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Études de Systèmes Climatiques 2006 - 2008

Allan, R., et B. J. Soden, « Atmospheric warming and the amplification of precipitation extremes », dans Science vol. 321, le 12 septembre, p.1481-1484.
Dans les modèles climatiques, les variations relatives aux extrêmes de précipitations prévues dans l'avenir en raison du réchauffement du globe ont peut être été sous estimées.
Dans le cadre d'une étude récente, des chercheurs ont comparé les précipitations quotidiennes observées par satellite entre 1988 et 2004 aux résultats transmis par un certain nombre de modèles climatiques. Les auteurs ont utilisé ces données pour analyser la façon dont les précipitations tropicales réagissent aux changements naturels subis par la température de surface et le contenu de l'atmosphère en vapeur d'eau, représentés ici par la variabilité de l'El Niño oscillation australe ou ENSO. Les résultats (livrés à la fois par les observations par satellite et par les simulations de modèle) révèlent que, pour le climat actuel, a un lien direct entre le réchauffement climatique - événements El Niño - et l'augmentation des épisodes de pluie abondante (90è centile). Cependant, bien que du point de vue qualitatif, les simulations de modèle reproduisent le comportement observé, le taux d'accroissement des épisodes de pluie très abondante qu'elles transmettent est plus faible que ce qui est observé. Par ailleurs, toujours selon les résultats de l'étude, tandis que les observations par satellite indiquent qu'il n'y a aucune corrélation entre la fréquence d'épisodes de pluie de faible intensité (en dessous du 30è centile) et la fréquence des précipitations très abondantes (de 1 à 5 % plus intenses), les simulations de modèle indiquent tout le contraire. Pour examiner les conséquences de cette divergence dans les résultats, les auteurs ont appliqué aux périodes allant de 2001 à 2005 et de 2101 à 2105 le modèle climatique du GFDL entièrement couplé CM2.1, forcé par le scénario d'émission A1B. Ils se sont alors aperçus que la réaction simulée (climat futur) s'illustre par une fréquence accrue de précipitations très abondantes et modérées, plutôt que de précipitations de faible intensité et abondantes. Toutefois, dans leur réponse au réchauffement, les précipitations les plus abondantes sont moins élevées que ce qui était prévu compte tenu de la relation thermodynamique bien connue (équation de Clausius Clapeyron) et en comparaison des simulations effectuées aujourd'hui. De l'avis des auteurs, si, dans les simulations de modèles, on a sous estimé la réponse des précipitations les plus abondantes au réchauffement, cela signifie que l'on sous évalue peut être aussi les épisodes de précipitations extrêmes qui se produiront en raison du réchauffement du globe.

Archer, D. et V. Brovkin. « The millennial atmospheric lifetime of anthropogenic CO2 » dans Climatic Change, 2008, no 90, p. 283-297.
Des modèles scientifiques permettent de montrer qu'une part importante du dioxyde de carbone (CO2) reste dans l'atmosphère pendant des milliers d'années. Les répercussions des changements climatiques dureront donc bien plus longtemps que ce que beaucoup de gens pensent.
Dans cet article, Archer et Brovkin cherchent à réfuter ce que le public et le milieu scientifique croient généralement, selon eux, soit que le CO2 anthropique ne restera pas dans l'atmosphère plus de quelque 200 ans et que les répercussions des changements climatiques ne persisteront que pour quelques centaines d'années. L'origine de cette idée fausse peut résider dans la simplification exagérée du cycle de carbone dans les modèles climatiques selon lesquels le CO2 absorbé par l'océan subit une seule décomposition exponentielle qui permet une absorption complète au bout de 100 ans. Archer et Brovkin passent en revue des études publiées récemment à l'aide de modèles de cycles de carbone à long terme selon lesquels on tient compte des échanges de CO2 effectués entre l'océan (sa surface, sa couche profonde et ses sédiments abyssaux) et l'atmosphère sur des milliers d'années. Malgré le fait que les modèles utilisés dans les études examinées étaient très différents les uns des autres, les résultats des modèles se ressemblaient fortement. On a observé des concentrations de CO2 atteindre un point culminant puis diminuer progressivement sur une période qui va de plusieurs centaines d'années à des milliers d'années. Une part importante du CO2 dégagé, soit de 20 à 60 % selon les modèles, reste dans l'atmosphère pendant au moins 1 000 ans. Selon ces modèles, on s'entend pour dire qu'une part considérable du CO2 émis reste dans l'atmosphère pendant plusieurs milliers d'années. Cette fraction augmente avec l'augmentation des quantités de CO2 émises car la capacité d'absorption du CO2 des océans diminue avec l'augmentation du CO2 atmosphérique. En tenant compte de ces résultats et en supposant une sensibilité du climat de 3° C lorsqu'on double le CO2 atmosphérique, 90 % du réchauffement d'équilibre au moment où la concentration de CO2 est maximale et en négligeant d'autres gaz à effet de serre (GES) anthropiques, les auteurs calculent qu'il faudrait maintenir la concentration de CO2 atmosphérique sous la barre de 490 partie par million (ppm) afin de tenir le réchauffement climatique à moins de 2° C. Cela correspond à un niveau maximal autorisé total de 700 gigatonnes au total (1 Gt = un milliard de tonnes) de carbone, dont 300 Gt ont déjà été émises par les êtres humains. Ils ont aussi fait remarquer que le réchauffement que nous connaissons jusqu'ici ne constitue que 60 % du réchauffement d'équilibre attendu pour la valeur du CO2 atmosphérique d'aujourd'hui. Étant donné la longévité du CO2 dans l'atmosphère, les répercussions sur les composantes du système climatique qui répondent plus lentement, telles que les nappes glaciaires et le niveau de la mer, seront plus importantes avec le temps.

Arzel, O., T. Fichefet et H. Goosse. 2006. Sea ice evolution over the 20th and 21st centuries as simulated by current AOGCMs. Ocean Modelling 12 pp 401-415 doi:10.1016/j.ocemod.2005.08.002.
Cet article présente les résultats concernant la glace de mer issus d'un nouvel ensemble de simulations effectuées à l'aide de plus d'une douzaine de modèles du climat du globe (dont le modèle canadien CGCM3.1) à l'intention du quatrième Rapport d'évaluation du GIEC. La moyenne multi-modèles de l'extension de la glace de mer en mars (maximum) et en septembre (minimum) concorde raisonnablement bien avec les observations pour les deux hémisphères, mais les modèles présentent des différences substantielles. La tendance de la moyenne multi-modèles de la glace de mer pour l'HN (période de 1981 à 2000) est elle aussi proche des tendances observées (-2,15 x 105 km2 par décennie vs -2.4 x 105 km2 par décennie). Dans l'HS, la plupart des modèles montrent une réduction de l'étendue de la glace de mer, alors que les observations en indiquent un léger accroissement au cours de la période. Cette différence n'est pas encore comprise et, de toute évidence, les modèles ont encore de la difficulté à reproduire le comportement de la glace de mer dans l'HS. Les projections de changement climatique (basées sur le scénario SRES AIB du GIEC) indiquent que la réduction de la glace de mer se poursuivra au XXIe siècle, et la moitié des modèles donnent des conditions libres de glace en été dans l'Arctique d'ici la fin du siècle.

Bond-Lamberty, B., S.D. Peckham, D.E. Ahl et S.T. Gower. « Fire as the dominant driver of central Canadian boreal forest carbon balance », Nature, vol. 450, 1er novembre 2007, p. 89-93.
Une vaste proportion de la région occupée par la forêt boréale canadienne s'est avérée constituer une faible source de carbone au cours des 60 dernières années. Au cours de cette période, les modifications observées au niveau du bilan de carbone semblent découler principalement des changements occasionnés par les perturbations causées par le feu.
Une analyse des modifications observées au niveau du bilan de carbone durant la période allant de 1948 à 2005 dans cette région du Canada, effectuée dans le cadre de l'Étude de l'atmosphère et des écosystèmes boréaux (BOREAS), a fait dernièrement l'objet d'une publication dans la revue Nature. Les auteurs ont utilisés le modèle de traitement Biome-BGC qui, selon leurs observations, avait déjà été largement validé dans des travaux antérieurs. La simulation s'est amorcée à partir de l'hypothèse que le paysage boréale était un petit puits de carbone en 1948, une hypothèse soutenue dans d'autres recherches. L'expérience de simulation visait à étudier les effets du climat, des concentrations de dioxyde de carbone et des perturbations causées par le feu sur la production nette du biome, la production primaire nette et la dominance végétale dans la région de 100 000 hectares à l'étude. La simulation a montré que la région aurait perdu, en moyenne, 423 g de C par m2 (environ 245 Tg de carbone pour toute la région) sur la période de 58 ans (environ 2 % du carbone contenu dans le sol) relative à ce qui se serait produit si les conditions en vigueur au milieu du siècle étaient restées les mêmes. L'effet d'une concentration accrue de CO2 atmosphérique était positive lorsque les effets des perturbations et du climat étaient négatives. Il a été démontré que le bilan de carbone de cette région était conditionné par les perturbations causées par le feu, les changements climatiques influant sur la variabilité mais non sur le bilan de carbone moyen du paysage (les changements des précipitations exerçant une plus grande influence que les changements de température). Ils ont également montré un glissement dans la dominance des types de végétation, les arbres à feuilles caduques et les mousses augmentant leur production, tandis que la production des conifères déclinait et que les plus vieux arbres brûlaient à une fréquence accrue. Dans l'ensemble, les auteurs ont conclu que, à ce jour, les variations du bilan de carbone du paysage ont en grande partie été conditionnées par une fréquence accrue des feux de forêt et que les effets écophysiologiques du changement climatique n'étaient pas encore perceptibles.

Bony, Sandrine, et al. (1er août 2006). How Well Do We Understand and Evaluate Climate Change Feedback Processes? Journal of Climate, 19(15):3445-3482.
Bony et al. examinent la littérature sur quatre rétroactions physiques identifiées comme les plus importantes pour les sorties des MCG. Ce travail est fait dans le contexte de l'incertitude entraînée par les différences entre les MCG en ce qui concerne l'effet de ces rétroactions et se concentre sur la littérature publiée depuis le troisième Rapport d'évaluation du GIEC, paru en 2001. Les quatre rétroactions font intervenir la vapeur d'eau, les effets de l'albédo de la cryosphère (glace et neige), les gradients de la troposphère et les nuages. Sur les quatre, les rétroactions des nuages sont jugées présenter la plus large plage d'estimations entre les divers MCG. Les rétroactions combinées vapeur d'eau-gradients sont considérées comme relativement stables d'un modèle à l'autre, et donc bien comprises. Les rétroactions de la cryosphère restent relativement incertaines. Les auteurs font la généralisation que les études récentes ont aidé à mieux comprendre les rétroactions et les raisons pour lesquelles elles diffèrent d'un MCG à l'autre. De plus, ils indiquent que des améliorations ultérieures pourront, espère-t-on, conduire à des progrès pour rétrécir dans l'avenir la plage des estimations de la sensibilité du climat.

Dakos, V., M. Scheffer, E. H. van Nes, V. Brovkin, V. Petoukhov et H. Held., « Slowing down as an early signal for abrupt climate change », PNAS, vol. 105 no 38, p. 2008, 14308-14312.
Un signal d'alerte rapide pour les changements climatiques brusques : une étude démontre que par le passé, les variations brusques étaient toujours précédées d'un ralentissement des fluctuations climatiques.
Dans l'avenir, les variations climatiques brusques devraient faire partie des discussions sur les changements climatiques, étant donné qu'elles provoqueront probablement d'importantes perturbations. Les variations climatiques brusques se sont produites à plusieurs reprises dans le passé. En Afrique du Nord, par exemple, il y a environ 5 000 ans, la savane s'est brusquement transformée en désert. Bien que les scientifiques ne soient pas encore capables de prédire le moment où des variations brusques vont se produire, ils peuvent toutefois s'appuyer sur une base théorique pour renforcer la capacité de prédiction. Dans le cadre de cette étude, les auteurs ont analysé des séries temporelles s'articulant autour de huit variations climatiques brusques reconstruites à partir de dossiers géologiques. Ils avaient pour but d'explorer la théorie selon laquelle le ralentissement est une propriété universelle des systèmes qui subissent des changements graduels et se rapprochent d'un point de basculement. Les résultats révèlent qu'en effet, toutes les variations climatiques brusques sont précédées d'un ralentissement des fluctuations climatiques et que celui ci s'amorce bien avant que le basculement ne se produise. Comme les auteurs voulaient qu'une telle information serve de signal d'alarme pour les changements climatiques futurs, pour détecter les ralentissements, ils n'ont utilisé que les données tirées de dossiers consignés avant le basculement. Ils se sont alors aperçus que bien qu'il ait des divergences dans le ralentissement subi par le système, vu qu'un ralentissement se produit dans tous les cas, cela signifie qu'il ne s'agit probablement pas d'une manifestation aléatoire. Ensuite, usant de leur propre méthode, les auteurs ont analysé les résultats d'une simulation effectuée à partir de modèles climatiques progressivement orientés vers des seuils connus, établis pour trois variations climatiques brusques survenues dans le passé : la transition vers une Terre glacière, la diminution de la circulation thermohaline et la désertification de l'Afrique du Nord. Dans tous les cas, ils ont détecté une hausse du ralentissement du système comparable à celle qui est consignée dans les dossiers géologiques. Les auteurs proposent ces résultats à titre de preuve indépendante, distincte des approches fondées sur les modèles qui étayent l'existence de points de basculement dans le système climatique. Selon eux, ces résultats permettent de prédire l'imminence d'un point de basculement, mais ils soulignent que le ralentissement du système ne peut se produire que si ce dernier se dirige progressivement vers un seuil. Les systèmes qui subissent des perturbations importantes soudaines ne manifesteront pas ce comportement. Selon les auteurs, ces résultats pourraient servir à la conception de structures d'alerte rapide pour tout un éventail de systèmes complexes pour lesquels on présume l'existence de points de basculement critiques.

Delworth, Thomas L., et Keith W. Dixon (2006) Have anthropogenic aerosols delayed a greenhouse gas-induced weakening of the North-Atlantic thermohaline circulation? GRL vol.33, L02606,doi:10.1029/2005GL024980,2006.
Avec un ensemble de simulations utilisant le nouveau modèle du climat couplé océan-atmosphère CM2.1 du GFDL, les auteurs examinent l'impact de divers facteurs de forçage du climat sur l'évolution de la circulation thermohaline (CTH) au cours des 20e et 21e siècles. Ils effectuent des simulations d'ensemble avec plusieurs sous-groupes de facteurs de forçage, dont des expériences qui isolent les effets des émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols, pour déterminer lesquels interviennent le plus dans l'affaiblissement de la CTH. Ils ont constaté qu'il n'y avait eu pas de baisse statistiquement significative de la CTH sur la période 1860 à 2000. Cet état de choses est imputable à la compensation entre le forçage des GES, qui entraîne un affaiblissement de la CTH quand il agit seul, et le forçage des aérosols anthropiques (sulfates + carbone noir et organique) qui tend à renforcer la CTH. C'est pourquoi, au 20e siècle, les aérosols ont retardé de plusieurs décennies (40 ans selon leur modèle) l'affaiblissement de la CTH induit par les GES, mais la situation pourrait être temporaire. Les auteurs observent également une baisse significative de la CTH sur plusieurs décennies du 21e siècle, mais pas d'indication d'une interruption complète. À ce point, les effets de l'augmentation des GES dépassent ceux des aérosols.

Elsner, J.B. et T.H. Jagger. United States and Caribbean tropical cyclone activity related to the solar cycle. GRL volume 35, LI8705, doi :10,1029/2008GL034431, 2008.
Bien que l'activité des cyclones tropicaux semble prendre de l'ampleur en raison de la hausse des températures en surface, les variations du rayonnement ultraviolet pénétrant notre atmosphère dues au cycle naturel des taches solaires pourraient influencer l'intensité et la fréquence des cyclones.
En moyenne, les cyclones tropicaux de l'Atlantique, qu'ils soient tempête tropicale ou ouragan, semblent gagner en puissance en raison de la hausse des températures en surface des océans de la région des Caraïbes. Parallèlement, leur intensité potentielle est inversement proportionnelle aux températures au sommet des nuages de convection de la basse stratosphère : étant donné que les températures plus élevées limitent la convection, une basse stratosphère ou une haute troposphère plus froide augmente le potentiel d'intensité des tempêtes tropicales, et vice-versa. Les auteurs de cette étude ont examiné la relation entre le cycle solaire et l'intensité des cyclones tropicaux de la région des Caraïbes et du golfe du Mexique à l'aide d'un modèle saisonnier. Ils ont découvert que, lors de l'apogée du cycle solaire, la basse stratosphère se réchauffe parce qu'elle absorbe davantage de rayons ultraviolets pour la production d'ozone. Ce réchauffement limite la croissance et l'intensification des cyclones tropicaux. Les auteurs ont également remarqué que l'activité solaire semble exercer une influence particulière sur les ouragans, phénomène qui expliquerait en bonne partie la différence notée d'une année à l'autre en ce qui concerne la fréquence de ces tempêtes le long de la côte américaine. Les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre le lien entre le réchauffement climatique et la variabilité de l'activité des cyclones tropicaux.

Gameda, S., B. Qian, C.A. Campbell et R.L. Desjardins. 2007. Climatic trends associated with summer fallow in the Canadian Prairies. Agricultural and Forest Meteorology 141:170-185.
Une étude d'Agriculture Canada indique que l'évolution des pratiques d'utilisation des terres dans l'ouest du Canada a directement affecté les climats locaux.
Au début du XXe siècle, les agriculteurs de l'ouest du Canada ont commencé à laisser une fraction significative de leurs terres cultivées en jachère (c. à d. sans cultures) afin de conserver l'humidité du sol pour en améliorer la résistance à la sécheresse dans les années de production subséquentes. Cependant, entre 1975 et 2001, de meilleurs pratiques de gestion des terres ont permis de réduire de plus de 50 % la superficie totale de jachère. Des études du climat régional visant la même période indiquent que les températures maximales quotidiennes, l'amplitude thermique quotidienne et la quantité de rayonnement solaire incident ont baissé sur la période de la mi-juin à juillet. Il s'agit de la période où le feuillage des cultures augmente beaucoup et où les plantes transpirent aussi beaucoup. Les auteurs avancent que les tendances climatiques observées, qui sont opposées à celles qu'on attendrait dans des climats plus chauds, sont probablement liées à la conversion à grande échelle de terres de jachère en champs productifs, ce qui influe à la fois sur l'albédo local et sur l'évapotranspiration.

Hale, R.C., K.P. Gallo et T.R. Loveland, « Influences of specific land use/land cover conversions on climatological normals of near-surface temperatures », dans J. of Geophys. Res. No 113, 2008, D14113, doi:10.1029/2007JD009548.
Dans un sous ensemble de stations américaines pour lesquelles on disposait de renseignements sur les changements apportés à l'utilisation des terres et au couvert végétal, les caractéristiques d'utilisation des terres et du couvert végétal sont exposées pour expliquer la moitié des variations des températures minimales, mais il s'avère qu'elles n'ont eu qu'une faible incidence sur les températures maximales. Les autres variations dans les tendances de température sont associées à d'autres facteurs climatologiques.
La variation des températures au voisinage de la surface peut avoir plus d'une cause et procéder, par exemple, de la modification des caractéristiques d'utilisation des terres et du couvert végétal. Ainsi, si des terres autrefois utilisées à des fins agricoles sont transformées en terres urbaines, cela peut influer sur les températures avoisinantes puisque les rayons solaires ne sont plus captés ou réfléchis à la surface de la même manière. Dans le cadre d'une étude américaine axée sur des secteurs que les É. U. analysent dans le cadre du Land Cover Trends Project, des chercheurs ont tenté de quantifier la mesure dans laquelle la température pourrait changer en fonction de la modification des caractéristiques d'utilisation des terres et du couvert végétal. Pour ce faire, ils ont choisi l'ensemble de données de réanalyse du NCEP NCAR que l'on prélève depuis 50 ans dans un sous ensemble de stations situées à proximité immédiate de zones où l'utilisation des terres et le couvert végétal ont changé. Les auteurs ont mesuré les températures associées à 13 différents types de modifications apportées à l'utilisation des terres et au couvert végétal. Les résultats révèlent qu'en grande partie, les variations de la température maximale ne sont pas liées aux modifications apportées à l'utilisation des terres et au couvert végétal. D'un autre côté, environ la moitié des changements de la température minimale leur sont attribués. Fait intéressant, contrairement à ce que l'on aurait pu penser, la coupe à blanc des arbres ne semble pas avoir de répercussions directes sur les températures dans les zones situées à proximité immédiate. Cette étude appuie la conclusion selon laquelle la majorité des tendances de la température relevées dans les stations sont influencées par d'autres facteurs climatologiques, y compris le réchauffement provoqué par les gaz à effet de serre (GES).

Hegerl, G.C., T.J. Crowley, W.T. He et D.J. Frame, 2006. Climate sensitivity constrained by temperature reconstructions over the past seven centuries. Nature, 440, 1029-1032.
Hegerl et ses collaborateurs se sont basés sur de multiples indications pour attribuer certaines probabilités à la plage échelle de valeurs de sensibilité du climat (soit le changement de températures à l'équilibre moyennes en réponse au doublement des concentrations de CO2 par rapport aux niveaux pré industriels). Ils ont montré qu'il est possible d'améliorer les estimations observationnelles de la sensibilité du climat en tenant compte des reconstructions des températures de l'hémisphère Nord au cours des derniers siècles. Les auteurs ont trouvé que la plage de probabilité de 5 à 95 % pour la sensibilité du climat est de 1,5 à 6,2°C, ce qui est comparable aux valeurs du 3e RÉ du GIEC, qui vont de 1,5 à 4,5 ºC. Les auteurs notent également qu'il y a moins de 3 % de probabilité que les températures montent de plus de 7 °C en réponse à un doublement des concentrations de CO2. Ces résultats n'ont pas permis d'ajuster le seuil minimal probable de la sensibilité du climat, mais ont contribué à préciser une limite supérieure probable.

Joughin, I., S.B. Das, M.A. King, B.E. Smith, I.M. Howat et T. Moon, 2008. Seasonal Speedup Along the Western Flank of the Greenland Ice Sheet. Science Express, 17 avril 2009. Science. 1153288; S.B. Das, I. Joughin, M.D. Behn, I.M. Howat, M.A. King, D. Lizarralde et M.P. Bhatia, 2008. Fracture Propagation to the Base of the Greenland Ice Sheet During Supraglacial Lake Drainage. Science Express, 17 avril 2008, Science. 1153360.
Des observations directes confirment que l'eau de fonte de la surface du glacier continental du Groenland atteint effectivement le bas du glacier continental, lubrifiant et accélérant le mouvement de la glace vers l'intérieur. Cependant, il est démontré que ce processus a un plus petit effet que celui qui était craint.
La découverte relativement récente que l'eau de fonte du glacier continental du Groenland percole vers le bas à travers le glacier, lubrifiant sa base et accélérant le flux de la glace près de cet endroit, inquiétait les scientifiques. Avec l'augmentation du réchauffement planétaire, ils spéculaient que la fonte accrue pourrait avoir un effet catastrophique sur le glacier continental, lubrifiant sa base suffisamment et sur une superficie assez grande pour provoquer le flux rapide de la glace et son déversement dans l'océan. Pour mieux déterminer l'influence de la fonte de surface saisonnière sur le flux du glacier, les scientifiques ont lancé une étude en deux volets à l'extrémité ouest du glacier continental du Groenland, Dans une étude, les enquêteurs se sont concentrés sur le processus de comment des lacs d'eau de fonte drainaient à travers l'assise du glacier. Dans la seconde étude, les enquêteurs se sont servis d'observation par radar satellitaire et GPS pour évaluer l'incidence de la fonte saisonnière sur le flux du glacier. La surveillance de deux grands lacs d'eau de fonte à l'extrémité ouest du glacier de juillet 2006 à juillet 2007 a permis aux scientifiques d'observer le processus du drainage du lac. Dans une telle situation, un lac de 5,6 km2, ayant un volume d'eau de ±0,044 à 0,01 km3, s'est complètement drainé en deux heures par une fracture provoquée par l'eau dans le glacier. L'eau de fonte s'est rendue jusqu'au fond (980 mètres plus bas) et s'est ensuite dispersée sous le glacier. Cependant, les mesures avec un GPS ont montré que le déplacement horizontal du glacier en réponse au drainage du lac n'a été qu'une petite distance additionnelle de 0,5 m à comparer au déplacement moyen quotidien de 0,25 m. Pour obtenir une meilleure perspective sur le mouvement de la glace en été, une série complète d'observations à partir d'un radar satellitaire, couvrant la période de septembre 2004 à août 2007, a été utilisée pour contrôler le mouvement du glacier le long du flanc ouest du glacier continental du Groenland et pour les glaciers sortant se déplaçant rapidement. Pour le glacier continental, les résultats étaient conformes, un peu plus élevés que les observations préalables, avec les étés plus chauds de 2006 et 2007 montrant des accélérations du flux de la glace de 50 à 100 % à comparer aux vitesses moyennes annuelles. Cependant, l'accélération relative des glaciers de sortie se déplaçant rapidement a été moins grande (< 15%). Ces résultats indiquent que les glaciers de sortie se déplaçant sont relativement insensibles à la lubrification de la base rehaussée par la fonte en surface et que d'autres effets sont beaucoup plus importants pour provoquer le flux accéléré (p. ex. le stress postérieur réduit provenant de la retraite du fond de vêlage). Étant donné ces résultats, les auteurs concluent que l'accélération induite par la fonte de surface peut influencer de grandes régions du glacier dans un climat se réchauffant, mais étant donné l'insensitivité relative des glaciers de sortie à ce processus, les conséquences pour l'équilibre de la masse du glacier continental sont moins catastrophiques que ce qui était craint.

Marinov, I., A. Gnanadesikan, J.R. Toggweiler et J.L. Sarmiento. 2006. The Southern Ocean biogeochemical divide. Nature, 22 June 2006, vol. 441.
Différentes études montrent que l'océan Austral joue un rôle crucial dans l'absorption et le stockage du CO2 anthropique et dans la limitation de la production biologique mondiale. La présente étude théorique tente de dégager les mécanismes complexes qui régissent la séquestration du carbone dans l'océan Austral. Pour ce faire, les auteurs ont appauvri neuf secteurs de l'océan Austral de leurs éléments nutritifs en surface dans le modèle de circulation générale de Princeton : ils y sont parvenus en augmentant le captage des éléments nutritifs en surface et en les transformant en vue d'exporter la production biologique. Ce processus réduit la pression partielle (?CO2) du dioxyde de carbone atmosphérique sur les eaux de surface, en entraînant le CO2 de l'atmosphère jusqu'à l'océan. Les résultats indiquent que l'appauvrissement en éléments nutritifs (par conséquent la séquestration du carbone) est plus efficace dans les régions les plus au sud que dans les régions du nord, ce qui laisse croire à l'existence d'une « ligne de partage biogéochimique » dans l'océan Austral. Cette ligne de partage correspond à la présence, au front polaire antarctique - FPA (30º S) -, d'une séparation physique entre deux circulations à la surface de l'océan, où les eaux ont différentes origines : formation d'eaux profondes au sud du FPA et formation d'eaux intermédiaires au nord du FPA. Selon Marinov et al., les mécanismes qui tentent d'expliquer les plus faibles concentrations de CO2 dans l'atmosphère pendant le dernier maximum glaciaire doivent tenir compte des différences d'efficacité dans la séquestration du carbone des océans Austral et Subantarctique.

Piao, S., P. Friedlinstein, P. Ciais et al. 2006. Effect of climate and CO2 changes on the greening of the Northern Hemisphere over the past two decades. GRL 33, L23402, doi:10.1029/2006GL028205, 2006.
Les récentes augmentations de la productivité de la biomasse dans l'hémisphère Nord sont attribuées à un accroissement des concentrations de CO2 et au changement du climat.
Les analyses des données satellitaires indiquent que l'indice de surface foliaire (ISF), et donc la productivité de la biomasse végétale, ont augmenté significativement sur une grande partie de l'hémisphère Nord dans les 20 dernières années. Dans une nouvelle étude publiée dans les Geophysical Research Letters, un équipe de chercheurs de France et des États-Unis présentent les résultats de l'utilisation d'un modèle dynamique global de la végétation pour en déterminer les raisons. Ils concluent que près de la moitié de l'augmentation de la croissance peut être attribuée à l'effet fertilisant de la hausse des concentrations de CO2. Dans les régions tempérées de l'Amérique du Nord, une grande partie du reste semble liée à l'augmentation des précipitations, mais cet effet varie considérablement d'une région à l'autre. Une grande partie de la forêt boréale, par ailleurs, a réagi fortement au réchauffement. Quand on a utilisé le modèle pour projeter les réponses de la végétation à la poursuite des hausses du CO2 et aux scénarios de réchauffement, les résultats indiquent que l'augmentation de croissance est significativement moindre et même disparaît dans certaines régions. Ces résultats concordent en gros avec d'autres études qui suggèrent que l'absorption globale du CO2 atmosphérique par les terres, bien qu'actuellement importante, pourrait atteindre une limite et même se renverser avec le réchauffement de la planète. Les auteurs font cependant la mise en garde que ces résultats sont simplistes, puisqu'ils ne prennent pas en compte d'autres facteurs, tels que la fertilisation par l'azote ou les dommages dus à l'exposition à l'ozone troposphérique, et qu'ils n'ont pas utilisé les données climatologiques haute résolution nécessaires pour bien explorer les variations régionales complexes de la réponse.

Ping, C.-L., G. J. Michaelson, M.T. Jorgenson et coll., « High stocks of soil organic carbon in the North American Arctic region », dans Nature Geoscience, le 24 août 2008, doi:10.1038/ngeo284.
Les conclusions auxquelles les auteurs de deux articles parus récemment sont parvenus sont similaires et révèlent que l'on a sous estimé la taille du bassin de carbone présent dans les sols de l'Arctique. L'un des deux auteurs s'est concentré sur l'Arctique nord américain, tandis que l'autre a adopté une perspective circumpolaire. Dans un cas comme dans l'autre, c'est en comptabilisant la quantité de carbone stockée profondément dans le pergélisol que les auteurs ont réalisé que les estimations antérieures étaient erronées.
Le dégel de l'hémisphère Nord a débuté depuis quelques décennies et les projections du modèle climatique planétaire indiquent que la dégradation du pergélisol se poursuivra et s'accélérera possiblement au cours du 21e siècle. Il est préoccupant de savoir que le dégel pourrait entraîner l'augmentation des émissions de carbone et que ceci risquerait fort bien de provoquer un forçage par le climat positif (ou rétroaction du réchauffement). Dans l'Arctique, on a mené des études afin d'évaluer la taille du bassin de carbone organique du sol, mais dans quelques sites principaux seulement et sans aller au-delà de la couche supérieure (de 0 à 40 cm) du sol. Une nouvelle étude récemment publiée donne une image plus détaillée du contenu carbonique du sol dans la zone dépourvue d'arbres de l'Arctique nord américain. Les auteurs ont examiné le contenu carbonique du sol dans 139 lieux dotés de paysages différents. Ils ont également analysé des échantillons de sol prélevés à un mètre de profondeur ou plus, dépassant ainsi la couche active pour atteindre le pergélisol. Les résultats révèlent que les sols de l'Arctique contiennent plus de carbone que ce que l'on avait précédemment estimé, à savoir 34,8 kg de carbone organique des sols par mètre cube, et non pas 20 à 29 kg comme on l'avait antérieurement indiqué. Extrapolant ces données à tout l'Arctique nord américain, les auteurs estiment que la masse du bassin de carbone organique des sols s'élève à 98,2 milliards de tonnes. À lui seul, l'Arctique canadien contiendrait 76 milliards de tonnes de carbone organique des sols et non pas les 43 milliards de tonnes auparavant évoqués. Selon les auteurs, en Europe du Nord, où la taille et la combinaison des paysages sont similaires à celles de l'Amérique du Nord, on doit probablement trouver une quantité comparable de matière produisant du dioxyde de carbone. Étant donné que le dégel du pergélisol entraîne immanquablement des rejets de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, les résultats de cette étude justifient que l'on délimite avec précision les stocks de carbone organique que les sols de toute la région circumarctique contiennent.

Reichler, T., et J. Kim. 2008. How do coupled models simulate today's climate? BAMS DOI:10.1175/BAMS-89-3-303, mars 2008, pp 303-311.
Modèles climatiques couplés qui continuent à s'améliorer dans le temps, représentant mieux le climat.
Ceci ne surprendra pas la plupart des observateurs, mais les rassurera tous, les modèles climatiques s'améliorent, du moins selon deux chercheurs américains. Les auteurs ont créé un indice à multi-variables pour évaluer à quel point les modèles climatiques couplés représentent certains aspects du système climatique observé. Cet indice est appliqué aux résultats provenant de trois projets de comparaison de modèles climatiques planétaires couplés (CMIP-1, CMIP-2, CMIP-3, représentant une comparaison de 57 modèles) pour examiner comment les modèles se sont améliorés dans le temps. L'indice est calculé en comparant 14 variables observées avec les variables simulées respectives pour le climat actuel (la période utilisée pour représenter le climat présent est 1979­1999, ce qui couvre la période de bonne couverture satellitaire jusqu'à la période couverte par l'étude CMIP­1). Certaines des variables examinées sont les suivantes: température de l'air, précipitations; pressions au niveau de la mer et traction nivale. Les variables sont normalisées pour chaque point de la grille, la moyenne globale est établie et ensuite l'indice est calculé à partir des moyennes mondiales de toutes les variables climatiques. Les résultats montrent que la première génération des modèles couplés ont en général sous­performé, en d'autres termes, les modèles ont eu tendance à sous­estimer les conditions climatiques actuelles. Il y avait aussi une vaste fourchette des résultats de l'indice pour les modèles CMIP-1, indiquant peu d'accord entre les différents modèles des résultats. Les plus récents modèles montrent un équilibre beaucoup plus égal de rendement inférieur et supérieur, montrant qu'il y a moins de biais dans les résultats du modèle, avec une fourchette plus étroite des résultats de l'indice, indiquant un bien plus grand accord d'un modèle à un autre. Les auteurs attribuent les améliorations à une meilleure représentation de l'environnement physique dans les modèles ainsi qu'à une puissance informatique plus élevée, produisant une résolution plus fine. Il faut aussi remarquer que la plupart des modèles dans l'étude CMIP­1 ont utilisé une certaine correction du flux, alors que la plupart des modèles d'aujourd'hui n'ont pas besoin d'inclure cet ajustement, réduisant le biais global du modèle. Bien que cette étude montre qu'il y a eu des améliorations quantifiables des modèles climatiques mondiaux, ajoutant à la confiance quant aux résultats des modèles, un peaufinage additionnel des modèles est toujours requis pour accroître l'utilité des résultats.

Robock, Alan, et Haibin Li. 2006. Solar dimming and CO2 effects on soil moisture trends. Geophysical Research Letters 33, L20708, doi: 10.1029/2006GL027585
En Ukraine et en Russie, l'humidité du sol en été a augmenté significativement de 1958 au milieu des années 1990, tendance qui ne peut pas être expliquée par les seuls changements de la température et des précipitations. Les auteurs ont examiné la contribution qu'ont pu y apporter l'atténuation solaire et l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone, en utilisant un modèle sophistiqué de la surface des terres (version modifiée du modèle communautaire des terres 3.0). Quand on appliquait à l'expérience modélisée une atténuation lente, avec une diminution de 0,5 % par an de l'insolation entre 1961 et 1980 (et les concentrations atmosphériques de CO2 de 1960), les résultats projetaient une réduction de l'évapotranspiration de 5 % en Ukraine, et de 9 % en Russie. Ces valeurs montaient respectivement à 16 % et 20 % lorsque le taux d'atténuation était porté à -1 % par an. En répétant ces expériences avec des concentrations croissantes de CO2 telles qu'on les a observées depuis 1960, les chercheurs ont obtenu des résultats qui ne réduisaient que légèrement l'évapotranspiration par rapport à des niveaux de CO2 constants. La comparaison avec les changements observés de l'humidité du sol donne à penser que la meilleure concordance survient pour les expériences avec renforcement de l'atténuation solaire. Bien que les effets de la fertilisation par le CO2 semblent avoir été très faibles dans cette région, les auteurs font remarquer qu'ils pourraient être beaucoup plus significatifs dans les régions où l'évapotranspiration est composée surtout de transpiration primaire (p. ex. dans la forêt pluviale d'Amazonie).

Santer, B.D., Wigley, T.L., Gleckler, P.J., et al. 2006. Forced and unforced ocean temperature changes in Atlantic and Pacific tropical cyclogenesis regions. PNAS 103 (38): 13905-13910.
Plus d'une douzaine d'auteurs ont combiné leurs efforts dans un récent article de PNAS visant à identifier les causes possibles des changements de la TSM, que l'on pense être le principal moteur des récentes augmentations de l'intensité des ouragans. Les chercheurs ont utilisé des modèles climatiques pour déterminer la contribution relative des facteurs anthropiques et naturels aux changements de la TSM dans les régions de cyclogénèse tropicales de l'Atlantique et du Pacifique (ACR et PCR) sur les dernières 20 à 100 années. Les résultats ont été comparés à deux ensembles d'observations de la la TSM provenant de la NOAA et du centre Hadley. L'hypothèse nulle que les tendances de la TSM pourraient être expliquées par la seule variabilité interne naturelle a été rejetée dans 29 des 32 cas étudiés. Une analyse subséquente a révélé une possibilité de 84 % qu'au moins 67 % de l'élévation observée de la TSM dans l'ACR et la PCR était le résultat d'un forçage externe. Enfin, une expérience de forçage unique a identifié les augmentations des gaz à effet de serre mélangés comme le moteur principal de ces hausses de la TSM de l'ACR et de la PCR au cours du dernier siècle.

Schuur, E.A.G. et coll., « Vulnerability of Permafrost Carbon to Climate Change: Implications for the Global Carbon Cycle. » dans BioScience, vol. 58. no. 8, septembre 2008.
Dans un article relatif à des travaux coopératifs menés dans le cadre d'un projet de l'Année polaire internationale (API) dirigé par les États Unis, on discute de la manière dont le pergélisol et l'écosystème réagissent au dégel du carbone organique. Les auteurs de l'article soutiennent que la décomposition microbienne croissante du bassin de carbone planétaire constitue une rétroaction terrestre importante dans un climat changeant. Après inclusion des sols situés à trois mètres de profondeur ou plus, Schuur et ses collègues estiment que la masse du bassin de carbone des sols contenu dans la zone circumpolaire nord est d'au moins 1 672 milliards de tonnes et comprend du sol minéral, des tourbières, des sédiments et des nappes alluviales. La quantité est plus de deux fois supérieure à ce que l'on avait précédemment estimé. En ce qui concerne le carbone libéré par le dégel du pergélisol, les faits liés à cette libération du carbone provenant de l'activité microbienne observée dans six types de milieux humides montrent que le forçage par le climat est bel et bien dû au dioxyde de carbone rejeté plutôt qu'au méthane libéré sur une échelle de temps de cent ans. D'ici 2100, les quantités de dioxyde de carbone libérées auront une taille similaire à celles que l'on s'attend à observer à la suite des modifications qui seront apportés à l'utilisation des terres tropicales. Les chercheurs s'attendent à ce que cette limite forestière se déplace vers le nord et que cette biomasse croissante compense éventuellement les quantités de carbones libérées par le dégel du pergélisol. Après avoir calculé les retombées de cette compensation dans la nouvelle biomasse boréale en Alaska, les chercheurs ont réalisé qu'elles n'équivaudraient qu'à un dixième de la quantité de carbone libérée par le dégel du pergélisol (perte nette de 35 kg par carbone/m2). Il n'est pas aisé de modéliser la réaction de l'écosystème au dégel du pergélisol et les pertes qui en découlent. Dans les modèles de circulation générale, on commence tout juste à inclure la dynamique du pergélisol, mais le couplage de la dynamique physique du pergélisol à l'hydrologie et à la biogéochimie n'est pas encore exploité à sa pleine valeur.

Shukla, J., T. DelSole, M. Fennessy, J. Kinter et D. Paolino. 2006. Climate model fidelity and projections of climate change. GRL vol. 33, L07702, 4 pages.
Cette étude mesure la capacité de simuler fidèlement le climat actuel (température de l'air en surface depuis 100 ans) de 13 modèles couplés de circulation générale. On détermine ici la fidélité d'un modèle par son « entropie relative », qui est une mesure mathématique de la proximité de deux distributions théoriques (dans le cas présent, du climat observé et simulé). Cette mesure a été calculée pour des cycles saisonniers et annuels. Dans une deuxième partie, les auteurs ont également calculé la sensibilité au changement des gaz à effet de serre pour les 13 modèles, en prenant en compte la différence entre deux scénarios d'émissions : A1B pour un doublement de CO2 (par rapport aux concentrations actuelles) et une série chronologique de données « d'observation » du CO2 pour les 100 dernières années. En examinant les résultats des deux parties de l'étude, les auteurs ont constaté que les modèles qui représentent plus fidèlement le climat actuel sont plus sensibles et produisent des estimations plus élevées du réchauffement planétaire dans un scénario de doublement des concentrations de CO2 que les modèles moins fidèles. Les auteurs concluent donc, à la lumière de ces résultats, que le réchauffement qui se produira effectivement au cours du prochain siècle se situera vraisemblablement plus près des valeurs supérieures de l'échelle projetée par la génération actuelle de MCG.

Sitch, S., P.M. Cox, W.J. Collins et C. Huntingford. Indirect radiative forcing of climate change through ozone effects on the land-carbon sink (forçage radiatif du climat indirect des changements climatiques par l'intermédiaire des répercussions de l'ozone sur les [puits de carbone terrestres]), Nature, publication en ligne, le 25 juillet 2007, 5 pages.
Un article récent conclue que la pollution troposphérique par l'ozone (près de la surface) réduit le pouvoir des plantes d'absorber le gaz carbonique atmosphérique, ce qui augmente l'importance des changements dans la chimie de l'atmosphère, en tant que facteur des changements climatiques du XXIe siècle.
Dans le cadre d'une nouvelle étude, on examinait à quel point la pollution troposphérique par l'ozone (O3) grandissante pourrait avoir une incidence sur le pouvoir des plantes d'absorber le CO2 de l'atmosphère au cours du prochain siècle. On y utilisait, pour la première fois, un modèle de cycle de carbone terrestre mondial modifié en vue d'englober l'effet du dépôt d'ozone sur la photosynthèse et de comptabiliser les interactions entre l'ozone troposphérique (O3) et le dioxyde de carbone (CO2). Les plantes qui poussent sont des puits de carbone essentiels et l'on estime qu'ils retirent actuellement environ 25 p.100 du CO2 émis dans l'atmosphère. De nombreuses études ont prouvé que les concentrations accrues de CO2 stimulent la croissance des plantes et la productivité. D'un autre côté, des études ont révélé que les niveaux élevés d'ozone (≥ 40 parties par milliard (ppb)) endommagent les plantes, ce qui réduit la fixation de CO2. À l'aide du scénario A2 du Rapport spécial sur les scénarios d'émissions (SRES) du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) (un scénario de « maintien du statu quo »), les auteurs concluent qu'on prévoit que les concentrations en ozone d'ici 2100, seront supérieures à 40 ppb dans presque toutes les régions et qu'elles dépasseront les 70 ppb dans bon nombre d'entre elles. Selon les sensibilités des plantes à l'ozone, cela pourrait mener à une réduction prévue de 17 p. 100 à 31 p. 100 dans l'occupation des sols de CO2 qui se serait produite en réponse à la suite des seules augmentations de CO2. La suppression de ce puits de carbone entraîne des émissions de CO2 supplémentaires qui s'accumulent dans l'atmosphère et peut donc être considérée comme un forçage radiatif indirect des changements climatiques par O3. À ce titre, ces résultats donnent à penser que les effets de l'ozone sur la végétation pourraient doubler le forçage radiatif efficace en raison des augmentations d'O3, ce qui amplifie de manière significative l'importance des changements dans la chimie de l'atmosphère, en tant que facteur des changements climatiques du XXIe siècle.

Sjoukje, P., et G.J. van Oldenborgh. 2006. Shifts in ENSO coupling processes under global warming. GRL Vol. 33, L11704.
La plupart des modèles qui représentent raisonnablement bien le phénomène ENSO dans le climat actuel n'indiquent que des changements minimes de ses caractéristiques (période, régime et amplitude) dans un climat de doublement des concentrations de CO2, malgré les modifications importantes des états moyens de l'océan Pacifique. Dans le présent article, les auteurs tentent d'expliquer pourquoi les changements associés au phénomène ENSO sont si minimes, en examinant les différents couplages et boucles de rétroaction entre les caractéristiques de l'ENSO et les états moyens de la température à la surface de la mer (TSM), le stress du vent zonal, la profondeur de la thermocline et l'épaisseur de la couche de mélange dans l'océan Pacifique. À l'aide de six MCG-AR4 qui présentent la description la plus réaliste des mécanismes de l'ENSO, les auteurs ont simulé le climat actuel et un climat plus chaud au cours de la période 2200-2300. Ils ont constaté que les mécanismes les plus importants qui influent sur El Niño sont la réponse de la TSM à la variabilité de la thermocline et du vent, mais aussi à l'amortissement (rétroaction des nuages), et la réponse des vents aux perturbations de la TSM. Résultat le plus critique de cette étude : les boucles de rétroaction entre la TSM, le stress éolien et la thermocline montrent bel et bien des changements, dans la même direction, dans un climat plus chaud, qui surviennent après la modification de l'état moyen. Par ailleurs, une TSM moyenne plus élevée entraîne un amortissement plus important par la rétroaction des nuages. Tous ces changements ont certes des impacts considérables sur les caractéristiques de l'ENSO mais, comme ils présentent des signes opposés, le changement résiduel est pratiquement nul.

Slott, J.M., A.B. Murray, A.D. Ashton et T.J. Crowley. 2006. Coastline responses to changing storm patterns. GRL vol 33, L18404, doi:10.1029/2006GL027445, 2006.
La plupart des recherches concernant les effets du changement climatique sur les régions côtières examinent comment l'élévation du niveau de la mer et l'intensification possible des tempêtes affectent les traits de côte. De nombreuses études postulent que les traits de côte vont reculer de manière assez uniforme sur tout le littoral en réponse au changement climatique. Cependant, une nouvelle étude parue dans Geophysical Research Letters évalue la nature hétérogène du recul du trait de côte en fonction de l'évolution des régimes des tempêtes. Slott et al. utilisent un modèle numérique pour examiner les effets des changements dans le climat des vagues (les quantités d'énergie des vagues abordant le rivage à partir de différentes directions) en prenant le cap Hatteras comme étude de cas illustrative. Pour les auteurs, leurs premiers résultats donnent à penser que les stratégies de gestion des côtes ne devraient pas reposer sur l'hypothèse courante, à savoir que le changement climatique aura des impacts uniformes sur la longueur du littoral, et que les effets cumulatifs de l'évolution des régimes de tempêtes pourraient être aussi importants que ceux de l'élévation du niveau marin.

Solomon, A. (2006). Impact of latent heat release on polar climate, Geophys. Res. Lett., 33, L07716, doi:10.1029/2005GL025607.
Les modèles du climat mondial projettent uniformément un réchauffement des régions polaires en réponse aux augmentations des GES. Cet effet a d'abord été attribué aux rétroactions de l'albédo de la glace. Dans le cadre de la présente étude, les auteurs ont évalué dans quelle mesure le réchauffement projeté des régions polaires est attribuable à une modification du transport de chaleur dynamique, qui est forcé par la chaleur latente libérée à cause de la présence accrue d'humidité. Les sorties de 10 modèles couplés du climat utilisés dans le cadre du 4e RÉ du GIEC, qui sera publié prochainement, montrent un lien systématique entre l'augmentation des précipitations sur les océans extratropicaux et le réchauffement des régions polaires. En outre, les simulations des MCGA indiquent que, dans un climat plus chaud, la présence d'une plus grande quantité d'humidité entraînera une augmentation de 30 % du transport de chaleur vers les pôles par des tourbillons transitoires. Ces changements sont significativement plus importants que ceux observés dans un épisode ENSO. L'impact résultant de ce mécanisme est un réchauffement d'environ 2 ºC des pôles dans les deux hémisphères.

Stott, P.A., J.F.B. Mitchell, M.R. Allen, T.L. Delworth, J.M. Gregory, G.A. Meehl et B.D. Santer (2006), Observational constraints on past attributable warming and predictions of future global warming. J. of Climate, vol.19, pp.3055-3069.
À l'aide de trois modèles couplés du climat du globe (MCCG) présentant diverses sensibilités et exécutés avec une plage de forçages naturels et anthropiques, les auteurs examinent l'impact e l'incertitude du forçage des aérosols (sulfatés) sur la robustesse des estimations du réchauffement du XXe siècle attribuable aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES). Par analyse de détection optimale, ils examinent aussi si les observations des changements passés de la température à proximité de la surface fournissent assez d'information pour qu'on puisse contraindre les prévisions, quel que soit le modèle utilisé, et ils étudient quels indices de la température à grande échelle sont responsables des différences des réactions du climat entre les modèles.
Leurs résultats montrent que les trois modèles donnent de bonnes simulations des changements de la température planétaire moyenne au cours du XXe siècle, lorsqu'ils incluent les forçages tant anthropiques que naturels. Au début du XXe siècle, ce sont les forçages solaire et volcanique qui ont apporté la plus grande contribution relative au réchauffement; dans les trois dernières décennies, c'était le forçage anthropique qui en était largement responsable. Les auteurs font remarquer que les modèles différent beaucoup plus dans les projections des taux de réchauffement à venir que dans les simulations des changements passés de la température. Ils constatent que, pour les trois modèles, les projections contraintes par les observations concordent beaucoup mieux que les projections brutes et dépendent beaucoup moins du modèle. Le paramètre qui contraint la réponse probable de la température aux forçages anthropiques et naturels est la structure temporelle et spatiale des changements de la température planétaire moyenne observés au XXe siècle. Des structures temporelles distinctes des taux de réchauffement différentiel entre les hémisphères, entre les terres et les océans et entre les latitudes moyennes et les latitudes élevées aident à faire la différence entre les modèles et déterminent les rôles relatifs du réchauffement par effet de serre et du refroidissement dû aux sulfates.

Szeto, K.K. « On the extreme variability and change of cold-season temperatures in northwest Canada », 2008, J. Climate, vol 21, numéro 2, pp. 94-113.
Le réchauffement hivernal plus important que la moyenne dans le bassin Mackenzie est dû à la topographie et aux changements de circulation dans le Pacifique.
Si on examine rapidement les tendances de température linéaire au Canada pendant l'hiver, le bassin de la rivière Mackenzie ressortirait du lot : sa température moyenne a augmenté d'environ 4.7°C au cours des 60 dernières années, par rapport à la moyenne nationale de 2.3°C. Afin de mieux comprendre cette hausse importante des températures en saison froide dans le bassin de la rivière Mackenzie, un scientifique d'Environnement Canada a évalué le bilan thermique de la région en ré­analysant l'ensemble de données de NCEP-NCAR. L'auteur a conclu que les caractéristiques topographiques étaient la principale cause de la hausse de température dans le bassin. Les systèmes d'air humide chaud sont poussés du nord du Pacifique à l'ouest jusqu'à la Cordillère canadienne, provoquant la condensation de l'humidité et la transformant en précipitations, libérant ainsi la chaleur latente. Cette chaleur latente s'ajoute à la masse d'air chaud et sec lors de sa descente dans l'onde orographique, amplifiant ainsi la chaleur initiale. Un changement de circulation bien consigné s'est produit dans le nord du Pacifique au milieu des années 1970; celui­ci a causé une hausse de la quantité de chaleur transportée dans la région du bassin de la rivière Mackenzie. Selon l'auteur, c'est la raison pour laquelle la région a connu un réchauffement plus important que les autres régions du Canada. Cette amplification de chaleur et ce changement de la circulation dans le Pacifique n'expliquent pas entièrement le réchauffement. De plus, les changements climatiques ne peuvent être exclus comme cause de la modification des conditions dans le nord du Pacifique. Cette étude rappelle que les tendances des températures régionales seront fortement touchées par les changements de circulation et les forçages climatiques aux échelles régionale, locale et mondiale.

Torn, M.S., et J. Harte. 2006. Missing feedbacks, asymmetric uncertainties, and the underestimation of future warming. GRL VOl 33, L10703, doi:10.1029/2005GL025540.
Cet article, qui examine l'intensité des effets de la rétroaction du cycle du carbone sur le climat, est le deuxième document du genre récemment publié dans GRL. (L'autre, rédigé par Scheffer et al., a été examiné dans le rapport sur la science de la DEIS de la semaine dernière.) Torn and Harte ont estimé l'ampleur de la rétroaction du CO2 et du CH4 à partir d'informations empiriques fournies par la carotte de glace de Vostok et des estimations de la sensibilité du climat issues de MCG. Les auteurs ont ajouté cette rétroaction « écosystémique » à d'autres rétroactions du système climatique (p. ex. celle de la vapeur d'eau, entre autres) et ont noté que l'élévation de 1,5 à 4,5 C des températures associée à un doublement des concentrations de CO2 est monte entre 1,6 et 6,0 C. Il apparaît clairement que la rétroaction est asymétrique et que les températures prévues penchent vers les valeurs les plus élevées. Les auteurs constatent également des incertitudes dans les rétroactions, dont les conséquences pointent néanmoins vers un réchauffement plutôt marqué que faible.

Walter, K.M., Zimov, S.A., Chanton, J.P., et al. 2006. Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming. Nature 443:71-75.
Les chercheurs savent depuis longtemps que les lacs peu profonds peuvent être une source significative d'émissions de méthane, mais la prise de mesures exactes, surtout aux lacs des environnements nordiques, a été entravée par la présence d'une couverture de glace la plus grande partie de l'année et par le fait qu'une grande partie des émissions se fait sous la forme de rejets soudains de grosses bulles. Dans cette nouvelle étude, Walter et al. signalent le développement d'une nouvelle technique qui lève ces problèmes et qui a été utilisée pour mesurer les émissions de plusieurs lacs thermokarstiques de Sibérie. Les résultats montrent que 95 % des émissions de méthane de ces lacs se produit par dégazage massif, et que les taux d'émission des lacs thermokarstiques de l'Arctique pourraient être quelque cinq fois plus élevés que les valeurs indiquées par des études antérieures. De plus, une grande partie du méthane libéré provient de la fonte du pergélisol sur les rives de ces lacs. La datation au carbone du méthane confirme qu'il provient de la décomposition de carbone âgé de 40 000 ans, stocké dans le pergélisol en cours de dégradation le long des rives, et non de sédiments lacustres beaucoup plus jeunes. Bien que leurs nouvelles estimations des actuels rejets de méthane de tous les lacs thermokarstiques de Sibérie restent relativement faibles par rapport aux rejets mondiaux annuels (environ 1 %), les auteurs avancent que les rejets futurs de méthane liés à la dégradation du pergélisol de l'Arctique peuvent entraîner une nouvelle rétroaction climatique positive significative qui n'a pas été prise en compte par les modélisateurs du climat.

Wolf, J., et D.K. Woolf. 2006. Waves and Climate Change in the north-east Atlantic. Geophys. Res. Lett., 33, L06604, doi:10.1029/2005/GL025133.
Depuis un quart de siècle, on observe une augmentation continue de la hauteur des vagues dans l'Atlantique Nord, qui pourrait être liée à un changement de l'oscillation Nord-Atlantique (ONA) ainsi qu'à une modification d'autres mécanismes possibles, tous ces changements pouvant être induits par le changement climatique. Les auteurs de l'étude ont examiné les effets d'une tempête théorique sur la hauteur des vagues à l'aide du modèle de vagues de l'Atlantique Nord Est. En outre, ils ont étudié l'incidence d'un changement d'intensité et de fréquence des tempêtes et de la force du champ des vents d'ouest d'arrière plan sur la hauteur des vagues. Ils ont constaté que la force des vents d'ouest pouvait très efficacement accroître la hauteur moyenne et maximale mensuelle des vagues. Ils avancent donc que la récente augmentation de la hauteur des vagues serait due à une intensification de la circulation atmosphérique d'ouest d'arrière plan sous l'effet d'une modification de l'ONA plutôt qu'à des changements de l'activité cyclonique.

Wyser, K., C.G. Jones, P. Du et al. 2008. An evaluation of Arctic cloud and radiation processes during the SHEBA year: simulation results from eight Arctic regional climate models. Clim. Dyn., 30: 203-223.
Une nouvelle étude internationale confirme que les modèles des climats régionaux (MCR), y compris le modèle canadien (MCCR), ont besoin d'améliorations de la représentation des nuages et de l'albédo de la surface avant de pouvoir simuler de façon réaliste l'évolution de la glace de mer dans l'Arctique.
Entre septembre 1997 et octobre 1998, l'ouest de l'Arctique a été le théâtre d'une importante campagne d'observation concernant le bilan thermique de surface de l'océan Arctique (Surface Heat Budget of the Arctic Ocean, ou SHEBA). Les nombreuses observations engrangées lors du projet SHEBA ont permis, dans le cadre du projet d'intercomparaison des modèles du climat régional de l'Arctique (Arctic Regional Climate Model Intercomparison Project, ou ARCMIP), d'évaluer les simulations effectuées par les modèles des climats régionaux (MCR) pour l'Arctique et d'utiliser les données d'observation pour repérer et régler les déficiences dans les paramétrisations des MCR. Dans cette étude, publiée récemment, les auteurs présentent les résultats des simulations de l'ARCMIP pour les variables des nuages et du rayonnement. Huit MCR atmosphériques ont été exécutés pendant l'étude, dont le modèle canadien (MCCR) développé à l'Université du Québec à Montréal. Tous les MCR utilisaient les mêmes conditions initiales et aux limites, et chaque variable simulée de chaque modèle était comparée aux données d'observation de SHEBA. Les résultats montrent que, même si la plupart des modèles montraient un relativement bon accord entre les valeurs mensuelles et quotidiennes du rayonnement en surface observé et simulé, ils divergeaient beaucoup plus pour ce qui est des facteurs atmosphériques régissant le transfert radiatif, soit les nuages et l'albédo de la surface. La différence la plus frappante concerne la nébulosité : même pour les moyennes mensuelles, nombre de modèles ne reproduisent pas correctement le cycle annuel. L'écart entre les modèles est très grand, et aucun ne semble supérieur aux autres. Il s'agit là de résultats importants, puisque les processus des nuages et du rayonnement sont les principaux contrôles de l'évolution de la glace de mer dans l'Arctique. Il faudra donc améliorer la représentation des nuages et de l'albédo de la surface dans les MCR pour obtenir de meilleures projections de la glace de mer de l'Arctique.

Zhang, X., A. Sorteberg, J. Zhang, et R. Gerdes. 2008. Recent radical shifts of atmospheric circulations and rapid changes in Arctic climate system. GRL, Vol. 35, L22701, doi:10,1029/2008GL035607.
Comprendre les changements dans la circulation atmosphérique peut aider à expliquer la rapidité du récent réchauffement de l'Arctique et pourrait être utile aux prévisions futures du changement climatique de l'Arctique.
Les changements du système climatique de l'Arctique se sont énormément accélérés ces dernières décennies, le meilleur exemple étant la disparition extrême de glace observée à la fin des étés 2007 et 2008. Il a été démontré que le changement climatique anthropomorphique est un facteur contribuant à la récente réduction de la glace de mer dans l'Arctique. Cependant, l'accélération globale des changements climatiques dans l'Arctique n'est pas clairement liée à la lente augmentation des gaz à effet de serre ni avec l'oscillation arctique nord atlantique, qui a affiché une tendance générale positive depuis 2000, mais s'est affaiblie ces dernières années. Le processus physique fondamental du changement accéléré dans l'Arctique demeure inconnu, mais il pourrait s'agir d'un changement de circulation, l'hypothèse à l'étude dans le présent compte rendu. Zhang et al. tentent de comprendre ce processus en comparant les récentes tendances climatiques aux modifications d'un vaste spectre de tendances de circulation atmosphérique au-dessus de l'Arctique. Ils utilisent dans leur étude une analyse des données de pression médiane au niveau de la mer, fournissant de simples représentations des états spatiaux des circulations atmosphériques qui changent au cours d'une période de 30 moins constants d'hiver. À l'aide de données de 1958 à 2006, les chercheurs ont constaté un transfert des centres de variabilité climatique maximale du nord-est de l'Atlantique Nord à la mer de Barents. Ils ont aussi observé des changements spatiaux systématiques de la circulation atmosphérique reflétant un changement dans la tendance OA/ONA. Ces changements des tendances de circulation seraient le résultat du transfert polaire des trajectoires de tempêtes et de l'intensification des tempêtes dans l'Arctique. Ces transferts de la circulation pourraient représenter une incitation à la récente accélération de la réponse du système climatique de l'Arctique au changement climatique et semble appuyer les arguments favorables à un point de basculement du système climatique de l'Arctique. Ces transferts spatiaux radicaux peuvent aussi être utilisés comme précurseur au changement extrême et donc être utiles aux prévisions atmosphériques futures.

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