiles selon les profils d’évolution de concentration futurs, celles‑ci s’établissant à 182, 643 et 1 617 Pg C (ou GtC) pour les RCP 2,6, 4,5 et 8,5 respectivement entre 2006 et 2100. Ces limites d’émissions cumulatives « autorisées » liées aux combustibles fossiles sont plus basses que celles qui ont été présentées dans des études antérieures, car les simulations CanESM2 tiennent compte des effets des gaz à effet de serre (GES) autres que le CO2 et des aérosols. Au cours de la période de 2001 à 2100, l’incidence des GES autres que le CO2 domine celle des aérosols (dont la baisse est prévue au cours de cette période), ce qui contribue au réchauffement climatique. Les auteurs précisent qu’il est peu probable que même le plus agressif des profils (RCP 2,6) limite l’augmentation de la température mondiale à 2 °C par rapport aux niveaux enregistrés avant la période industrielle (la cible établie aux termes de l’Accord de Copenhague pour éviter une perturbation anthropique dangereuse du système climatique). De plus, pour respecter les limites d’émissions « autorisées » requises selon le RCP 2,6, des réductions sans précédent des émissions doivent commencer immédiatement et être suivies par des émissions négatives (élimination de CO2 dans l’atmosphère) à l’échelle mondiale au cours de la seconde moitié du siècle. Si le rejet d’émissions liées aux combustibles à l’échelle mondiale se poursuit au rythme actuel, la limite « autorisée » de 182 Pg C (limite de 2006 à 2100 pour le RCP 2,6) serait atteinte en deux décennies environ. 


Beaumont, L.J., A. Pitman, S. Perkins, N.E. Zimmerman, N.G. Yoccoz and W. Thuiller. 2011. Impacts of climate change on the world’s most exceptional ecoregions. PNAS, Vol 108, pp 2306-2311, doi: 10.1073/pnas.1007217108.

Les simulations par modèles climatiques indiquent que, d’ici 2070, jusqu’à près de 80 % des écorégions terrestres et aquatiques les plus exceptionnelles du monde seront régulièrement assujetties à des températures mensuelles jugées extrêmes par rapport à la période de 1961 à 1990. Le réchauffement qui a eu lieu au XXe siècle a été lié aux changements touchant les systèmes biologiques à l’échelle de la planète; c’est pourquoi les changements prévus pourraient exercer une pression supplémentaire sur ces écorégions symboliques.

Le « Global 200 » est un ensemble d’écorégions terrestres et dulcicoles jugées irremplaçables ou distinctes en raison de leur diversité biologique et de leur caractère unique à l’échelle mondiale (entre autres). La protection de ces écorégions serait précieuse dans le cadre des efforts de conservation déployés dans le monde, mais la plupart d’entre elles sont menacées par la perte, la fragmentation et la dégradation de l’habitat. Beaumont et ses collègues ont examiné l’incidence que les changements climatiques prévus pourraient aussi avoir sur un sous‑ensemble de ces régions en explorant des variations de leur exposition aux précipitations mensuelles et aux extrêmes de températures (définis comme supérieurs à un écart‑type de ±2 par rapport à la moyenne de 1961-1990) simulés pour 2070. Les auteurs ont établi des ensembles de simulations par modèles climatiques au moyen de 23 modèles pour trois scénarios d’émissions (SRES B1, A1B et A2 du GIEC, à environ 200 simulations chacun). Les résultats indiquent que, d’ici 2030, de 12 à 22 % des écorégions les plus importantes du monde pourraient être exposées en totalité à des températures mensuelles extrêmes, tandis que de 38 à 39 % pourraient y être exposées en partie. D’ici 2070, ces nombres augmentent considérablement : de 60 à 86 % des écorégions terrestres et de 51 à 83 % des écorégions aquatiques devraient être exposées en totalité à des températures mensuelles extrêmes durant certaines parties de l’année. De façon générale, on pense que les écosystèmes des hautes latitudes pourraient être plus vulnérables au changement climatique, puisque les augmentations prévues de la température sont plus importantes dans ces régions. La plage de variabilité absolue de la température est toutefois plus faible dans les tropiques que dans les régions des hautes latitudes; c’est pourquoi une plus faible augmentation de la température absolue dans les tropiques peut être plus extrême en termes d’écart par rapport à la moyenne. Par conséquent, les auteurs ont constaté que des températures mensuelles extrêmes plus hâtives, accompagnées d’augmentations plus faibles de la température (réchauffement local inférieur à 1 °C dans certains cas), étaient prévues dans les écorégions tropicales et subtropicales et les mangroves. Par contre, les précipitations mensuelles prévues ne dépassent pas le seuil défini comme extrême (écarts‑types supérieurs à ±2 par rapport à la moyenne de 1961 à 1990) au cours du XXIe siècle, dans aucune des écorégions, selon les trois scénarios d’émissions (les auteurs constatent une forte variabilité entre les simulations). Cependant, les changements liés à d’autres propriétés des précipitations, comme les extrêmes quotidiens, et qui n’ont pas été visés par l’étude pourraient avoir une incidence sur ces écorégions. En fin de compte, la réaction des écosystèmes aux changements du climat résulte de bon nombre de facteurs, mais ces résultats indiquent que les changements des extrêmes de températures pourraient accroître la pression exercée sur certaines écorégions clés.


Cheng, C.S., G. Li, and H. Auld. 2011. Possible impacts of climate change on freezing rain using downscaled future climate scenarios: Updated for eastern Canada. Atmosphere-Ocean, Vol 49(1), pp. 8-21.

 Le nombre d'épisodes de pluie verglaçante pendant les mois d'hiver les plus froids dans l’est du Canada devrait augmenter dans le futur. Durant les mois les plus chauds, la fréquence des épisodes de pluie verglaçante diminuera probablement. 

Les épisodes de pluie verglaçante sont l'un des dangers hydrométéorologiques les plus coûteux au Canada, l'accumulation de glace causant des dommages aux infrastructures et à l'agriculture et créant des conditions de conduite dangereuses. La manière dont leur fréquence peut changer en fonction des augmentations des températures mondiales prévues est importante en matière de planification adaptive éclairée (p. ex. conception des infrastructures). Cheng et al. prévoient des changements futurs en matière de fréquence et de gravité des épisodes quotidiens de pluie verglaçante à partir de la moyenne historique dans l'est du Canada (de Winnipeg à l'océan Atlantique et de la frontière américaine jusqu'à Churchill, au Manitoba). Dans cette étude, la gravité des épisodes de pluie verglaçante est définie comme le nombre d'heures au cours d'une journée pendant lesquelles la pluie verglaçante se produit (il ne s'agit pas de l'accumulation). Les résultats journaliers des variables météorologiques en surface et en altitude ont été obtenus à partir de huit simulations de modèles de circulation générale (pour les scénarios d'émissions du rapport spécial du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat A2, B1 et B2 obtenus à partir de un, de trois et de quatre modèles climatiques différents) et ont été analysés au cours de trois périodes : de 2016 à 2035, de 2046 à 2065 et de 2081 à 2100. Ces données ont fait l'objet d'une réduction d'échelle (réduction spatiale et temporelle d'échelle) pour produire des données horaires climatiques à l'échelle des stations (de novembre à avril et d'octobre à mai pour les stations du Sud et du Nord, respectivement) relativement aux 42 stations dans la région à l'étude. Une technique de typage météorologique a été utilisée par la suite pour déterminer les types de temps actuels et futurs associés à la pluie verglaçante et pour examiner les changements prévus relatifs à leur fréquence dans les six sous-régions. Les principaux résultats indiquent que les épisodes de pluie verglaçante devraient augmenter au cours des mois les plus froids et diminuer au cours des mois les plus chauds qui sont à l'étude. L'ampleur des diminutions au cours des mois plus chauds est moins prononcée que les augmentations au cours des mois les plus froids. Les changements les plus importants ont été observés dans les régions plus au nord et on a noté qu'ils augmentaient généralement du sud-ouest au nord-est. On peut supposer que les changements sont devenus plus importants au fil du temps avec des scénarios d'émissions plus élevées (le réchauffement s'accentuant dans les deux cas). Les changements observés ont été prévus en raison du réchauffement des températures qui entraînera un mouvement vers le nord des systèmes météorologiques liés à la pluie verglaçante au cours des mois les plus froids. Au cours des mois plus chauds, les précipitations qui tombaient sous la forme de pluie verglaçante, d'après les données climatiques historiques, pourraient tomber sous forme liquide si le climat se réchauffe.


Diffenbaugh, N.S., Scherer, M. 2011. Observational and model evidence of global emergence of permanent, unprecedented heat in the 20th and 21st centuries. Climatic Change 107:615-624.

Une nouvelle étude indique que, si les concentrations de gaz à effet de serre continuent d'augmenter de la même façon que celles d'un scénario d'émissions du maintien du statu quo de portée moyenne, de nombreuses parties du globe passeront vraisemblablement à nouveau régime de chaleur au cours des quatre prochaines décennies pendant lesquelles la saison chaude la plus fraîche du XXIe siècle est plus chaude que la saison la plus chaude du XXe siècle. Les zones tropicales semblent subir l'émergence la plus immédiate et la plus résistante de chaleur sans précédent.

Une prévision solide associée à la hausse continue des émissions anthropiques de gaz à effet de serre est que la fréquence et l'intensité des événements chauds extrêmes augmenteront. Une étude réalisée par deux scientifiques avec l'Université de Stanford s'est intéressée à un aspect de ce changement prévu : le moment de l'émergence d'un nouveau régime de chaleur dans lequel la nouvelle valeur minimale est plus chaude que la valeur maximale de référence. Pour ce faire, ils ont analysé la température de l'air de surface à partir de l'archive de modèle climatique mondial CMIP3, à l'aide de 52 réalisations au total faites par le biais de 24 modèles qui ont permis des simulations et des projections du climat du XXe siècle d'après le scénario d'émissions A1B dans le Rapport spécial sur les scénarios d'émissions du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évaluation du climat. Ils évaluent trois mesures d'émergence de chaleur intense, calculées séparément pour les périodes juin-juillet-août (JJA) et décembre-janvier-février (DJF) pour un certain nombre de périodes : 1) le pourcentage des saisons plus chaudes par rapport à la valeur maximale de la fin du XXe siècle (1980-1999), 2) le « moment de l'émergence » lorsque le réchauffement moyen d'ensemble supérieur à la valeur maximale de la fin du XXe siècle est supérieur à la dispersion d'ensemble et 3) le moment de la dernière occurrence dans chaque réalisation de modèle d'une saison plus fraîche par rapport à la valeur maximale de la fin du XXe siècle. Dans l'ensemble, ils constatent que les zones tropicales présentent l'émergence la plus immédiate et la plus résistante de chaleur sans précédent. Jusqu'à 70 % des saisons au début de la période du XXIe siècle (2010-2039) dépassent la valeur maximale de la fin du XXe siècle aussi bien pour la période de juin-juillet-août que pour la période de décembre-janvier-février, un pourcentage qui augmente à plus de 90 % pour la plupart des zones tropicales dès la fin du XXIe siècle. Dans d'autres régions, le dépassement est généralement plus important pendant la période de juin-juillet-août que pendant la période de décembre-janvier-février, et est supérieur à 90 % des saisons dans la plupart de l'Afrique extratropicale, du sud de l'Eurasie et de l'ouest de l'Amérique du Nord à la fin du XXIe siècle. La date moyenne (d'après les 52 réalisations) indiquant la dernière occurrence d'une saison plus fraîche que la valeur maximale de la fin du XXe siècle a lieu dès la fin des années 2050 dans la plupart des régions tropicales et de grandes zones de l'Afrique du Nord et du sud de l'Eurasie. Les auteurs pensent que, puisque les émissions réelles de gaz à effet de serre au début du XXIe siècle dépassent celles du scénario d'émissions A1B, ces résultats peuvent être des estimations prudentes de l'émergence de chaleur sans précédent.


Mladjic, B., Sushama, L., Khaliq, M.N., Laprise, R., Caya, D. Roy, R. 2011. Canadian RCM projected changes to extreme precipitation characteristics over Canada. Journal of Climate, le 15 mai 2011, p. 2565-2584.)

Les expériences réalisées à l'aide du Modèle régional du climat du Canada indiquent que, dans la plupart des régions du Canada, on constatera des augmentations dans les quantités de précipitation extrême sur un et plusieurs jours pour une période de récurrence donnée; en effet, un événement en 20 ans, 50 ans ou 100 ans à l'avenir sera associé à des quantités plus importantes de chutes de pluie que ce que l'on observe à l'heure actuelle. Cette augmentation dans les précipitations extrêmes de courte et longue durée a des répercussions sur beaucoup d'activités de gestion de l'eau.

Les événements de précipitation extrême et les répercussions associées, comme les inondations, sont particulièrement préoccupants pour les sociétés en ce qui concerne la planification des changements climatiques futurs étant donné les menaces potentielles qui pèsent sur l'infrastructure, l'environnement et la vie humaine. Une nouvelle étude a récemment été publiée et portait sur les expériences faites avec la quatrième génération du Modèle régional canadien du climat (MRC) en vue de simuler les caractéristiques des extrêmes en matière de précipitation ainsi que leurs changements projetés dans tout le Canada. Les quantités de précipitation maximale sur un et plusieurs jours (c.-à-d. de un à dix jours) pour la période d'avril à septembre (afin de minimiser le risque de mélanger les événements de pluie et de neige) sont étudiées grâce à un ensemble de cinq intégrations d'une durée de 30 ans chacune pour le climat actuel (1961-1990) et le climat futur (2040-2071), en utilisant deux méthodes d'analyse des événements extrêmes (analyse de la fréquence régionale et analyse de la maille de grille). Les changements projetés des niveaux de récurrence (c.-à-d. les changements dans les quantités de chutes de pluie) associés à des périodes de récurrence de 20, 50 et 100 ans pour la période de 2040 à 2071 par rapport à la période de 1961 à 1990 sont dérivés, aussi bien en termes de changement dans le pourcentage qu'en termes de changements absolus. Les résultats de l'analyse à l'échelle régionale, en s'appuyant sur 12 régions climatiques, indiquent une augmentation dans le niveau de récurrence dans un climat futur pour toutes les régions, avec les changements les plus importants observés dans le pourcentage et les changements absolus les plus faibles projetés pour les régions du Nord. En général, des schémas semblables, mais avec des changements plus importants, ont été projetés pour les périodes de récurrence plus longues, bien que ces résultats se soient également révélés moins importants sur le plan statistique. Les analyses à l'échelle de la maille effectuées par l'intermédiaire de l'analyse de la fréquence régionale et de l'analyse de la maille de grille confirment les augmentations projetées dans les quantités de précipitation extrême sur un et plusieurs jours pour la plupart des régions du Canada. Comme prévu, l’analyse réalisée à cette échelle spatiale plus restreinte a mis en évidence un schéma plus complexe de réponse, avec de petites zones où se produisent d'importants changements prévus dans le pourcentage sur le plan des précipitations extrêmes et qui ont lieu dans les régions du Sud et du Nord. L'augmentation des niveaux de récurrence des événements de précipitation extrême de courte et de longue durée aura des répercussions sur la gestion des ressources en eau au cours du siècle à venir. 


Frölicher, T.L. and F. Joos. 2010. Reversible and irreversible impacts of greenhouse gas emissions in multi-century projections with the NCAR global coupled carbon-cycle climate model. Climate Dynamics 35:1439-1459.

Une étude démontre que les répercussions des changements climatiques liées à des émissions d'agents de forçage climatique autres que le CO2 sont en grande partie réversibles, alors que celles des émissions de CO2 du XXIe siècle sont, quant à elles, irréversibles sur une échelle de temps équivalant à la durée de vie de l’être humain. Cette constatation amène les auteurs à laisser entendre que les systèmes d'échange de droits d'émission fondés sur les équivalents en CO2 des différents gaz à effet de serre doivent être remis en question, étant donné la nature fondamentalement différente de la réponse du climat aux émissions anthropiques continues de CO2 par rapport à celles de gaz à effet de serre autres que le CO2.

Un certain nombre d'études publiées à ce jour traite de l'« héritage » des émissions anthropiques de CO2 dans le cadre d'expériences au cours desquelles on interrompt brusquement les émissions afin d'évaluer la réponse du système climatique. La plupart de ces études ont eu recours à des scénarios liés exclusivement au CO2. Elles ont toutes conclu que les températures moyennes mondiales demeurent près de leur maximum au cours du millénaire suivant l'interruption des émissions de CO2 (voir, à titre d'exemple, le résumé de Gillett et al. ci-dessus). Frölicher et Joos ont également étudié l'effet des scénarios d'engagement à éliminer les émissions, mais ceux-ci comprennent tous les scénarios s'appliquant aux émissions de gaz à effet de serre anthropiques (pas seulement ceux liés au CO2), ainsi qu'aux aérosols sulfatés. L'étude a permis d'observer des changements d’échelle pluricentennale (jusqu'en 2500) ayant trait à la température, aux précipitations, à l'élévation du niveau de la mer et à la séquestration géologique et marine du carbone dans un modèle climatique couplé de circulation générale du carbone (NCAR CSM1.4) à la suite de l'interruption des émissions anthropiques soit : 1) en 2000 (émissions historiques) ou 2) en 2100, consécutivement à des scénarios d'émissions élevées (SRES A2) ou faibles (SRES B2) au cours du XXIsiècle. En réponse à ces trois scénarios multi-gaz, la température moyenne à la surface du globe atteint son maximum immédiatement après l’arrêt des émissions, pour ensuite subir une baisse relativement rapide de quelques décennies, après quoi elle se stabilise lentement à un niveau qui demeure tout de même considérablement élevé. Les auteurs indiquent que le forçage du soufre dans leur modèle est peu élevé. Par conséquent, la hausse à court terme de la température moyenne à la surface en raison de l'élimination des effets de refroidissement des aérosols sulfatés, qui est attribuable à l'arrêt des émissions, est faible. La baisse rapide initiale de la température du globe prévue survient par suite de la diminution relativement rapide des concentrations atmosphériques éphémères de gaz à effet de serre autres que le CO2 lorsque les émissions de ces substances sont éliminées. Cette baisse démontre également les avantages relatifs à l'atténuation de l'émission de ces substances. Les répercussions des émissions anthropiques de substances autres que le CO2 sont en grande partie réversibles dans un délai allant de quelques semaines (pour les substances très éphémères, comme les aérosols) à un siècle. Un réchauffement résiduel persistant à long terme survient en réponse aux émissions de CO2. Les modèles démontrent que les émissions de CO2 du XXIe siècle perturbent la température, les précipitations, l'élévation du niveau de la mer et la composition chimique des océans (acidification). Cette perturbation est d’ailleurs irréversible sur une échelle de temps équivalant à la durée de vie de l’être humain, ce qui est conforme aux conclusions d'autres études. En démontrant que les conséquences à long terme des émissions de CO2 du XXIe siècle diffèrent fondamentalement de celles des autres gaz à effet de serre (sauf peut-être de l'hexafluorure de soufre [SF6]), les auteurs soutiennent que l'approche du Protocole de Kyoto qui met les émissions des principaux gaz à effet de serre « dans le même panier » et qui permet des compromis dans les émissions de ces gaz, n'est plus justifiable. Il serait plutôt nécessaire d'élaborer parallèlement des stratégies d'atténuation pour les émissions de CO2 et pour les émissions des autres gaz à effet de serre.


 Gillet, N. P., V.K. Arora, K. Zickfeld, S.J. Marshall and W. J. Merryfield. 2011. Ongoing climate change following a complete cessation of carbon dioxide emissions. Nature Geoscience. Published online January 9. 5pp.

 Les scientifiques d'Environnement Canada montrent que des changements climatiques constants et irréversibles se produisent à l'échelle régionale, et ce, même avec l'élimination des émissions humaines de CO2 des modèles, en raison de la grande longévité atmosphérique du CO2 d'origine anthropique. Suivant une interruption des émissions en 2100, un réchauffement continu de l'océan Austral signifierait que les plateformes de glace flottante de l'Antarctique occidental seraient vulnérables à la fonte à long terme. En outre, une grande partie de son inlandsis serait susceptible de disparaître.

Un nombre croissant d'arguments issus d'études de modélisation démontrent que même si les émissions anthropiques de CO2 devaient cesser soudainement, la température du globe demeurerait élevée pendant des millénaires. Ces résultats renforcent la notion selon laquelle le réchauffement anthropique de la planète causé par les émissions de CO2 est irréversible sur une échelle de temps équivalant à la durée de vie de l’être humain. Une nouvelle étude publiée par des scientifiques du Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique d’Environnement Canada et de l'Université de Calgary nous aide à mieux comprendre les échelles spatiales de changements climatiques irréversibles. Cette étude démontre que non seulement certains des changements climatiques à l'échelle régionale sont effectivement irréversibles, mais qu'ils persistent même lorsque la température du globe se stabilise. Un modèle du système terrestre canadien d'Environnement Canada a été utilisé pour simuler la réponse du système climatique au cours du prochain millénaire à des scénarios théoriques d'émissions de CO2, soit l'interruption immédiate des émissions (au cours de l'année 2010) ou l’interruption des émissions au cours de l'année 2100, après un siècle de « maintien du statu quo » dans la hausse des émissions de CO2. Les résultats indiquent que les températures mondiales se stabilisent presque immédiatement après la fin des émissions et demeurent, au cours du millénaire suivant, à peu près au même niveau que lorsque les émissions ont cessé. Cependant, les réponses varient à l'échelle régionale. À la suite d'une interruption des émissions en 2100, les masses terrestres de l'hémisphère Nord et l’océan Arctique se refroidissent progressivement, puis cet océan se couvre à nouveau de glace. En revanche, l'océan Austral et l'Antarctique continuent de se réchauffer pour atteindre un réchauffement maximal de 9 °C vers l'an 3000 par rapport au climat préindustriel dans certaines zones côtières. Le réchauffement de l'hémisphère Sud et le refroidissement de l’hémisphère Nord entraînent d'autres modifications climatiques, dont certaines, comme la sécheresse constante dans certaines parties de l'Afrique du Nord, accentuent les répercussions néfastes des changements climatiques. La pénétration du réchauffement climatique dans les profondeurs intermédiaires de l'océan Austral ainsi que le réchauffement régional constant mettent en évidence la vulnérabilité à long terme des inlandsis de l'Antarctique à la fonte. 


Kodra, E., K. Steinhaeuser, and A.R. Ganguly. 2011. Persisting cold extremes under 21st-century warming scenarios. Geophysical Research Letters, Vol 38, L08705, doi: 10.1029/2011GL047103.

 La fréquence des périodes de grand froid devrait diminuer à l’échelle du globe, d’ici la fin du présent siècle, même si on s’attend à ce que des épisodes d’intensité et de durée égales ou supérieures à ceux observés actuellement surviennent à l’occasion. En dépit du réchauffement planétaire moyen prévu, la planification des mesures d’adaptation aux futures périodes de chaleur extrême ne devrait pas se faire au détriment de notre préparation aux épisodes de grand froid.

Kodra et al. examinent la probabilité d’épisodes de temps froid de courte durée (d’une journée à quelques semaines) dans les conditions futures de réchauffement planétaire anthropique. Ils se servent des simulations des conditions climatiques futures obtenues à l’aide de neuf modèles climatiques (tous utilisés dans le cadre du RE4 du GIEC) pour le scénario d’émissions « modéré » SRES A1B afin de comparer les épisodes de grand froid de la décennie 2091-2100 à ceux de la période 1991-2000. Trois paramètres des épisodes futurs de grand froid sont examinés : l’intensité (moyenne des trois jours les plus froids [température maximale quotidienne] d’une année donnée); la durée (maximum annuel du nombre de jours de gel consécutifs); la fréquence (nombre total de jours de gel au cours d’une année donnée). La fiabilité des projections de froid extrême est évaluée en comparant les résultats de modèles de prévision a posteriori (pour le passé récent) avec les observations et les évaluations de la mesure dans laquelle les conditions futures établies à l’aide de plusieurs modèles concordent. La plupart des modèles donnent à conclure que, sur une portion importante de la masse terrestre, on peut s’attendre à 1 ou 2 épisodes d’intensité supérieure et à 1 épisode de durée plus longue que les valeurs moyennes établies pour la période 1991-2000, d’ici la dernière décennie du XXIe siècle. Malgré les variations observées de l’intensité et de la durée des épisodes de grand froid par région et par modèle, la concordance est bonne à l’échelle des continents ainsi que pour certaines régions. Comme l’ont déjà indiqué les études antérieures, les épisodes de grand froid devraient être moins fréquents, en moyenne, d’ici la fin du XXIe siècle, qu’à la fin du XXe siècle. Les auteurs concluent que la planification des mesures d’adaptation à une augmentation de la fréquence des épisodes de chaleur extrême dans des conditions climatiques plus chaudes ne devrait pas se faire au détriment de notre préparation aux épisodes de grand froid. 


Lang, C. and D.W. Waugh. 2011. Impact of climate change on the frequency of Northern Hemisphere cyclones. Journal of Geophysical Research, Vol 116, D04103, doi: 10.1029/2010JD014300.

 Les simulations par modèles climatiques révèlent des tendances faibles et contradictoires en ce qui concerne les prévisions de la fréquence des cyclones extratropicaux de l’hémisphère Nord en été. Ce résultat diffère de celui qui a été obtenu pour les cyclones extratropicaux de l’hémisphère Nord en hiver, dont le nombre devrait diminuer de façon uniforme.

Bon nombre d’études ont examiné l’incidence du changement climatique prévu sur la fréquence, la force et l’emplacement des cyclones de latitudes moyennes dans l’hémisphère Nord. Ces études ont été centrées sur les mois d’hiver et ont toutes prévu une diminution du nombre moyen de tempêtes extratropicales dans l’hémisphère Nord. Lang et Waugh évaluent les résultats des modèles climatiques pour déceler de possibles changements dans la fréquence prévue des cyclones extratropicaux (de 30 à 90N) en été dans l’hémisphère Nord. La fréquence des cyclones extratropicaux de surface a été calculée pour des simulations par modèles climatiques (16 modèles issus de l’ensemble de données multimodèle de la phase 3 du projet d’intercomparaison de modèles couplés) de la pression moyenne quotidienne au niveau de la mer, pour une partie du XXe siècle (de 1960 à 2000) et pour trois scénarios d’émissions de GES (SRES B1, A1B et A2 du GIEC). Au cours de la période de 1960 à 2000, la moyenne multimodèle des fréquences et des répartitions spatiales des cyclones extratropicaux correspond raisonnablement bien aux observations (données de réanalyse) et aux études précédentes (ce qui indique que les simulations devraient offrir une évaluation raisonnable des conditions dans l’avenir). Par contre, contrairement aux résultats obtenus pour les cyclones d’hiver, il n’y a pas d’uniformité des tendances pour les cyclones d’été entre les modèles; c’est pourquoi aucune tendance significative n’a pu être établie en ce qui concerne la moyenne multimodèle. La tendance multimodèle associée à l’intensité des cyclones extratropicaux en été est également faible et non significative. À plus petite échelle, certaines régions affichent des tendances semblables quant à la fréquence des cyclones en été pour la plupart des modèles (et la tendance de la moyenne multimodèle est significative), mais une plage étendue de l’ampleur réelle des tendances persiste. Les auteurs ont conclu que l’absence d’un signal cohérent et robuste entre les modèles indique qu’il importe d’user de prudence au moment d’interpréter les changements prévus dans les systèmes climatiques d’été, particulièrement s’ils sont fondés sur un seul modèle. 


Perrie, W., Y. Yonghong, and W. Zhang. 2010. On the impacts of climate change and the upper ocean on midlatitude northwest Atlantic landfalling cyclones. Journal of Geophysical Research, Vol 115, D23110, doi: 10.1029/2009JD013535.

 Les effets des changements climatiques sur les aspects des cyclones de latitude moyenne dans l'Atlantique Nord qui touchent terre en Amérique du Nord en automne ont été étudiés. Dans les simulations futures, ces cyclones qui touchent terre semblent un peu moins intenses et leur trajectoire a tendance à dévier légèrement vers le nord par rapport à celle qu'ils empruntent à l'heure actuelle.

 Les cyclones extratropicaux de forte intensité sont souvent accompagnés de vents forts, de précipitations abondantes et d'inondations. Ceux qui touchent terre en Amérique du Nord entraînent souvent des répercussions importantes sur le plan tant économique que social. Perrie et ses collaborateurs ont étudié l'influence des changements climatiques sur les tempêtes qui surviennent dans les latitudes moyennes de l'Atlantique Nord et touchent terre en Amérique du Nord durant l’automne, période durant laquelle la fréquence des cyclones extratropicaux est très élevée dans la zone nord-ouest de l'Atlantique. Des simulations à haute résolution de tempêtes automnales sont élaborées au moyen d'un système de modélisation à couplage atmosphère-océan à mésoéchelle. Les conditions limitrophes de ces simulations sont obtenues à partir de données issues d'un scénario climatique de la deuxième génération d’un modèle canadien, le modèle couplé climatique global (MCCG2), à la suite du scénario IS92a du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (réchauffement au-dessus de l'Atlantique Nord de l'ordre de 2 oC prévu pour cette période dans le contexte du scénario de maintien du statu quo). Des moyennes (obtenues à partir des ensembles de tempêtes produites par les modèles) de tempêtes automnales touchant terre à l'époque actuelle (de 1975 à1994) et dans un scénario futur ont été comparées sur le plan de l'intensité, de la trajectoire et de la structure verticale. Les auteurs constatent que, dans le scénario futur, les tempêtes touchant terre sont plus faibles que les tempêtes actuelles en ce qui a trait au niveau minimal de pression au niveau de la mer et à la vitesse des vents. Les auteurs expliquent que même si le réchauffement climatique intensifie les tempêtes, cette tendance est contrebalancée par un refroidissement dynamique modeste au centre de la tempête qui est associé à un mouvement ascendant accru. Les trajectoires futures des tempêtes automnales touchant terre (au sud de la latitude 50o N) indiquent aussi une légère tendance à se déplacer vers le pôle (100-200 km) en direction des côtes de l'Amérique du Nord (ce qui est conforme aux résultats du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat). 


Radic, V. and R. Hock. 2011. Regionally differentiated contribution of mountain glaciers and ice caps to future sea-level rise. Nature Geoscience Vol 4:2:91-94.

Les nouvelles projections relatives aux pertes des glaciers et des calottes glaciaires du monde au cours du XXIe siècle révèlent que l'Antarctique, l'Arctique canadien, l'Alaska et Svalbard contribuent le plus à l'élévation du niveau de la mer à l'échelle planétaire étant donné la quantité importante de glace dans ces régions. Les Alpes européennes et la Nouvelle-Zélande sont considérées comme les régions les plus susceptibles de perdre leurs glaciers. Toutefois, en raison de la faible quantité de glace dans ces régions, leur contribution à l'élévation du niveau de la mer est insignifiante, bien que les répercussions sur les ressources régionales en eau soient graves.

Au cours des dernières décennies, le retrait de glaciers et de calottes glaciaires a contribué à environ un quart de l'élévation du niveau de la mer observée à l'échelle planétaire, et il est prévu que cette source continuera d'avoir un effet important sur l'élévation du niveau de la mer au cours du prochain siècle. Étant donné que les renseignements actuels concernant la situation des glaciers de la planète sont incomplets et qu'il existe des divergences dans les projections actuelles relatives à la perte de masse des glaciers de montagne et des calottes glaciaires, il y a encore beaucoup d'incertitudes quant à l'ampleur de la contribution de ces sources à l'élévation du niveau de la mer au cours du présent siècle. Radic et Hock se servent d'une nouvelle approche de modélisation qui intègre les données sur chaque glacier et chaque calotte glaciaire fournies dans l'Inventaire mondial des glaciers (WGI-XF) et utilisent également des projections relatives aux futurs changements climatiques (en fonction du scénario A1B du Rapport spécial sur les scénarios d'émissions du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) provenant de dix modèles climatiques globaux afin de fournir des estimations à jour de la contribution des glaciers et des calottes glaciaires, par région, à l'élévation du niveau de la mer à l'échelle planétaire au cours du prochain siècle. Ils constatent que toutes les projections pour le XXIe siècle révèlent d'importantes pertes de volume des glaciers de montagne et des calottes glaciaires, bien que l'ampleur de ces pertes dépende du modèle climatique choisi. La perte de volume mondiale moyenne multi-modèles entraîne une élévation du niveau de la mer approximative de 0,124 ±0,037 m d'ici 2100 (ce qui est conforme aux projections du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat fondées sur plusieurs scénarios d'émission). Les changements du volume en pourcentage variaient considérablement entre 19 régions différentes, les moyennes multi-modèles indiquant que le Groenland (8 ±4 %) et les hautes chaînes montagneuses d'Asie (10 ±16 %) connaîtraient les plus petites pertes et que les Alpes européennes (75 ±15 %) et la Nouvelle-Zélande (72 ±7 %) connaîtraient les plus grandes pertes. Malgré les importantes pertes relatives de ces deux dernières régions, leur contribution à l'élévation du niveau de la mer au cours du prochain siècle est insignifiante étant donné leur faible quantité totale de glace. Les régions qui contribueront le plus à l'élévation du niveau de la mer à l'échelle planétaire d'ici 2100 sont l'Arctique canadien (augmentation équivalente du niveau de la mer de 0,027 ± 0,012 m), l'Alaska (augmentation équivalente du niveau de la mer de 0,026 ±0,007 m), l'Antarctique (augmentation équivalente du niveau de la mer de 0,021 ±0,012 m) et Svalbard (augmentation équivalente du niveau de la mer de 0,014 ±0,004 m). Les auteurs soulignent que leur projection de l'élévation du niveau de la mer causée par la déperdition des glaciers est probablement basse étant donné que le modèle de bilan de masse surfacique qu'ils ont utilisé ne tenait pas compte de la perte de masse par la fragmentation des icebergs, qui est considérée comme une cause importante des pertes de masse de glace provenant des glaciers qui aboutissent dans l'eau de mer.


Schaefer, K., T. Zhang, L. Bruhwiler, and A.P. Barret. 2011. Amount and timing of permafrost carbon release in response to climate warming. Tellus, Vol, 63B p. 165-180 doi:10.1111/j.1600-0889.2011.00527.x.

 Selon les projections correspondant au scénario de « maintien du statu quo », la superficie de la zone de pergélisol de l’hémisphère Nord devrait diminuer de 29 à 59 % d’ici 2200, et rejeter dans l’atmosphère une masse de carbone de 190 ± 64 Gt. Un tel rejet correspond à une augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère d’environ 87 ± 29 ppm.

Selon les estimations, les zones de pergélisol de l’hémisphère nord (où la température du sol est égale ou inférieure au point de congélation pendant au moins deux années consécutives) renfermeraient 1 672 gigatonnes de carbone (GtC). L’observation récente d’une dégradation de vastes superficies du pergélisol dans l’hémisphère nord semble indiquer que l’augmentation des températures mondiales risque de provoquer la fonte du pergélisol et le rejet dans l’atmosphère d’une partie de ce carbone captif, ce qui contribuerait à accroître l’effet de réchauffement (rétroaction positive). Schaefer et al. examinent les incidences de l’évolution du climat sur l’intensité et le calendrier des rétroactions possibles du carbone emprisonné dans le pergélisol. Ils utilisent des simulations effectuées à l’aide de trois modèles climatiques pour le scénario d’émissions A1B du GIEC (un scénario « modéré ») afin d’obtenir des projections du cycle du carbone terrestre (modèle de la surface du sol) pour la période 1973-2200 dans les régions de pergélisol et de pergélisol discontinu situées au nord du 45e parallèle. Les modèles prévoient que, d’ici 2200, la superficie de la zone de pergélisol diminuera de 29 à 59 %, et que la profondeur de la couche active augmentera en moyenne de 53 à 97 cm (autrement dit, l’épaisseur de la couche superficielle du sol qui fond de manière saisonnière sera plus importante). Le flux cumulé de carbone du pergélisol vers l’atmosphère devrait, d’ici 2200, atteindre 190 ± 64 GtC (ce qui équivaut à une hausse de la concentration atmosphérique du CO2 d’environ 87 ± 29 ppm). Étant donné la lenteur de la décomposition microbienne à ces latitudes, on s’attend à un décalage d’environ 70 à 100 ans entre le début du réchauffement et la hausse prévue de la teneur en CO2 de l’atmosphère. Les auteurs signalent que leurs calculs risquent de sous-estimer la réalité puisque leur méthode de modélisation ne tient pas compte de l’amplification du réchauffement attribuable à la rétroaction du carbone dans le pergélisol, ni de certaines régions de pergélisol discontinu ni des émissions de méthane provenant des milieux humides. Les résultats donnent à conclure que l’Arctique passera de l’état de puits de carbone à celui de source de carbone d’ici le milieu des années 2020, neutralisant de ce fait jusqu’à 42-88 % de l’effet de puits de carbone de la totalité des superficies terrestres du monde. Les auteurs concluent qu’étant donné que le rejet de carbone dû à la fonte et à la dégradation du pergélisol est irréversible, il devrait être pris en compte dans l’établissement des cibles d’émissions pour les combustibles fossiles en fonction de certaines concentrations atmosphériques de CO2. 


Tietsche, S., D. Notz, J.H. Jungclaus, and J. Marotzke. 2011. Recovery mechanisms of Arctic summer sea ice. Geophysical Research Letters, Vol 38, L20707, doi:10.1029/2010GL045698. 

Les points de basculement dans la glace de mer arctique font l'objet d'une évaluation au moyen de simulations de la réaction de l'étendue de la glace de mer dans l'Arctique aux étés périodiques sans glace au cours du XXIe siècle. Il est prévu que l'étendue de la glace de mer en été se rétablira rapidement (normalement dans un délai de deux ans). Cela laisse entendre que, même si la glace de mer continue à diminuer au cours du présent siècle, une période irrégulière sans glace au cours d'un seul été n'est pas irréversible. Toutefois, à long terme, en raison du réchauffement continu dans la région arctique, la disparition de la glace de mer en été est prévue. 

L'étendue de la glace de mer en été a diminué rapidement au cours des dernières années. Des études antérieures semblent indiquer que, parce que la rétroaction positive de l'albédo de la glace (qui est attribuable au fait que l'eau libre absorbe plus le rayonnement solaire que la glace) accroît le réchauffement et la fonte des glaces connexe, il peut y avoir un point de basculement au-delà duquel l'étendue de la glace de mer ne se rétablit pas. Tietsche et al. utilisent un modèle de circulation générale couplé atmosphère-océan (AOGCM; ECHAM5/MPIOM) et un modèle des glaces de mer afin d'évaluer si les pertes rapides de la couverture de la glace de mer en été peuvent en soi provoquer un changement irréversible de l'étendue de la glace de mer dans l'Arctique. Le bilan énergétique de l'Arctique est examiné afin d'évaluer les importants mécanismes de rétablissement de la glace de mer pouvant contrebalancer l'effet de l'albédo de glace à la suite de pertes rapides de glace. Des pertes rapides entières de la glace de mer au début de l'été (la plus importante rétroaction de l'albédo de la glace qui soit) sont intégrées artificiellement tous les vingt ans dans les projections modélisées (AOGCM) du climat du XXIe siècle qui se fondent sur le scénario d'émission A1B du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. Les auteurs soulignent que, dans les simulations « normales » réalisées à l'aide de ce scénario, le modèle ECHAM5/MPIOM révèle une hausse d'environ 10 oC de la température moyenne de l'air à la surface dans l’Arctique à compter des années 1900 jusqu'aux années 2090, ainsi qu'une tendance continue de la réduction de l'étendue de glace de mer en été, des périodes sans glace se manifestant après l'année 2070. Les résultats indiquent que, en réponse aux périodes imposées sans glace au début de l'été, l’étendue de la glace en été se rétablit rapidement (normalement dans un délai de deux ans) malgré le réchauffement climatique actuel. Par la suite, dans le scénario A1B, un déclin plus linéaire se poursuit en réponse au réchauffement continu dans la région arctique. Cette tendance se répète après avoir imposé artificiellement chaque période estivale sans glace. L'analyse du bilan énergétique de l'Arctique révèle que, lors des perturbations simulées où il y a des périodes sans glace, la surface de l'eau libre absorbe rapidement la chaleur au cours du premier été. Toutefois, les eaux libres de glace entraînent une perte de chaleur accrue dans l'atmosphère pendant l'automne et l'hiver suivants, période où la couverture de glace de mer isolante est anormalement mince. La chaleur superflue dans l'atmosphère quitte la région arctique grâce à l'émission accrue de grandes longueurs d'onde dans la partie supérieure de l'atmosphère. Par conséquent, l'océan a le temps de se refroidir suffisamment pour favoriser le rétablissement de la glace. Les auteurs concluent qu'il est peu probable qu'un point de basculement soit atteint au cours du XXIe siècle alors que l'étendue de la glace de mer en été continue de diminuer en réponse aux augmentations prévues des températures mondiales.

Par conséquent, l'océan a le temps de se refroidir suffisamment pour favoriser la formation de la glace.

 

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