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Tendances et variations climatiques 2010

Brown, R., C. Derksen, L. Wang. 2010. A multi-data set analysis of variability and change in Arctic spring snow cover extent, 1967-2008. Journal of Geophysical Research, Vol. 115, D16111, doi:10.1029/2010JD013975.

Une nouvelle estimation de l'étendue de la couverture de neige dans l'Arctique, calculée à partir de multiples ensembles de données, révèle d'importants déclins de l'étendue de la couverture de neige au printemps (14 % en mai et 46 % en juin) pour la période de 1967 à 2008. Les déclins de l'étendue de la couverture de neige sont liés à la fonte nivale hâtive, laquelle pourrait être attribuable à la hausse de la température de l'air en surface au printemps dans l'Arctique.

Des chercheurs d'Environnement Canada ont généré une nouvelle estimation de l'étendue de la couverture de neige dans l'Arctique (au nord du 60e parallèle, en excluant le Groenland) en se fondant sur de multiples ensembles de données couvrant la période de 1967 à 2008. Cette nouvelle estimation combine des données sur l'étendue de la couverture de neige obtenues par satellite (lumière visible et micro-ondes), des observations de la profondeur de la neige de surface, des données dérivées des dates de dégel, et une reconstitution de la couverture de neige effectuée d'après les températures et les précipitations quotidiennes. Bien que chacune de ces sources enregistre différentes valeurs de couverture de neige à un moment donné, la série d'anomalies est fortement corrélée. La nouvelle estimation fondée sur de multiples sources est donc plus robuste que les estimations obtenues à partir de n'importe laquelle de ces sources de données prises individuellement. Au cours de la période 1967 à -2008, on a noté des déclins statistiquement significatifs de l'étendue de la couverture de neige en mai (14 %) et en juin (46 %). Les déclins sont plus linéaires que ceux décelés lors d'études antérieures et sont corrélés de manière significative avec la hausse de la température de l'air en surface au printemps dans l'Arctique. La sensibilité aux changements de température de l'étendue de la couverture de neige dans l'Arctique (d'après la régression linéaire par rapport aux températures terrestres au nord du 60parallèle) donnée est de -0,8 à -1,0 x 106 km2 par °C pendant la période de fonte, en mai et en juin. Les tendances observées dans les séries de données concernant l'étendue de la couverture de neige au printemps dans l'Arctique sont corroborées par des observations indépendantes (pour le Canada et l'Alaska) et par des comptes rendus publiés (pour l'Eurasie), et indiquent un déclin de la durée de la couverture de neige dans l'ensemble de l'Arctique au cours des 30 dernières années. Le déclin de l'étendue de la couverture de neige observé en juin correspond à la réduction de l'étendue de la glace de mer observée dans l'Arctique.


Durack, P.J. and S.E. Wijffels. 2010. Fifty year trends in global ocean salinities and their relationship to broad-scale warming. J. of Climate, Vol. 23(19), pages 4342 à 4362, doi:10.1175/2010JCLI3377.1; Helm, K.P., N.L. Bindoff, and J.A. Church. 2010. Changes in the global hydrological-cycle inferred from ocean salinity, Geophysical Research Letters, Vol. 37, L18701, doi: 10.1029/2010GL044222.

Deux articles récents établissent un lien entre la salinité océans mesurée dans les océans au cours des 50 dernières années et une intensification du cycle hydrologique mondial associée au réchauffement à grande échelle.


Les projections climatiques donnent à penser que les changements climatiques attribuables aux activités humaines entraîneront une accélération du cycle hydrologique planétaire avec le réchauffement de la troposphère. Deux articles récents s'intéressent aux tendances observées concernant la salinité des océans dans le monde (d'après des données historiques et des observations à partir de bouées Argo) et se fondent sur celles-ci pour produire des inférences concernant le cycle hydrologique planétaire. Durack et Wijffels (2010) étudient les tendances linéaires pluridécennales des régimes de salinité à la surface des océans à l'échelle mondiale pour la période de 1950 à 2008. Des schémas de changement spatialement cohérents sont relevés, notamment une augmentation de la salinité dans les régions où l'évaporation est importante et une dessalure dans les régions où les précipitations sont abondantes. Dans le second article, Helm et ses collègues ont calculé les changements de salinité dans des couches océaniques de densité égale pour la période de 1970 à 2005. Les changements de salinité qu'ils ont signalés indiquent une diminution de 3 % des précipitations (moins l'évaporation) aux latitudes moyennes et basses dans les deux hémisphères, une augmentation de 7 % aux latitudes élevées dans l'hémisphère Nord, et une augmentation de 16 % dans les océans méridionaux. Les auteurs remarquent que ces changements (c.-à-d., l'augmentation des précipitations aux latitudes élevées et la diminution des précipitations aux latitudes basses) correspondent aux données terrestres et aux données recueillies par satellite pendant une courte période. Les deux études concluent que les tendances observées prouvent l'accélération du cycle hydrologique planétaire.


Lyman, J.M., S.A. Good, V.V. Gourestski et al., 2010. Robust warming of the global upper ocean. Nature 465:334-337; Trenberth, K.E., 2010. The ocean is warming, isn’t it? Nature 465:304.

La réévaluation des données sur les changements observés dans le contenu thermique de la couche supérieure des océans a révélé un réchauffement significatif de la couche supérieure de tous les océans depuis 1993. Il s’agit là d’un puissant indicateur que le système terrestre retient plus d’énergie qu’il n’en laisse s’échapper.


Toutes les études antérieures sur les tendances en matière de contenu thermique de la couche supérieure (700 m) des océans du monde laissent croire qu’un réchauffement se serait entamé dans les dernières décennies. Toutefois, les données estimatives sur la magnitude d’un tel réchauffement présentent des écarts considérables. Une étude récente menée par une équipe internationale d’océanographes a permis de conclure que ces différences étaient en grande partie attribuables à la diversité des méthodes utilisées pour corriger les biais dans la portion des données recueillie à l’aide de bathythermographes largables. Lorsque les chercheurs participant à l’étude tiennent compte de ces incertitudes, ils remarquent un changement dans le contenu thermique de la couche supérieure de tous les océans de l’ordre de 0,64 W/m2 (par unité de surface de la Terre) pour la période allant de 1993 à 2008, avec un intervalle de confiance de 90 % (de 0,53 à 0,75 W/m2). Ce résultat est légèrement plus élevé que le résultat estimé et rapporté dans le quatrième rapport d’évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat pour la période allant de 1993 à 2003, qui était de 0,5 ± 0,18 W/m2. Dans un commentaire afférent, Kevin Trenberth, du National Center for Atmospheric Research, faisait remarquer que le ralentissement apparent de l’absorption de chaleur par la couche supérieure des océans au cours des cinq dernières années de la plus récente étude était possiblement attribuable à la pénétration accrue de la chaleur dans les eaux abyssales.


Menne, M.J., C.N. Williams Jr. et M.A. Palecki. 2010. On the reliability of the U.S. surface temperature record. J. Geophys. Res. Vol. 115, D11108, doi:10.1029/2009JD013094.

Les stations mal situées ne créent pas une partialité relative à la chaleur dans les relevés américains de températures, comme le supposent les sceptiques à l'aide de photos publiées en ligne.


Récemment, des sceptiques ont publié des photos sur Internet de thermomètres mal situés aux États-Unis et ils ont utilisé ces photos pour déclarer que les relevés de températures des stations du U.S. Historical Climatology Network (USHCN) ne sont pas fiables pour l'analyse des tendances climatiques. Dans le but de répondre à cette critique, des scientifiques de l'Administration océanique et atmosphérique nationale ont effectué une analyse statistique afin de déterminer l'effet des stations mal situées sur les relevés. Ils ont calculé les tendances de températures maximales et minimales pour les trente dernières années à des stations bien situées et ils ont comparé ces données à celles de stations mal situées. Ils ont trouvé qu'il y avait de petits écarts artificiels dans les relevés de températures qui provenaient d'un mauvais positionnement des instruments, mais ces écarts étaient petits comparativement aux écarts artificiels découlant des changements d'instruments. En réalité, c'étaient plutôt les changements apportés aux instruments, notamment le transfert de thermomètres sous verre aux thermistances numériques, qui ont souvent mené au mauvais positionnement des instruments en raison de difficultés pratiques liées au changement d'instrument (p. ex., il peut s'avérer difficile de bien placer l'instrument lorsqu'il faut tenir compte de la longueur d'un câble et d'obstacles comme les trottoirs). Les auteurs ont déterminé qu'il y a une petite erreur positive (température plus chaude que la réalité) dans les températures annuelles minimales non corrigées et une erreur négative plus grande (température plus froide que la réalité) dans les températures annuelles maximales non corrigées. La collectivité qui s'intéresse au climat connaît bien l'importance de « l'homogénéisation » des données climatiques, un processus qui corrige adéquatement les données pour tenir compte des discontinuités des données provenant de facteurs non climatiques. Des corrections ont déjà été apportées aux données climatiques du U.S. Historical Climatology Network (version 2) afin de tenir compte de l'emplacement et des changements d'instruments. Les données corrigées provenant de stations bien situées et mal situées sont très proches. Néanmoins, cette étude a révélé une petite erreur résiduelle vers la sous-estimation de la température dans la série des températures maximales corrigées, ce qui mérite d'être examiné de plus près. Il est important que mentionner que cette erreur de sous-estimation de la température est contraire à l'erreur de surestimation de la température sous-entendue par les preuves photographiques des stations mal situées. Par conséquent, l'étude n'a trouvé aucune preuve de l'inflation artificielle des records de températures aux États-Unis.


Murton, J.B., M.D. Bateman, S.R. Dallimore, J.T. Teller and Z. Yang. 2010. Identification of Younger Dryas outburst flood path from Lake Agassiz to the Arctic Ocean. Nature. doi:10.1038/nature08954. Voir également : Schiermeier, Q. 2010. River reveals chilling tracks of ancient flood. Nature. doi: 10.1038/464657a

De nouvelles preuves géologiques soutiennent l'hypothèse dominante selon laquelle l'inondation éruptive provenant du lac Agassiz a déclenché la période froide du Nouveau Dryas.

Broecker et al. (1989 : Nature) ont supposé que la période froide du Nouveau Dryas – un retour soudain aux conditions froides dans l'hémisphère nord il y a environ 13 000 ans – avait été déclenchée par une inondation éruptive massive du lac Agassiz, qui s'était formée le long des marges de l'Inlandsis laurentidien en recul. Ils ont supposé que ces eaux fraîches s'étaient écoulées principalement à l'est le long de la vallée du Saint-Laurent jusque dans l'Atlantique Nord, où elles ont supprimé la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique qui entraîne les eaux chaudes vers le nord, ce qui a causé un refroidissement généralisé et rapide dans la région de l'Atlantique Nord. Cependant, jusqu'à présent, on n'a jamais trouvé aucune preuve géologique de cette inondation. Dans un article publié récemment dans le journal Nature, Murton et ses collègues présentent des preuves géologiques de cette inondation à partir de sédiments et de surfaces formées par érosion dans le système du fleuve Mackenzie dans le nord du Canada. Les preuves datées, associées à une modélisation topographique, indiquent qu'une inondation éruptive s'est produite peu de temps après, il y a 13 000 ans (elle coïncide avec le début du Nouveau Dryas), mais que la trajectoire de l'inondation était dirigée vers le nord-ouest, dans l'océan Arctique, et non vers l'est, dans l'océan Atlantique. Dans un article différent de NatureNews, Broecker indique que ces eaux se seraient finalement écoulées dans l'Atlantique Nord, où elles auraient perturbé la circulation thermohaline, en accord avec la proposition de départ.


Polyak, L., R.B. Alley, J.T. Andrews et al., 2010. History of sea ice in the Arctic. Quaternary Science Reviews, Vol 29, p 1757-1778, DOI: 10.1016/j.quascirev.2010.02.010.

Une nouvelle étude associe plusieurs éléments de preuve indirecte afin d'étudier les variations de l'étendue de la glace marine en Arctique au cours du dernier millénaire. Les données indiquent que le récent déclin de l'étendue de la glace marine en Arctique est sans précédent, au moins depuis les quelques milliers d'années passées.


Dans un article récent, Polyak et ses collègues ont tenté de placer les diminutions récentes de l'étendue de glace marine en Arctique dans un contexte à plus long terme. Pour ce faire, les auteurs ont examiné et, pour la première fois, synthétisé les résultats de centaines d'études passées ou en cours qui contiennent des indicateurs indirects datés de la présence de glace marine à des endroits précis de l'Arctique. On compte parmi les documents examinés : les indicateurs chimiques et biologiques provenant des documents sur les sédiments marins du fond océanique, la topographie côtière, les documents liés aux dépôts et aux sédiments, les vestiges de plantes terrestres, les données sur les noyaux de glace et le pollen, et les archives. Associés, ces documents donnent un historique détaillé des variations de l'étendue de la glace marine dans l'Arctique sur plusieurs millions d'années (ces indicateurs indirects ne permettent pas de déterminer l'épaisseur de la glace ni, par conséquent, son volume). Selon toute vraisemblance, la glace marine est apparue dans l'Arctique il y a environ 47 millions d'années; elle est devenue permanente il y a environ 13 ou 14 millions d'années et elle s'est surtout étendue au cours des 2 ou 3 derniers millions d'années. Selon ces données, l'évolution de l'étendue de la glace marine dans l'Arctique est liée aux changements climatiques dus à la modification des concentrations de gaz à effet de serre et aux variations orbitales. Les auteurs concluent que la soudaineté, la large répartition géographique et l'ampleur de la récente perte de glace semblent inégalées au cours des derniers millénaires et inexplicables selon les causes de variabilité naturelles connues.


Screen, J.A. and I. Simmonds. 2010 The central role of diminishing sea ice in recent Arctic temperature amplification. Nature Vol 464, pp 1334-1337. doi: 10.1038/nature09051.

Une nouvelle étude analyse les causes de l'amplification de la température dans l'Arctique au cours des deux dernières décennies et détermine que la diminution de la glace de mer est la cause principale.

 

Les hausses de température dans l'Arctique au cours des dernières décennies ont presque doublé la température mondiale moyenne.  Il est généralement accepté que cette « amplification dans l'Arctique » est liée à la diminution de l'albédo qui accompagne la diminution de la couverture de neige et des glaces, mais les études ayant recours aux modèles et aux données de réanalyse ont également mis en cause les changements à la couverture nuageuse, à la vapeur d'eau et à la circulation atmosphérique ou océanique.  Screen et Simmonds (2010) se servent d'un nouvel ensemble de données amélioré (réanalyse de l'évaluation des risques écologiques provisoire) pour analyser la contribution de ces facteurs à l'amplification observée au cours de la période de 1989 à 2008 de façon saisonnière.  Les auteurs ont déterminé une amplification dans l'Arctique dans l'ensemble de données avec des réchauffements maximaux tout près de la surface de 1,6 oC, 0,9oC, 0,5 oC et 1,6 oC par décennie au cours de l'hiver, du printemps, de l'été et de l'automne respectivement.  On trouve des réchauffements minimes avec la hauteur pendant toutes les saisons sauf l'été et les auteurs laissent entendre que ce profil vertical indique que les processus de surface sont la cause principale de l'amplification dans l'Arctique en notant que, par exemple, les variations de la circulation, telles que les fluctuations du transfert de chaleur vers le pôle et du transport d'humidité, auraient probablement une plus grande étendue verticale.  Ils réalisent des analyses empiriques indiquant que ce profil vertical est lié statistiquement aux réductions de la glace de mer dans l'Arctique.  D'autres analyses n'ont révélé aucune preuve que les variations de la couverture nuageuse ont contribué au réchauffement récent tout près de la surface.  Les augmentations de la teneur en vapeur d'eau atmosphérique pendant l'été et au début de l'automne pourraient expliquer une partie du réchauffement dans la basse atmosphère pendant ces saisons, mais ces augmentations de la vapeur d'eau découlent en partie en raison des réductions de la glace de mer. 

 

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