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Projections Climatiques 2006 - 2008

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.

Baettig, M.B., M. Wild et D. Imboden. 2007. A climate change index: where climate change may be most prominent in the 21st century. GRL Vol 34, l01701, doi:10.1029/2006GL028159, 2007.
Le calcul d'un indice du changement climatique (ICC) fournit une mesure unique de l'intensité du changement climatique à venir par rapport à la variabilité naturelle de l'époque actuelle. Pour le Canada et d'autres régions des hautes latitudes, l'ICC montre des valeurs relativement élevées mais, lorsqu'on prend en compte l'indice de développement humain d'un pays conjointement avec son ICC, c'est sous les tropiques que se trouvent les pays les plus vulnérables au changement climatique.
Les auteurs de cette étude ont développé une mesure agrégée de l'intensité du changement à venir du climat par rapport à sa variabilité naturelle. Leur indice est composé d'indicateurs annuels et saisonniers de la température et des précipitations qui mesurent chacun un certain changement des phénomènes extrêmes (p. ex. le changement de période de retour d'un épisode chaud/humide/sec à récurrence de 20 ans). La méthode repose sur l'hypothèse que ce sont probablement les changements des extrêmes qui auront les impacts les plus forts sur les systèmes environnementaux et sociaux. L'indice est calculé à partir de projections planétaires maillées des températures et des précipitations issues de 3 MCG (ECHAM5, HadCM3 et MCCG2) utilisant des scénarios d'émissions modéré (SRES B2) et élevé (SRES A2). Les résultats indiquent que c'est aux latitudes élevées et sous les tropiques que le changement climatique sera le plus marqué par rapport à la variabilité naturelle. Quand on fait la moyenne de l'ICC pour chaque pays et qu'on la compare à l'indice du développement humain (une mesure du développement socio-économique), la vulnérabilité de nombre de pays tropicaux au changement climatique à venir est particulièrement mise en évidence.

Barnett, D.N. et al., 2006.
Quantifying uncertainty in changes in extreme event frequency in response to doubled CO2 using a large ensemble of GCM simulations, Climate Dynamics, January 2006, 22 pages. For the first time, a large ensemble of simulations was produced to calculate, under a 2XCO2 scenario, the changes in extreme temperature and precipitation events, while exploring the uncertainties arising both from the parameterisation of the atmospheric physical processes and the effects of natural variability. The study confirms that, under a 2XCO2 scenario, changes in extremes will be substantial. For example, extremely warm days (> 99th percentile) occurring on one day per hundred under present conditions would, globally, occur on 20-30 days per hundred under 2XCO2 conditions. Also, the most extreme events (> 99th percentile) are likely to increase more than unusual events (> 90th percentile) and this finding holds true for both temperature and precipitation. The study also confirms that changes in precipitation extremes are less robust (less agreement among simulations) and hence more difficult to evaluate than changes in temperature extremes.

Brasseur, G. P., Schultz, M., Granier, C., Saunois, M., Diehl, T., Botzet, M., et Roeckner, E. 2006. Impact of Climate Change on the Future Chemical Composition of the Global Troposphere. Journal of Climate 19(16): 3932-3951.
Les auteurs de cet article font rapport sur l'utilisation du modèle pour l'ozone et autres traceurs (Model for Ozone and Related Tracers, volume 2, ou MOZART-2) avec ECHAM5 (plus récente version du MCG de l'Institut Max Planck d'Allemagne) pour examiner les impacts du changement climatique sur les concentrations d'ozone troposphérique et d'autres polluants. Avec un scénario de référence utilisant les données d'émissions de 2000, le groupe a examiné les effets du doublement du CO2 et de l'augmentation des émissions de polluants atmosphériques (selon le scénario SRES A2P). Ils ont également utilisé le modèle pour tenter d'isoler les effets du méthane, d'une augmentation des émissions de COV biosynthétiques, d'une augmentation des émissions de NOx du sol et d'une augmentation du brûlage de la biomasse sur les concentrations d'ozone troposphérique et d'autres polluants. Tous les résultats étaient pour l'année 2100. Parmi les résultats significatifs figuraient une réduction des taux d'ozone en régions extratropicales avec le doublement du CO2 et le changement climatique qui en découle, en raison de l'accroissement de la vapeur d'eau atmosphérique à des températures plus élevées (qui tend à réagir avec l'ozone pour l'extraire de l'atmosphère); en région tropicale, de faibles augmentations de l'ozone avec le doublement du CO2 en raison de l'augmentation de l'activité de foudre (qui transforme le N2 atmosphérique en NOx); dans les régions polluées, une augmentation des concentrations d'ozone avec l'augmentation des émissions de polluants; dans les régions non polluées, une baisse des niveaux d'ozone si le méthane est arbitrairement maintenu aux niveaux de l'année 2000 (le méthane participe à la formation du smog); des augmentations de l'ozone lorsque les niveaux de NOx des sols et de l'isoprène (un COV biosynthétique) étaient arbitrairement doublés pour simuler une augmentation des émissions dans un climat plus chaud; et, enfin, une augmentation de l'ozone avec un doublement arbitraire des émissions du brûlage de la biomasse, surtout dans des régions comme le nord du Canada, où les feux de friche devraient augmenter le plus avec le changement climatique. Cet article concorde avec un certain nombre d'autres études examinant les impacts du changement climatique sur les concentrations d'ozone troposphérique.

N. Butchart, A. Scaife, M. Bourqui et al., 2006. Simulations of anthropogenic change in the strength of the Brewer-Dobson circulation. Climatic Dynamics (2006) 27:272-741.
Dans cette étude par modélisation, on a utilisé dix MCG pour étudier l'effet du changement climatique sur la circulation de Brewer-Dobson et, en particulier, sur le transport à grande échelle entre la troposphère et la stratosphère moyenné sur la saison. La circulation de Brewer-Dobson est une cellule d'échelle planétaire, située dans la stratosphère, dans laquelle l'air s'élève sous les tropiques et redescend dans les régions extratropicales. Les auteurs ont effectué 13 expériences de changement climatique à l'aide des dix MCG. Tous les modèles ont pu reproduire les caractéristiques d'ascension et de descente de la circulation de Brewer-Dobson. Les résultats des expériences prédisent à l'unanimité que l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre fera croître l'échange de masse moyen de la troposphère vers la stratosphère, que le modèle inclue ou non une chimie interactive de l'ozone qui pourrait changer la dynamique. La tendance moyenne était de 11 kt/an, soit environ 2 % par décennie, mais il y avait une importante variabilité entre les modèles. C'est en hiver que l'augmentation prévue est le plus grande. Les auteurs pensent que cette augmentation est surtout due à un accroissement de la propagation des ondes jusque dans la stratosphère. Un renforcement de la circulation de Brewer-Dobson ferait croître le taux de transport de l'ozone des tropiques vers les régions extratropicales, ce qui compenserait une partie des effets de l'appauvrissement de l'ozone; cet état de choses concorde avec les conclusions de l'Évaluation scientifique de l'ozone 2007, qui reconnaît que la variabilité du transport de l'ozone joue un rôle aussi important que la perte due aux substances chimiques anthropiques dans la détermination de la variabilité interannuelle de l'ozone sur l'Arctique.

Cox, P.M., Harris, P.P., Huntingford, C. et al. 2008. Increasing risk of Amazonian drought due to decreasing aerosol pollution. Nature. 453:212-216.
Une nouvelle étude de modélisation indique que les effets refroidissants des émissions d'aérosol dans l'hémisphère du Nord ont probablement reporté la diminution des précipitations au­dessus de l'Amazone qui autrement auraient eu lieu à cause de l'augmentation des concentrations des gaz à effet de serre. Elle prévoit aussi que des mesures pour réduire la pollution atmosphérique vont probablement renverser cette influence et donc produire une augmentation dramatique des conditions de sécheresse dans la région de l'Amazone au cours des prochaines décennies.
Les études climatiques passées ont indiqué que les variations des précipitations au­dessus de l'Amazone sont liées aux changements du gradient de la température de la surface de la mer (TSM) nord­sud dans l'océan atlantique équatorial. Une équipe britannique de modélisateurs du climat a maintenant montré que de tels changements peuvent aussi être liés aux changements des concentrations d'aérosol atmosphériques. Pour réaliser leurs études, ces chercheurs ont utilisé une variation du modèle climatique couplé HadCM3 qui inclut un élément du cycle biogéochimique et qui semble reproduire les gradients TSM nord­sud observés et le climat de l'Amazone plus exactement que la plupart des modèles. Les simulations avec ce modèle pour la période de temps de 1860 à 2100 incluaient un avec un scénario de forçage IS92a pour les changements dans les concentrations bien mélangées de gaz à effet de serre uniquement et un autre qui comprenait aussi les changements prévus de l'ozone troposphérique et stratosphérique, les forçages naturels (solaires et volcaniques) et les émissions d'aérosol anthropogènes. Le scénario de GES uniquement n'a pas exactement capté les variations observées du gradient TSM latitudinal et des changements afférents dans les chutes de pluie sur l'Amazone. Lorsqu'on a ajouté les effets des aérosols, l'appariement des observations était bien meilleur. Les auteurs indiquent que le forçage des aérosols semble retarder le renforcement du gradient TSN nord­sud et donc reportent les diminutions des précipitations de toutes l'Amazone prévues par le scénario utilisant uniquement les GES. Les simulations indiquent de plus qu'une réduction des forçages aérosols prévus dans les décennies futures renversera cette réaction en renforçant le gradient TSM nord­sud. En conséquence, les prévisions indiquent que les conditions de sécheresse de 2005 au­dessus de l'Amazone, qui ont lieu maintenant environ une fois à tous les 20 ans, vont probablement avoir lieu à tous les deux ans d'ici 2025 et neuf de chaque 10 ans d'ici 2060. De tels événements accroissent aussi les émissions biosphériques de CO2 dans l'atmosphère, accélérant ainsi l'augmentation des concentrations atmosphériques de CO2.

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.

Dumas, J.A., G.M. Flato et R.D. Brown 2006. Future Projections of Landfast Ice Thickness and Duration in the Canadian Arctic. Journal of Climate, Vol. 19 Issue 20 pp. 5175-5189.
Les modèles du changement climatique donnent à penser qu'une grande partie de l'océan Arctique pourrait être libre de glace en été d'ici la fin du siècle; cependant, les modèles d'échelle planétaire ne peuvent pas résoudre l'archipel arctique canadien. Dumas et al., utilisent un modèle unidimensionnel de la banquise côtière afin d'effectuer une réduction d'échelle pour 10 endroits de l'archipel. Le Service canadien des glaces a fourni des données pour la période de 1959 à 1990, et on a utilisé les projections du MCCG2 pour diriger le modèle de banquise côtière. Il est intéressant de noter que les scénarios pour les périodes 2041-2060 et 2081-2100 montrent respectivement des diminutions de 30 cm et de 50 cm de l'épaisseur maximale de la glace de mer et des réductions de 1 mois et de 2 mois de la durée de la couverture de glace. Les changements projetés des dates de prise des glaces montrent une plus grande variation régionale que ceux de la rupture, probablement parce qu'il y aura plus de chaleur de stockée dans l'océan avec l'allongement de la saison d'eau libre. (La date de prise des glaces est le jour où la glace atteint une épaisseur de 30 cm, et celle de la rupture la date où l'épaisseur tombe à 50 cm.) L'article montre la faisabilité d'élaborer des scénarios à base physique propres à des endroits donnés pour les conditions glacielles future dans l'Arctique canadien, à l'appui de la prise de décisions.

Emanuel, K., Sundararajan, R., et Williams, J., 2008. Hurricanes and Global Warming: Results from Downscaling IPCC AR4 Simulations. BAMS, 89 (3): 347-367.
Une nouvelle technique utilisée pour dériver de données planétaires les climatologies des ouragans, appliquée aux modèles du climat, confirme des résultats antérieurs, à savoir que le réchauffement planétaire devrait faire baisser la fréquence globale des ouragans, mais que leur intensité pourrait augmenter à certains endroits.
Ces dernières années, diverses techniques ont été utilisées pour étudier comment le comportement des cyclones tropicaux est actuellement modifié par les facteurs climatiques et quels changements pourraient accompagner le réchauffement planétaire. Les auteurs de cette étude récente utilisent une nouvelle technique, indépendante des données historiques sur les cyclones tropicaux. Ils appliquent une réduction d'échelle aux climatologies des cyclones tropicaux en utilisant des statistiques thermodynamiques et cinématiques issues d'un modèle du climat du globe (MCG) ou de données maillées de réanalyse. Avec cette technique, ils produisent de grands nombres de cyclones tropicaux artificiels, et ces statistiques sont ensuite utilisées pour caractériser la climatologie des cyclones tropicaux du climat mondial. Les simulations sont effectuées pour le climat actuel (1980-2006) et pour un climat à venir (20 dernières années du 22e siècle), pour cinq grands bassins océaniques : Atlantique Nord, est du Pacifique Nord, ouest du Pacifique Nord, nord de l'océan Indien et hémisphère Sud. Les tempêtes simulées régies par les données de réanalyse de la période 1980-2006 montrent une concordance raisonnable avec la variabilité tant spatiale que temporelle des tempêtes observées, à des échelles temporelles allant de la saison aux décennies. La technique est ensuite appliquée à la sortie de plusieurs MCG, dans le scénario A1B du GIEC, pour les climats actuel et futur. Les projections indiquent des décalages géographiques et des changements substantiels de l'activité des cyclones tropicaux, mais avec d'importantes variations entre les divers MCG. On note une tendance générale à l'intensification des tempêtes, en particulier dans les bassins de l'ouest du Pacifique Nord et de l'Atlantique Nord, mais certains modèles présentent des baisses dans certains bassins, comme l'est du Pacifique Nord et l'hémisphère Sud. La fréquence des tempêtes diminue dans l'hémisphère Sud et le nord de l'océan Indien, augmente dans l'ouest du Pacifique Nord et est indéterminée ailleurs. Ces résultats concordent bien avec ceux obtenus par simulation directe des cyclones tropicaux par les modèles globaux, ainsi que par réduction d'échelle à l'aide de modèles régionaux emboîtés dans des modèles globaux.

Fyke, J.G., et A.J. Weaver 2006. The effect of potential future climate change on the marine methane hydrate stability zone. J. Climate 19:5903-5917.
Les chercheurs qui travaillent à cette étude appliquent les résultats de simulations du changement climatique réalisées à partir du modèle du système terrestre mis au point par l'Université de Victoria à un modèle simple de la stabilité des hydrates du plancher océanique. Malgré l'augmentation des concentrations de CO2 survenue jusqu'à présent, le volume des hydrates du plancher océanique pourrait augmenter considérablement au cours des prochains siècles. Si les concentrations de CO2 atteignent des niveaux semblables à ceux prévus dans les scénarios SRES du GIEC, une importante diminution des volumes d'hydrates s'amorcera au cours des 200 années qui viennent, et ce, bien qu'il faille compter quelque 5 000 ans avant que les hydrates disparaissent quasi complètement et que le système retrouve lentement son équilibre. Au cours des premiers siècles, les pertes les plus importantes se produisent dans les zones peu profondes où le plancher océanique absorbe rapidement la chaleur. En supposant que l'océan n'absorbe pas le méthane libéré et que celui-ci est entièrement converti en CO2 dès qu'il atteint la surface de l'océan, la décomposition des hydrates constitue un facteur supplémentaire de rétroaction de l'ordre de 10 %. Il ressort de cette simple étude que la rétroaction des hydrates pourrait être un facteur significatif, sans avoir nécessairement de répercussions immédiates ou catastrophiques. Toutefois, l'étude n'examine pas les risques associés à une pointe soudaine des concentrations de méthane (un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant) libéré dans l'atmosphère. La durée de vie moyenne du méthane dans l'atmosphère avant sa conversion en CO2 est d'une dizaine d'années.

Hori, M.E., et H. Ueda. 2006. Impact of global warming on the East Asian winter monsoon as realized by nine coupled atmospheric-ocean GCMs. Geophys. Res. Lett., Vol. 33, doi:10 1029/2005GL024961, 2006.
Les auteurs ont étudié l'impact du réchauffement planétaire sur la mousson d'hiver de l'Asie de l'Est (MHAE) en utilisant neuf modèles de circulation générale couplés atmosphère-océan. Tous les modèles débutent leur intégration à partir de la passe « climat du 20e siècle dans le modèle couplé » (20C3M), qui repose sur les données historiques de la fin du 19e siècle et couvrent le 20e siècle. À partir de la fin de la passe 20C3M, on impose les conditions du SRES-A1B jusqu'à 2100, puis les concentrations sont fixées jusqu'en 2200. Les auteurs considéraient que c'était la condition SRES-A1B qui correspondait le mieux à la rapide croissance économique et démographique de l'Asie de l'Est. Ils ont constaté que la plupart des modèles montraient un affaiblissement de la MHAE, accompagné d'une forte anomalie anticyclonique sur le Pacifique Nord. Cette dernière est liée à un décalage vers le nord de la dépression des Aléoutiennes. Les causes possibles des changements sont entre autres l'affaiblissement de la circulation tropicale locale de Hadley dans le modèle, qui mène à un affaiblissement substantiel du courant-jet sur l'Asie de l'Est et de la MHAE qui en résulte. Parmi les autres interconnectivités envisagées figurent des changements de la TSM modélisée (qui contribue à affaiblir la circulation de Walker) et l'anomalie négative de la pression au niveau de la mer sur l'Eurasie imputable à un affaiblissement de l'anticyclone de Sibérie et de la dépression des Aléoutiennes. Il faudra mener d'autres recherches sur l'influence des conditions aux limites, telles que la neige et le couplage air-mer, dans la distribution de la TSM.

Keenlyside, N.S., Latif, M., Jungclaus, J., Kornbleuh, L. and Roeckner. 2008. Advancing decadal-scale climate prediction in the North Atlantic sector. Nature 453:84-88; Wood, R. 2008. Natural ups and downs. Nature 453: 45; Kerr, R.A. 2008. Mother nature cools the greenhouse, but hotter times still lie ahead. Science 320:595.
Une nouvelle étude indique que les modèles peuvent maintenant être capables de prévoir l'effet combiné du forçage radiatif et des oscillations climatiques naturelles avec une certaine compétence pour une décennie dans l'avenir. Les résultats indiquent qu'une période plus froide de l'oscillation de l'Atlantique Nord compensera et, dépassera peut­être les effets du réchauffement planétaire pour la prochaine décennie dans la région de l'Atlantique Nord, pour ensuite se renverser dans les décennies subséquentes. Ces résultats demeurent incertains.
Les données passées d'observation et les études par modélisation ont indiqué que l'augmentation future à long terme des températures de surface mondiales au cours du dernier siècle a été modulée par la variabilité naturelle du climat. Les fluctuations des températures d'une décennie à l'autre sont normalement associées avec les oscillations de la circulation océanique telles que les cycles El-Nino, les oscillations des décennies dans le Pacifique et les oscillations dans l'Atlantique Nord. En conséquence, les températures moyennes peuvent rapidement grimper pendant une décennie ou plus et beaucoup plus lentement, même refroidir, au cours de la prochaine. Cette variabilité est particulièrement évidente à l'échelle régionale. Cependant, jusqu'à récemment, les simulations de modélisation ont été incapables de prévoir le moment de telles fluctuations et donc comment celles­ci modulent le réchauffement planétaire futur d'une décennie à l'autre est demeuré incertain. Une récente étude par une équipe allemande de modélisateurs du climat, publiée dans Nature, indique qu'il peut maintenant être possible de préparer de telles prévisions avec une certaine compétence pour au moins une décennie dans l'avenir. Dans une série de simulations de climat depuis 1860, ils font des ajustements aux températures de surface océaniques la première année de la simulation pour les faire concorder avec les observations, permettant ainsi aux simulations de commencer avec les bonnes conditions océaniques. Ils démontrent que ce simple ajustement au début de la simulation améliore la compétence de la prévisibilité d'une décennie à l'autre des variations de température des océans dans la plupart des régions du monde. Ils prolongent ensuite les simulations jusqu'en 2030, utilisant au­delà de 2000 le scénario de forçage A1B. Bien que la tendance à long terme jusqu'en 2030 utilisant cette méthode soit semblable à celle des études préalables de prévisions climatiques, la prévision à plus court terme diffère. Au cours de la prochaine décennie jusqu'en 2015, les simulations utilisant des conditions de l'écart ajusté indiquent qu'une étape plus faible des variations de la circulation dans l'Atlantique Nord provoquera un refroidissement régional à court terme qui fait plus que compenser le réchauffement prévu provenant des gaz à effet de serre au cours de la même période de temps. Ce refroidissement régional pourrait suffire à produire des augmentations minimales du réchauffement des températures moyennes au cours de la décennie. Cependant, d'autres personnes remarquent que bien que cette amélioration des capacités prévisionnelles du climat d'une décennie à l'autre soit encourageante, les méthodes utilisées sont encore très simplistes et qu'une autre étude semblable récemment terminée par une équipe du RU a produit des résultats différents. C'est pour cette raison que ces résultats pionniers doivent toujours être perçus avec prudence.

Kharin, V.V., F.W. Zwiers, X. Zhang et G.C. Hegerl. «Changes in Temperature and Precipitation Extremes in the IPCC Ensemble of Global Coupled Model Simulations» (changements dans les extrêmes de température et de précipitations dans l'ensemble des modèles couplés de simulations de climat mondial du GIEC), Journal of Climate, vol. 20, 2007, p. 1419-1444.
Des scientifiques de la Direction de la recherche climatologique (DRC) ont publié les résultats d'une analyse sur la façon dont les extrêmes de température et de précipitations peuvent changer en raison des changements climatiques. Dans le cas de l'Amérique du Nord, les extrêmes de précipitations, qui se produisent maintenant une fois tous les 20 ans, devraient se produire une fois tous les 12 ou 13 ans d'ici la moitié du siècle et une fois tous les 8 ou 9 ans fin du siècle. Les temps d'attente, pour les phénomènes de chaleur extrême qui normalement se produisent tous les 20 ans, sont réduits par un facteur de 2 à 4 dans les régions terrestres à latitude moyenne d'ici la moitié du siècle. Dans les plus basses latitudes, ces phénomènes devraient se produire pratiquement chaque année d'ici la moitié du siècle.
Trois scientifiques de la DRC et un collègue américain ont publié les résultats d'une évaluation de la capacité des modèles couplés de climat mondial, ceux qui sont utilisés pour la simulation du IPCC AR4, afin de simuler et de prévoir les extrêmes de température et de précipitations dans les conditions actuelles et dans le cadre de différents scénarios de changements climatiques. L'accroissement de la fréquence des extrêmes de température et de précipitations est depuis longtemps considéré comme une conséquence concrète des changements climatiques. Les auteurs de l'article quantifient la façon dont ces fréquences pourraient changer. Les extrêmes sont évalués à partir du fait qu'ils se produisent tous les 20 ans et pour les trois périodes suivantes, soit de 1981 à 2000 («climat actuel»), de 2046 à 2065 et de 2081 à 2100. Dans l'ensemble, les modèles climatiques simulent les extrêmes de température actuels assez bien à l'échelle mondiale, mais les extrêmes de froid, en particulier pour les régions recouvertes par la glace marine, se sont avérés plus difficiles à saisir. Les phénomènes de précipitation actuels qui se produisent tous les 20 ans sont saisis assez bien par les modèles couplés à l'extérieur des tropiques. À l'avenir, ce qui est maintenant considéré comme un phénomène se produisant tous les 20 ans pourrait se produire tous les 10 ans à altitudes élevées et tous les cinq ans aux latitudes plus moyennes de la surface terrestre d'ici la moitié du siècle. Les extrêmes de chaleur de la fin du 20e siècle sont dépassés pratiquement chaque année à la moitié du siècle aux latitudes plus basses. Les extrêmes de froid se réchauffent plus rapidement que les extrêmes de chaleur par environ 30 p. 100 en Europe et environ 50 p. 100 en Amérique du Nord, dont les augmentations les plus importantes se produisent en Arctique. Les temps d'attente pour les extrêmes de précipitations actuels qui se produisent tous les 20 ans sont réduits presque partout sur la planète. Les temps d'attente dans les tropiques et aux latitudes moyennes sont réduits par un facteur d'environ 2 vers la moitié du siècle et par un facteur de 3 plus tard au cours du siècle, et les scénarios d'émissions de GES varient de moyens à élevés.

Knutson, T.R., J.J. Sirutis, S.T. Garner, G.A. Vecchi et I.M. Held. 2008. Simulated reduction in Atlantic hurricane frequency under twenty-first century warming conditions. Nature Geoscience 18 May 2008; doi:10.1038/ngeo202.
Une nouvelle étude de modélisation régionale montre une réduction de la fréquence des ouragans dans l'Atlantique dans un climat plus chaud.
Une récente étude a porté sur la question de comment l'activité des ouragans dans l'Atlantique changera dans un monde plus chaud en utilisant un nouveau cadre de modélisation régional pour faire baisser les prévisions du modèle de circulation général (MCG). Les techniques de diminution comme celles­ci sont nécessaires puisque la résolution du MCG est trop brute pour modéliser réalistiquement les caractéristiques à petite échelle telles que les cyclones tropicaux. Avec ce modèle régional, Knutson et al. sont capables de reproduire l'augmentation observée des ouragans dans l'Atlantique au cours des 25 dernières années, bien que les ouragans simulés ne soient pas aussi intenses que ceux qui ont été observés. Dans un futur plus chaud, le modèle génère un nombre substantiellement réduit de tempêtes tropicales (­27 %) et d'ouragans (­18 %). Ceci est apparemment attribuable aux niveaux plus élevés du cisaillement du vent et autres changements des processus de développement des cyclones. Les résultats de ce modèle indiquent que l'augmentation observée des ouragans dans l'Atlantique n'est pas attribuable à des augmentations absolues de la température de surface de l'océan Atlantique, mais plutôt au réchauffement de l'Atlantique tropicale par rapport aux autres bassins tropicaux. Ils montrent aussi une très petite augmentation de l'intensité des tempêtes et une augmentation de chutes de pluie afférentes aux tempêtes, conformes aux conclusions du quatrième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC).

Lambert, S., J.C. Fyfe, 2006. Changes in winter cyclone frequencies and strengths simulated in enhanced greenhouse warming experiments: results from the models participating in the IPCC diagnostic exercise. Climate Dynamics, DOI 10.1007/s00382-006-0110-3.
Two of Environment Canada's scientists use an array of climate models to determine the frequency and strength of simulated winter storms over the mid-latitudes for enhanced greenhouse gases scenarios. Twelve different models were used to simulate the climate under three different SRES scenarios. As storms are not directly simulated in climate models, daily averaged mean sea level pressure was used as a proxy. The authors found a consensus among the model results which is for fewer storms over all, but a greater number of intense storms.

Li, W., Fu, R. and Dickinson, R.E. 2006. Rainfall and its seasonality over the Amazon in the 21st century as assessed by the coupled models for the IPCCAR4. JGR. Vol. 111, D02111, doi:10/1029/2005JD006355, 2006.
Li et al., use all available climate models for the IPCC AR4 to predict the changes of Amazon rainfall in the 21st century. Under the SRES A1B scenario, five of these eleven models predict an increase of annual rainfall, while three of them predict a decrease of rainfall; and the other three predict no significant changes in the Amazon rainfall. To further understand the causes of these convoluted results, the authors further analyze the projections from two models (UKMO-HadCM3 and GISS-ER), which are among the best in duplicating the past rainfall pattern of the Amazon. UKMO-HadCM3 model predicts decreasing rainfall during the wet season, due to an El-Niño type sea-surface temperature (SST) change and a warmer northern tropical Atlantic, will lead to a drier Amazon in the 21st century. On the other hand, GISS-ER predicts a weaker SST warming in the western Pacific and the southern tropical Atlantic, which in turn will increase moisture transport and rainfall of the Amazon. The findings are significant in that the majority of models did not show a decrease in rainfall in the Amazon bringing into question the implications of a 2004 Nature paper by Cox et al., that projected future decreases in rainfall leading to a positive feedback on GHG emissions due to an abrupt dieback of the Amazon forest.

Liao, Hong, et al., 2006. Role of climate change in global predictions of future tropospheric ozone and aerosols. JGR VOl 111, D12304, doi:10.1029/2005JD006852.
Les auteurs de cet article décrivent les résultats obtenus avec des passes de modèle faisant intervenir un MCG pleinement couplé chimie-aérosols-climat : le MCG II du Goddard Institute for Space Studies. Des simulations ont été faites avec diverses combinaisons des niveaux de polluants atmosphériques de l'année 2000, des niveaux de CO2 de 2000, des émissions de polluants atmosphériques du scénario SRES A2 pour 2100 et un doublement du CO2 en 2100. Le doublement du CO2 a donné une élévation de température de 4,8 ºC en 2100, des hausses de l'humidité spécifique pouvant atteindre 3 à 4,5 g H20/kg d'air, une augmentation des précipitations moyennes planétaires de +0,32 mm/jour et des modifications des régimes des vents. À leur tour, ces changements physiques influaient sur la chimie de l'ozone troposphérique et des aérosols. Avec le scénario de doublement du CO2 sans changement des émissions de polluants, les auteurs ont observé une augmentation des taux d'ozone sur les régions très peuplées et sur les régions de brûlage extensif de la biomasse (dans le dernier cas, due en grande partie aux augmentations des hydrocarbures biosynthétiques); des baisses des concentrations d'aérosols organiques primaires aux latitudes moyennes et élevées dues à l'accroissement des précipitations; des baisses des aérosols sulfatés, sauf sous les tropiques et dans les régions très polluées; une baisse significative, liée à la température, des taux de nitrates; et une réduction de la charge globale de poussières, due en grande partie à l'augmentation des précipitations. Avec les émissions projetées du scénario A2 et un doublement du CO2, l'atmosphère de 2100 présentait les caractéristiques suivantes : augmentations plus importantes de l'ozone sur les régions peuplées et les régions de brûlage de la biomasse; et augmentations de tous les aérosols anthropiques, sauf les sulfates (baisse des émissions et hausse du dépôt humide). Les forçages radiatifs dus aux polluants atmosphériques en question ont été calculés pour les simulations à la fois du climat d'aujourd'hui et du climat à double CO2 et à émissions de polluants de A2 pour estimer l'effet du seul changement climatique. Certains polluants n'ont montré à peu près aucun changement du forçage radiatif (p. ex. le carbone organique) et d'autres ont changé d'une valeur pouvant atteindre +0,31 w/m2 (dans le cas des nitrates). Les résultats montrent que, bien que le changement climatique puisse atténuer la charge globale d'ozone, il peut par contre exacerber la situation dans les régions très polluées. Pour le scénario avec les émissions de A2 (élevées) et un doublement du CO2, les niveaux d'O3 dans la couche de surface augmentaient sur les régions peuplées et les régions de brûlage de la biomasse de 30 à 70 ppb (par comparaison, l'actuel Standard pancanadien relatif à l'ozone est de 65 ppb).

Lobell, D.B., G. Bala, C. Bonfils et P.B. Duffy, July 14, 2006. Potential bias of model projected greenhouse warming in irrigated regions. Geophysical Research Letters 33(13) doi:10.1029/2006GL026770.
Les auteurs de cet article tentent d'estimer l'impact des régimes d'irrigation sur l'exactitude des modèles du climat aux échelles mondiale et régionale. Il a été montré que les changements de l'irrigation ont des effets significatifs sur le climat local, mais l'irrigation n'a pas été prise en compte dans les projections des MCG, surtout dans les cas où le réchauffement entraîne une baisse de l'humidité du sol et donc une hausse de la température. Comme l'assèchement des sols agricoles avec l'élévation de la température réduit la quantité d'énergie thermique absorbée par l'évaporation de l'humidité du sol, il contribue par rétroaction positive au réchauffement. Dans cette étude, quatre simulations sur 50 ans ont été exécutées avec un modèle couplé composé du modèle communautaire de l'atmosphère et du modèle communautaire des terres. Deux de ces simulations examinaient les impacts d'un doublement du CO2 atmosphérique dans les conditions par défaut d'humidité du sol du modèle, et les deux autres l'effet du même doublement en maintenant l'humidité du sol de toutes les terres agricoles de la planète à un pourcentage de saturation. Les auteurs conviennent que la saturation totale de toutes les terres agricoles de la planète est un cas extrême irréaliste, mais qui se révèle utile pour illustrer l'effet en question. La réduction de la rétroaction de l'humidité du sol dans le scénario à sols saturés réduisait de 2,2 à 2,1 ºC l'élévation de la température planétaire sur 50 ans, sans incidence sur les précipitations. Bien que de nombreuses régions agricoles n'aient guère montré de différence dans la réaction du climat avec les sols saturés, dans d'autres, le réchauffement était plus bas de 0,5 ºC (sud de l'Inde et Asie du Sud-Est) et de 1,0 ºC (une grande partie de l'Europe). Les auteurs ont trouvé que l'augmentation possible du réchauffement par la vapeur d'eau atmosphérique due à l'irrigation était négligeable. Ces résultats donnent à penser que les actuels modèles climatiques d'échelle régionale peuvent surestimer le réchauffement global dans les régions agricoles irriguées avec de fortes rétroactions simulées de l'humidité du sol, et que l'irrigation peut atténuer la réponse du climat à une augmentation des concentrations de GES. Des scénarios plus réalistes seront nécessaires pour évaluer ces effets avec plus d'exactitude.

Mailhot, A., S. Duchesne, D. Caya et G. Talbot (2007). Assessment of future change in intensity-duration-frequency (IDF) curves for Southern Quebec using the Canadian Regional Climate Model (CRCM), Journal of Hydrology, 347, 197-210.
Dans un climat futur, les épisodes de précipitations extrêmes dans le sud du Québec pourraient être plus fréquents et plus intenses entre mai et octobre.
Dans la première étude canadienne du genre, des scientifiques ont fait une analyse comparative des épisodes infraquotidiens de précipitations extrêmes dans le sud du Québec entre un scénario de climat actuel (1961-1990) et un scénario de climat futur (2041-2070). À cette fin, ils ont utilisé le modèle régional canadien du climat (MRCC 3.7.1), piloté par une simulation du modèle couplé climatique global canadien (CGCM2) avec scénario de forçage d'émissions SRES-A2. L'étude examine les précipitations maximales annuelles de mai à octobre pour des durées de 2, 6, 12 et 24 heures durant différentes périodes de retour (2, 5, 10, 25 et 50 ans). Les auteurs ont tout d'abord comparé les caractéristiques statistiques des relevés pluviométriques de 51 stations avec celles simulées par le modèle MRCC pour le climat actuel. Ils les ont ensuite comparées avec les caractéristiques des précipitations du scénario de climat futur. Des analyses statistiques ont été effectuées au niveau de mailles de grille (MRCC) et des stations individuelles, mais également à un niveau régional (moyennes régionales de nombreuses stations et intégration de nombreuses grilles). Une première série de résultats à l'échelle des mailles de grille révèle que pour des précipitations extrêmes de courte durée (2 et 6 heures), les périodes de retour diminueront d'environ 50 % dans le climat futur, et d'un tiers pour les épisodes plus longs (12 et 24 heures). En outre, à l'échelle régionale, les précipitations futures sont systématiquement supérieures aux valeurs correspondantes pour le climat actuel. Cela indique que le sud du Québec connaîtra des épisodes plus intenses de précipitations fortes dans un climat futur. Les résultats laissent également croire que, dans un climat futur, les systèmes produisant des précipitations abondantes pour des durées déterminées seront plus localisés et vraisemblablement de nature plus convective, même pour les épisodes de 24 heures. Cependant, la simulation des précipitations extrêmes quotidiennes peut dépendre fortement du paramétrage (formulation) du modèle climatique régional. Par conséquent, les auteurs soulignent qu'il faudra procéder à de nouvelles simulations au moyen d'ensembles multimodèles pour mieux estimer l'évolution future des caractéristiques des précipitations.

Meehl, G.A. et Teng, H. 2007. Multi-model changes in El Niño teleconnections over North America in a future warmer world. Climate Dynamics 29:779-790.
De nouveaux épisodes El Niño pourraient entraîner des anomalies climatiques dans l'Arctique canadien, mais aussi des anomalies de refroidissement encore plus graves dans les basses latitudes d'Amérique du Nord.
Les études des modèles climatiques réalisées dans le passé pour évaluer le comportement d'El Niño sous l'effet de l'augmentation du forçage de gaz à effet de serre ont donné des résultats variés, certains modèles indiquant une amplitude plus forte pour El Niño alors que d'autres indiquaient une amplitude plus faible. Des chercheurs de l'American National Center for Atmospheric Research (NCAR) ont entrepris récemment de réaliser une nouvelle étude à modèles multiples pour examiner les répercussions des climats plus chauds sur les modèles et l'amplitude d'El Niño. Les chercheurs utilisent dans leur étude trois modèles de projection d'amplitudes plus faibles d'El Niño pour les climats plus chauds et trois modèles de projection d'amplitudes plus fortes. Ils ont constaté que ces modèles reproduisent tous assez bien le comportement actuel d'El Niño, ainsi que le modèle géographique des changements de températures et de pression liés à El Niño. Ils ont également constaté que les changements projetés selon deux scénarios éventuels - un scénario modérément élevé (scénario SRES A1B à 2100) et un scénario très élevé (4x CO2) - affichent une cohérence au niveau des changements des modèles de circulation en Amérique du Nord et ce, quelle que soit l'amplitude El Niño projetée, à savoir plus forte ou plus faible. Les résultats indiquent la présence d'une anomalie de réchauffement modéré dans les latitudes élevées d'Amérique du Nord (à savoir, une variabilité réduite) lors de futurs épisodes El Niño d'intensité comparable à ceux des événements actuels, mais une plus forte anomalie de refroidissement provoquée par El Niño sur la partie méridionale de l'Amérique du Nord. Ces changements sont liés à un déplacement nord-est et à l'affaiblissement du système dépressionnaire qui se développe sur le Pacifique Nord durant les épisodes El Niño.

Meehl, G.A., Teng, H., et G. Branstator. 2006. Future changes of El Niño in two global coupled climate models. Climate Dynamics doi 10.1007/s00382-005-0098-0.
À l'aide de divers scénarios de forçage radiatif, Meehl et al., exécutent une série d'expériences avec les deux modèles couplés du climat du NCAR (le modèle parallèle du climat et le modèle communautaire du système climatique, version 3) pour étudier quelles modifications pourrait subir le comportement d'El Niño dans des climats plus chauds. Les deux modèles simulent très bien son comportement actuel. Les résultats suggèrent une baisse de l'intensité moyenne d'El Niño à mesure que le climat se réchauffe, mais ces baisses ne deviennent statistiquement significatives par rapport aux passes de contrôle qu'une fois que le réchauffement a atteint les niveaux prévus avec un quadruplement du CO2. Les auteurs font cependant remarquer que des études menées avec d'autres modèles du climat donnent des réponses d'El Niño différentes. Il n'y a donc toujours pas de réponse définitive à la question des éventuels changements des épisodes El Niño dans l'avenir.

Meehl, Gerald A., Warren M. Washington, Benjamin D. Santer et al., 2006. Climate Change Projections for the Twenty-First Century and Climate Change Commitment in the CCSM3. Journal of Climate, 19(11), 2597-2616.
Le présent article fait état de simulations de changements climatiques réalisées à l'aide de la troisième version du modèle communautaire du système climatique du NCAR (CCSM3). Les scénarios suivants ont été utilisés dans les simulations : le scénario de stabilisation des émissions aux valeurs de 2000 et les scénarios SRES A2, A1B et B1. Pour les scénarios A1B et B1, on a simulé les changements climatiques au cours du XXIe siècle et par la suite jusqu'en 2300. Pour la dernière période, les émissions ont été stabilisées aux niveaux de 2100. Les auteurs ont constaté un réchauffement irréversible de 0,4 ºC d'ici 2100, fondé sur la stabilisation aux concentrations de l'an 2000, et une plus grande élévation relative du niveau de la mer. D'ici 2100, les hausses des températures et du niveau de la mer pour les trois scénarios SRES sont toutes plus marquées que celles du scénario de stabilisation aux valeurs de 2000, le scénario le plus élevé (A2) projetant un réchauffement moyen de 3,3 ºC et une élévation du niveau de la mer de 31 cm. Dans tous les cas de figure, la hausse du niveau de la mer est fondée exclusivement sur la dilatation thermique, et ne tient pas compte des effets de la fonte des glaciers et de la calotte glaciaire. Les scénarios de stabilisation de 2100-2300 montrent une stabilisation des températures, mais pas du niveau de la mer, les océans répondant plus lentement au changement climatique. De plus, on observe une réaction de type El Niño dans le Pacifique équatorial. D'après leur évaluation des impacts de divers scénarios sur le bilan de l'humidité du sol aux latitudes moyennes, les auteurs notent un assèchement des conditions très peu significatif en été. Tous les scénarios indiquent que l'étendue et l'épaisseur de la glace de mer polaire continuent de diminuer au cours du XXIe siècle, et le scénario A2 prévoit l'absence de glaces pendant l'été dans l'Arctique d'ici 2100.

Mikolajewicz, U., M. Groger, E. Maier-Reimer et al., 2006. Long-term effects of anthropogenic CO2 emissions simulated with a complex earth system model. Climate Dynamics DOI 10.1007/s00382-006-0204-y.
Cette équipe de chercheurs européens et américains évalue, à partir d'un modèle du système terrestre, les effets du réchauffement climatique futur sur le système global de circulation thermohaline. Par le passé, des études semblables se sont appuyées sur des simulations couplées avec des modèles climatiques mais, dans le cas présent, la modélisation fait appel à des modèles dynamiques d'inlandsis, des modèles de biochimie marine et des modèles dynamiques de la végétation ainsi qu'à des données sur la circulation océanique et atmosphérique. La simulation peut donc mettre en jeu des rétroactions lentes à des échelles pluricentennales qui influent très peu sur la simulation des climats du XXIe siècle, mais qui ont une incidence majeure à des échelles temporelles plus longues. On réalise des simulations multiples pour chacun des scénarios d'émissions SRES B1, A2 et A1B jusqu'en 2100, en appliquant par la suite une réduction exponentielle des émissions pour les années futures. Sans tenir compte des rétroactions de la végétation et des océans, les concentrations de CO2 atteignent, selon le scénario le plus extrême (A2), 969 ppm, soit environ 3,5 fois les niveaux de la période préindustrielle. Par contre, si l'on tient compte des rétroactions, les concentrations de CO2 atteignent 1 416 ppm (5 fois les niveaux préindustriels). Toujours selon le scénario A2, la circulation thermohaline s'arrête complètement d'ici 2300 et ne se rétablit pas pendant les 5 000 années suivantes. Malgré un réchauffement global de 4,9 C, les eaux de l'Atlantique Nord se refroidissent. Selon le scénario B1 (concentrations de CO2 atteignant un pic de 416 ppmv), la circulation ralentit et se rétablit lentement. Trois des cinq simulations présentées dans le scénario A1B (concentrations de 665 ppmv) se traduisent par l'arrêt complet de la circulation thermohaline, ce qui laisse croire que ce scénario pourrait bien correspondre au point de bascule de l'arrêt total de la circulation. Le refroidissement des eaux de l'Atlantique Nord entraîne également le ralentissement de la fonte de l'inlandsis groenlandais, et les facteurs connexes qui contribuent à l'élévation du niveau des océans sont largement compensés par les accumulations de glace en Antarctique. Bien que ces simulations ne laissent pas entrevoir la possibilité d'un arrêt complet de la circulation thermohaline au cours du prochain siècle, les valeurs supérieures des niveaux d'émissions jusqu'en 2100 proposées par le GIEC, pourraient provoquer des surprises inévitables au cours des siècles subséquents.

Murazaki, K., et P. Hess. (2006). How does climate change contribute to surface ozone change over the United States?, J. Geophys. Res., 111, D05301, doi:10.1029/2005JD005873.
Cette étude a examiné l'influence du changement climatique sur les niveaux d'ozone troposphérique et donc sur la qualité de l'air aux États-Unis. Deux périodes de 10 ans (1990 à 2000 et 2090 à 2100) ont été simulées à l'aide d'un modèle de transport planétaire des substances chimiques, MOZART 2. Dans les deux cas, MOZART 2 était régi par les conditions météorologiques du modèle couplé du système climatique (CSM) du NCAR, forcé par le scénario A1 du Rapport spécial du GIEC sur les scénarios d'émissions (SRES). Pour les deux périodes, les émissions de substances chimiques ont été maintenues constantes aux niveaux de 1990, de sorte que seuls les changements du climat du scénario A1 du GIEC avaient une incidence sur les niveaux d'ozone. Selon les résultats, la réponse de l'ozone au changement climatique n'était pas la même dans les régions polluées et dans les régions éloignées. Le modèle montrait dans tout le pays une baisse générale des niveaux de fond d'ozone de 0 à 2 ppbv d'ici la fin du siècle, alors que, pour les régions polluées, il projetait des augmentations de l'ozone troposphérique produit localement qui atteignaient jusqu'à 6 ppbv. Sur l'ouest des É. U., la baisse des concentrations de fond annule à peu près l'augmentation de l'ozone produit localement. Par contre, dans le nord-est, les augmentations régionales futures pouvant atteindre 5 ppbv se traduisaient chaque année par jusqu'à 12 jours de plus avec dépassement de la limite d'ozone moyenne maximale sur 8 heures de 80 ppbv. Les auteurs ont identifié divers facteurs climatiques qui ont une incidence sur l'augmentation future nette de l'ozone troposphérique sur les É. U., dont des changements de la température, de la vapeur d'eau, des nuages, du transport et des NOx produits par la foudre. L'étude n'a pris en compte que des émissions stables aux niveaux de 1990, ce que les auteurs considèrent comme non réaliste, puisque la demande en énergie va augmenter, de même que les émissions biosynthétiques, dans un monde de plus en plus industrialisé. C'est pourquoi, malgré l'incertitude qui entache l'impact du changement climatique régional sur la qualité de l'air aux É. U., les auteurs estiment qu'une détérioration de la qualité de l'air est un résultat robuste.

Perlwitz, J., S. Pawson, R. Fogt, J.E. Nielsen et W. D. Neff. 2008. Impact of stratospheric ozone hole recovery on Antarctic climate. GRL 35, L08714, doi:10,1029/2008GL033317.
Une nouvelle étude sur les effets significatifs du recouvrement de l'ozone stratosphérique sur la circulation troposphérique antarctique future souligne l'importance d'inclure les changements des concentrations d'ozone stratosphérique dans les simulations des modèles du changement climatique provoqué par l'être humain.
Le climat polaire de l'hémisphère sud a connu des changements significatifs au cours des trois dernières décennies étant donné la formation à chaque printemps du trou de l'ozone et le refroidissement afférent de la stratosphère inférieure. Le résultat a été un délai d'un mois de l'éclatement du vortex polaire d'hiver, le renforcement des vents d'ouest circumpolaire de l'été de l'été austral, le refroidissement en surface de l'intérieur de l'Antarctique et le réchauffement de la péninsule antarctique. Cette étude s'est penchée sur comment le rétablissement de la couche d'ozone pourrait modifier les effets des augmentations des GES sur le climat antarctique futur. Pour ce faire, les enquêteurs ont utilisé une version du modèle Goddard du Système d'observation chimie­climat qui comprend le couplage des radiations entre les effets prévus des changements de l'ozone de la stratosphère moyenne et des augmentations des concentrations de GES. Les simulations du modèle indiquent que le changement de la circulation troposphérique qui a eu lieu depuis les années 1970 à cause de l'appauvrissement de l'ozone, le renforcement des ventes d'ouest circumpolaires au cours de l'été austral, est renversé au milieu du présent siècle. Le rétablissement de la couche d'ozone dans le modèle mène à un réchauffement de la stratosphère polaire au cours du printemps, des vents d'ouest de la zone plus faibles dans la stratosphère à la fin du printemps et au début de l'été et dans la troposphère au cours de l'été. Ces résultats ont été considérablement différents à comparer à ceux obtenus par les modèles IPCC AR4, qui en général n'incluent pas les changements futurs à l'ozone stratosphérique. Ces résultats soulignent l'importance d'une représentation plus complète de l'atmosphère moyen dans la modélisation du rétablissement de l'ozone stratosphérique pour le climat de l'Antarctique.

Raisanen, J., 2008. Warmer Climate: less or more snow? Clim. Dyn., 30, 307-319.
Une étude des chutes de neige dans l'hémisphère Nord au 21e siècle projette un raccourcissement de la saison de neige, et une augmentation des quantités en milieu de saison dans les régions nordiques les plus froides. Inversement, pour les latitudes moyennes, on prévoit une baisse des quantités sur tout l'hiver. Pour la région située entre les latitudes nordiques froides et les latitudes moyennes plus chaudes, les modèles s'entendent peu sur les projections des changements des quantités de neige de pointe de l'hiver.
L'évolution des quantités de neige avec le réchauffement de la planète est une question fort intéressante. La quantité de neige est en effet un élément important pour de nombreux secteurs, dont l'agriculture, la production d'électricité et la gestion de l'approvisionnement en eau des municipalités. C'est pourquoi il est essentiel de comprendre comment cette ressource va évoluer avec le temps. L'étude a utilisé les simulations de 20 modèles du climat, avec le scénario d'émissions SRES A1B (modérées), pour examiner les équivalents en eau de la neige dans l'hémisphère Nord. Le résultat le plus évident est que la saison de neige raccourcit partout au cours du 21e siècle. Les quantités de précipitations hivernales augmentent généralement sur l'hémisphère Nord. Dans les régions nordiques froides, au nord de l'isotherme d'hiver -20 °C, cet état de choses se traduit par une augmentation des quantités de neige au cœur de l'hiver. Pour la région des latitudes moyennes, la conclusion robuste est une diminution de la quantité de neige tout au long de l'hiver. Pour les régions intermédiaires, entre les zones les plus nordiques et les latitudes moyennes, les résultats des modèles ne concordent pas, ce qui indique une sensibilité aux températures projetées. Il faudra donc mener d'autres travaux pour mieux comprendre et régler le désaccord entre les modèles pour cette zone de transition.

Ramanathan, V. et Y. Feng. On avoiding dangerous anthropogenic interference with the climate system: formidable challenges ahead. PNAS, 105 (38) : 14245-14250, 2008.
L'étude indique que sans l'effet de refroidissement des aérosols, la suppression de la concentration atmosphérique actuelle de GES entraînerait un réchauffement climatique de 2,4 °C au-dessus des niveaux préindustriels (marge allant de 1,4 à 4,3 °C), une hausse de température que plusieurs considéreraient comme « dangereuse ».
Les auteurs font valoir que seuls les effets des gaz à effet de serre devraient être pris en compte, étant donné que leurs effets se feront sentir sur une longue période. Selon eux, le forçage dû aux aérosols ne ferait que dissimuler le réchauffement provoqué par les émissions de GES, et la mise en œuvre de règlements visant à réduire la pollution atmosphérique permettrait de rapidement mettre en évidence ce réchauffement. Les auteurs se basent sur un scénario où la concentration de GES demeurerait à son niveau de 2005 pour tout le siècle à venir. À l'aide des données du rapport AR4 du GIEC, qui estime le forçage combiné des GES pour l'ozone et les GES de longue durée à 3 W/m2 (marge allant de 2,6 à 3,5 W/m2) et la sensibilité du climat à l'équilibre à 3 °C (marge allant de 2 à 4,5 °C), ils déterminent le réchauffement climatique déjà amorcé. Aucune autre source anthropique de forçage n'est prise en considération. Les auteurs en concluent que la hausse des GES par rapport aux niveaux préindustriels garantit un réchauffement climatique de 2,4 °C (marge allant de 1,4 à 4,3 °C), dont environ 90 % se produira au cours du XX1e siècle. Ces prévisions sont beaucoup plus élevées que celles du GIEC, qui prévoyait une hausse d'environ 1,3 °C entre les niveaux préindustriels et ceux de la fin du siècle en se basant sur les niveaux de l'an 2000 pour tous les forçages, y compris ceux des aérosols. Les auteurs soulignent que les réductions proposées pour les émissions de CO2 et autres GES n'auront aucun effet sur le réchauffement déjà amorcé, estimé à 2,4 °C. Cela signifie que les efforts de réduction des GES ne peuvent que limiter le réchauffement à un minimum de 2,4 °C. Les auteurs mentionnent également que leur étude démontre encore plus clairement l'urgence de réduire de façon importante les émissions de GES, vu l'ampleur du réchauffement déjà amorcé et le seuil critique des changements climatiques d'origine anthropique. Toujours selon les auteurs, la réduction des émissions d'agents de réchauffement de courte durée, par exemple le carbone noir et l'ozone, est une voie importante pour limiter le réchauffement du climat.

Raper, S.B. and Braithwaite, R.J. 2006. Low sea-level rise projections from mountain glaciers and icecaps under global warming. Nature 19 January, 2006, pp311-313. doi:10.1038.
The IPCC Third Assessment Report (TAR) provided an estimated range for global average sea-level rise (SLR) of about 10-90 cm by 2100, based on a range of IPCC SRES scenarios and a range of climate models. For scenario A1B, a mid-range scenario, the mean global average SLR from a number of models was projected to be about 38.7cm by 2100 (see Appendix II IPCC TAR). Thermal expansion is expected to make the largest contribution (28.8cm), while the contribution from melting of land ice (outside Greenland and Antarctica) was estimated at 10.6cm. The paper by Raper and Braithwaite provides new, much lower estimates for the contribution of melting land ice to future SLR. Using the A1B scenario to drive future climate change with two GCMs (GFDL and PCM), and a new method for determining ice volume, the authors estimate the contribution from melting land ice (excluding Greenland and Antarctica) to be about 5 cm (4.6 cm and 5.1 cm for GFDL and PCM models respectively) or about half of the previous IPCC estimate for the same emission scenario. It should be noted that the IPCC estimate of 10.6 cm SLR from melting land ice under the A1B emission scenario is an average result from many models whereas Raper and Braithwaite present results for two models independently.

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).

Scibek, J., et D.M. Allen. 2006. Comparing modeled responses of two high-permeability unconfined aquifers to predicted climate change. Global and Planetary Change 50: 50-62.
Dans la présente étude, Scibek et Allen utilisent un modèle tridimensionnel de l'écoulement des eaux souterraines (MODFLOW V3.1.0) avec le scénario IS92a (gaz à effet de serre + aérosols) de changement climatique du GIEC, fourni par le premier modèle canadien du climat mondial (MCCG1), pour simuler les impacts du changement climatique sur les systèmes d'eaux souterraines. Les auteurs ont choisi comme sites d'étude deux petits aquifères libres régionaux, situés dans le sud de la Colombie-Britannique, au Canada, et dans l'État de Washington, aux É. U. Les résultats montrent des changements observables bien que faibles de ces deux systèmes d'eaux souterraines dans des conditions de changements modestes du climat, ce qui correspond au domaine des incertitudes du modèle. De ces deux systèmes, on prévoit que c'est celui qui est relié à la rivière Kettle qui subira les impacts les plus importants, parce que les niveaux d'eau dans ce système d'eaux souterraines réagissent plus directement à la modification des débits de pointe due au changement climatique.

Sheffield, J. et E.F. Wood. 2008. Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi-model, multi-scenario, IPCC AR4 simulations. Climate Dynamics 31: 79-105.
On prévoit que l'assèchement mondial des sols aura lieu d'ici la fin du XXIe siècle quel que soit le scénario des émissions envisagées par le GIEC, menant à des sécheresses plus fréquentes. Cependant, pour la plupart des régions du monde, ces sécheresses ne montreront pas de changements statistiquement significatifs pendant plusieurs décennies.
La possibilité des conditions de sécheresses devenant plus grave à l'avenir est un impact soulevant des préoccupations clés liées au réchauffement planétaire. Récemment, deux scientifiques américains ont effectué une grande étude de l'occurrence mondiale et régionale de la sécheresse, analysant les données sur l'humidité du sol pour trois scénarios climatiques futurs (IPCC SRES B1, A1B et A2) de huit AOGCM qui ont participé au AR4 du GIEC. Les résultats ont été comparés avec les observations et les simulations climatiques actuelles (1961-1990). Tous les scénarios futurs ont produit des diminutions de l'humidité du sol aux échelles mondiales, avec le dédoublement correspondant de l'ampleur spatiale des déficits d'humidité du sol graves et de la fréquence de sécheresses à court terme (quatre à six mois de durée) du milieu du XXe siècle à la fin du XXIe siècle. À la fin du XXIe siècle, les sécheresses à long terme (12 mois et plus) deviennent trois fois plus fréquentes, mais les changements sont moins grands à l'échelle spatiale. En général, les changements utilisant le scénario B1 (scénario des plus faibles émissions) sont les moins grands et les résultats A1B et A2 sont semblables. Originalement, la Méditerranée, l'Afrique de l'Ouest, le centre de l'Asie et les régions centrales de l'Amérique du Nord sont les plus touchées, avec des augmentations remarquables de la fréquence des sécheresses à long terme. Les prévisions pour la région de la latitude mitoyenne de l'Amérique du Nord (y compris le Sud du Canada) montrent aussi des augmentations de l'aridité, mais avec de plus grandes variations entre les scénarios. Cependant, en général, les changements prévus de la sécheresse ne sont pas statistiquement différents du climat actuel (1961-1990) ou de la variabilité naturelle pour plusieurs décennies et les effets deviennent apparents uniquement au milieu du XXIe siècle. D'autre part, les changements des médians annuels et saisonniers des variables hydrologiques terrestres, telles que l'évaporation et l'humidité des sols, sont essentiellement non détectables au XXIe siècle. Les changements dans les extrêmes du climat et leurs impacts hydrologiques peuvent donc être plus détectables que les changements de leurs médians. Leurs résultats montrent aussi qu'à la plupart des endroits, les augmentations des sécheresses sont principalement attribuables aux réductions des précipitations avec l'évaporation accrue à cause des températures plus élevées modulant les changements. Tous ces résultats sont conformes à un certain nombre d'études préalables.

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.

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.

Smith, D. M., S. Cusack, A. W. Colman, C. K. Folland, G. R. Harris et J. M. Murphy. Improved surface temperature prediction for the coming decade from a global climate model (prévision améliorée des températures de l'air en surface pour la prochaine décennie à partir d'un modèle climatique mondial), Science, le 10 août 2007, vol. 317, p. 796 à 799.
Une équipe de chercheurs britanniques a publié les premières prévisions axées sur le modèle climatique mondial des températures de l'air en surface de la prochaine décennie à l'aide d'un modèle qui est initialisé par des conditions atmosphériques et océaniques observées pour mieux capter la variabilité du climat interne.
Les modèles climatiques mondiaux offrent des simulations transitoires des changements climatiques au cours du prochain siècle et au-delà, et fournissent donc des renseignements sur l'ampleur du réchauffement mondial et régional au cours des prochaines décennies ainsi qu'à long terme. Toutefois, l'état initial de l'atmosphère et de l'océan dans ces modèles n'est pas fondé sur les conditions observées, puisque cette façon de faire est une entreprise dispendieuse et chronophage. Une équipe de chercheurs dirigée par Doug Smith, du Hadley Centre du Met Office au Royaume-Uni, a élaboré un système de prévisions climatiques décennal qui ne fait que cela, c'est-à-dire initialiser le système climatique par l'assimilation des données sur les conditions observées pour ensuite projeter les changements sur le climat sur une période de dix ans en réponse aux changements prévus dans les facteurs de forçage anthropiques et naturels. Les premiers résultats de ce nouveau modèle - le [Système de prévisions climatiques décennal (DePreSys)] - ont été publiés dans Science cette semaine. Ce modèle est fondé sur le modèle couplé du Hadley Centre, version 3 (HadCM3). En premier lieu, les chercheurs ont mis à l'essai les compétences du DePreSys par la génération d'une série de simulations rétrospectives sur une période de dix ans au cours de la période de 1982 à 2001. Les simulations rétrospectives du DePreSys étaient vraiment plus précises dans la production des anomalies de la température de l'air en surface aux échelles mondiales et régionales que dans les simulations rétrospectives générées par le même modèle, mais sans l'assimilation des données initiales (exécutions [NoAssim]). Ils peuvent ensuite prévoir les changements climatiques de la période de 2005 à 2014. Grâce au DePreSys, la variabilité du climat interne, qui est originairement fondée sur les conditions observées, y compris les conditions initiales de refroidissement dans certaines parties de l'océan, est indiquée pour compenser les effets du forçage anthropique dans les premières années. Par la suite, un solide réchauffement climatique revient, dont on prédit que l'année 2014 sera d'environ 0,30 ± 0,21 °C plus chaude que la valeur observée en 2004. De plus, on prévoit que la moitié des années de 2009 à 2014 seront plus chaudes que l'année la plus chaude enregistrée, soit 1998.

Sterl, A., C. Severijns, H. Dijkstra, W. Hazeleger, G. Jan van Oldenborgh, M. van den Broeke, G. Burgers, B. van den Hurk, P. J. van Leeuwen et P. van Velthoven, 2008. When can we expect extremely high surface temperatures? Geophysical Research Letters, vol. 35, L14703, doi:10.1029/2008GL034071, 5pp.
Des changements dans les températures très élevées (période de retour de 100 ans) sont prévus plus rapidement que les changements des températures moyennes. Les températures dépassant 50 °C dans plusieurs régions du monde, et dans l'équateur de 30 sont prévues.
Lorsqu'on évalue les conséquences du changement climatique, les températures très élevées sont beaucoup plus importantes que les températures moyennes. Des études préalables ont montré que les extrêmes de froid se réchaufferont plus rapidement que les extrêmes de chaud et que les extrêmes de chaud se réchaufferont plus rapidement que les températures moyennes. La présente étude est concentrée sur les températures de l'air extrêmement élevées, représentées par la température de retour de 100 ans (T100). (T100 est une expression statistique précise signifiant qu'à chaque année vous avez la chance de 1 % d'obtenir cette température.) Une simulation d'un ensemble de 17 membres du changement climatique en réponse au scénario IPCC SRES A1B a été effectuée à l'aide du modèle climatique ECHAM5\MPI-OM. Leurs résultats montrent une augmentation médiane mondiale de la température de 3,5°K d'ici 2100, qui est à la limite supérieure de la fourchette présentée par les modèles analysés dans IPCC-AR4. Les auteurs reconnaissent que la génération actuelle de modèles climatiques, y compris celui utilisé dans la présente étude, ont tendance à surestimer les valeurs extrêmes des températures. Cependant, même après avoir corrigé ce biais, ils ont constaté que d'ici 2090­2100, la T100 prévue dépasse 40 °C dans le sud de l'Europe et dans le Mid­west des États­Unis et atteint même 50 °C dans de grandes régions de l'équateur de 30°, notamment en Inde et au Moyen­Orient et aussi dans la plus grande partie de l'Australie. Les valeurs T100 projetées, signalent les auteurs, devraient être prises au sérieux, puisqu'elles indiquent la possibilité de températures futures dangereusement élevées dans des régions à forte population.

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.

Sushama, L., R. Laprise, D. Caya, et al., 2006. Canadian RCM projected climate-change signal and its sensitivity to model errors. Int. J. Climatology 26:2141-2159.
Les auteurs utilisent les versions standard et mise à jour du modèle régional canadien du climat de troisième génération (MRCC 3.6 et 3.7) pour évaluer la réponse régionale au changement climatique à venir d'un certain nombre de grands bassins hydrographiques (Fraser, Yukon, MacKenzie, Nelson, Churchill et Mississippi) du centre-ouest de l'Amérique du Nord. Les modèles sont dirigés aux limites par les sorties du modèle climatique couplé canadien MCCG2, pour les scénarios d'émission IS92a et A2 du GIEC. Les changements de l'hydrologie des bassins projetés par les deux MRC sur la période 2041-2070 concordent pour ce qui est du signe, mais pas de l'ordre de grandeur. Les accumulations de pluie augmentent de 2 à 14 % dans tous les bassins, sauf dans celui du Mississippi, et la couverture nivale diminue significativement dans tous, ce qui se traduit par une baisse des pointes de ruissellement dues à la fonte printanière de la neige. Dans le bassin du Mississippi, le ruissellement diminue mais, dans les bassins du nord-ouest (Fraser, Yukon et Mackenzie), il augmente de façon significative, surtout en automne, en hiver et au printemps. Le nombre de jours de débits d'étiage diminue aussi dans tous les bassins du Canada, malgré une augmentation à la fin de l'hiver et au printemps.

Sushama, L., R. Laprise, D. Caya, D. Verseghy, M. Allard (2007), « An RCM projection of soil thermal and moisture regimes for North American permafrost zones », Geophys. Res. Lett., 34, L20711, doi:10.1029/2007GL031385.
Les projections du modèle régional canadien du climat indiquent que les températures des régions d'Amérique du Nord comportant du pergélisol seraient à la hausse au XXIe siècle.
Le modèle régional canadien du climat (MRCC4) a servi à réaliser des projections des changements des températures et de l'humidité du sol dans les régions d'Amérique du Nord comportant du pergélisol. Pour les études d'impact, le MRCC4 est un meilleur outil que ne le sont les modèles de circulation générale (MCG) compte tenu de son plus grand réalisme topographique et de l'échelle plus précise de la dynamique atmosphérique. Le modèle a servi à comparer la période de 2041 à 2070 avec la période de 1961 à 1990 à l'aide du scénario d'émissions A2 (un monde axé sur la croissance économique). Les résultats découlant de ce modèle révélaient que les températures près de la surface du sol seraient plus élevées pour les quatre zones comportant du pergélisol (selon le classement de l'Association internationale du pergélisol), les plus fortes hausses de la couche de terrain étant projetées dans la région au pergélisol continu (de 4 à 6 °C) par rapport à la période de référence de 1961 à 1990. Selon les projections, la hausse des températures sera accompagnée d'une diminution de la quantité d'eau glacée dans le sol, alors qu'on observera une augmentation de la quantité d'eau liquide. Cette diminution projetée de l'humidité du sol gelé entraînerait un drainage accru dans toutes les zones comportant du pergélisol. Bien que les MRCC soient utilisés dans des études d'impact et d'adaptation, ils ont encore besoin d'améliorations (p. ex. stockage thermique, modelage de la couche profonde, base de données sur les propriétés du sol).

Teng, H., L.E. Buja et G.A. Meehl. 2006. Twenty-first century climate change commitment from a multi-model ensemble. GRL 33, L07706, doi:10.1029/2005GL024766.
Une équipe d'experts du NCAR a évalué les sorties de 16 modèles couplés du climat planétaire, avec des forçages reflétant les changements passés de la composition de l'atmosphère, afin de déterminer l'ordre de grandeur du changement à venir du climat qui est déjà inéluctable. Bien que les simulations s'étendent jusqu'en l'année 2100, la composition de l'atmosphère pendant le XXIe siècle est maintenue aux valeurs de 2000. À la fin de la période de simulation, les températures de surface mondiales se sont stabilisées à un niveau de 0,5 +/-0,2 °C supérieur au réchauffement déjà atteint actuellement. Les modèles qui font intervenir le forçage des aérosols volcaniques dans la partie historique de la simulation indiquent un réchauffement plus faible à ce jour (en raison du refroidissement temporaire de certains volcans récents) et, par conséquent, un réchauffement irréversible d'environ 20 % plus élevé dans les prochaines décennies que les modèles qui ne font pas intervenir les aérosols. Ainsi, en moyenne, le niveau des mers s'élève de 10 cm de plus, et il n'y a aucun signe de stabilisation d'ici 2100. Ces résultats à l'échelle mondiale sont semblables à ceux d'études antérieures, mais la présente étude examine également les réponses régionales. Les auteurs ont constaté une amplification significative aux pôles, en particulier dans l'Arctique, où les modèles projettent une hausse irréversible de 1 à 3 ºC des températures hivernales d'ici 2100. Les simulations de neuf des seize modèles indiquent également une configuration semblable à El Niño, avec des précipitations accrues dans le centre est du Pacifique équatorial et dans l'océan Indien.

Teng, H., W. Washington, G. Meehl, L. Buja et G. Strand. 2006. Twenty-first century Arctic climate change in the CCSM3 IPCC scenario simulations. Climate Dynamics 26: 601-616 DOI 10.1007/s00382-005-0099-z.
La troisième version du modèle communautaire du système climatique du NCAR a été utilisée pour simuler les changements climatiques dans l'Arctique au XXIe siècle. L'intégration a commencé à partir de 1870 après une simulation de contrôle sur 300 ans. Les forçages externes du climat étaient des forçages solaires, volcaniques, liés à l'ozone, aux GES, aux halocarbures et aux effets directs des aérosols de sulfates et de carbone noir. Les simulations effectuées à partir de trois scénarios d'émissions (A2, A1B et B1) ont été analysées à l'aide de huit (A1B et B1) ou cinq (A2) membres d'ensembles. Le modèle projette une diminution de l'étendue de la glace de mer de l'ordre de 1,4 à 3,9 % par décennie pendant l'hiver et de 4,8 à 22,2 % par décennie pendant l'été, selon le scénario de forçage. Dans le scénario A2, d'ici la fin du siècle, l'Arctique est entièrement libre de glace pendant l'été, tandis que, dans le scénario du plus faible forçage (B1), cette situation survient plus tard. On prévoit une hausse de 0,7 à 5 oC des températures moyennes à la surface en hiver et de 4 à 14 oC en été, selon le scénario utilisé. Le modèle indique que ce réchauffement des températures est principalement dû au forçage radiatif des gaz à effet de serre avec forçage direct et rétroactions. En particulier, la température de l'air en surface pendant l'hiver était caractérisée par une forte tendance au réchauffement et une configuration spatiale avec amplification aux pôles. L'oscillation Arctique, qui a dominé pendant le XXe siècle, joue un rôle secondaire dans les températures en surface et les concentrations de glaces de mer pendant le XXIe siècle.

Thomas, J. Bracegirdle, William M. Connolley et John Turner. 2008. Antarctic climate change over the twenty first century. JGR, VOL. 113, D03103, doi:10.1029/2007JD008933, 2008.
Les changements climatiques dans l'Antarctique au cours du 21e siècle sont étudiés à l'aide d'une nouvelle approche pondérée de la comparaison de modèles couplés climatiques. Les résultats semblent indiquer que le réchauffement continental se poursuivra et que le recul de la glace de mer sera plus marqué que ce qui était prévu jusqu'ici.
Cet article présente un aperçu complet des changements climatiques dans l'Arctique au cours du 21e siècle à l'aide de l'ensemble de données provenant des modèles multiples du World Climate Research Program's Coupled Model Inter-comparison Project Phase 3 (CMIP3). Cette étude a appliqué une pondération aux résultats des modèles en fonction de la capacité du modèle de reproduire le climat de la fin du 20e siècle. Les résultats des modèles présentés comprennent notamment : une augmentation de l'amplitude des vents d'ouest circumpolaires, avec le plus fort changement (27 %) à l'automne; une augmentation prévue du réchauffement en surface de 0,34°C/décennie, en moyenne, sur le continent, avec une accélération du réchauffement en hiver, dans les régions où la glace de mer recule, autour de l'Antarctique de l'est
(0,51°C /décennie), et une diminution de la surface totale de glace de mer de 33 %. Si les scénarios de précipitations présentent des variations saisonnières et dans l'espace, il est prévu que la précipitation nette moyenne de l'ensemble du continent augmente, avec jusqu'à 25 % d'augmentation dans l'intérieur de l'Antarctique de l'est. La pondération a eu des répercussions sur certains aspects du climat de l'Antarctique qui sont particulièrement importantes à l'échelle mondiale. Par exemple, les vents violents à haute altitude vont contribuer aux changements dans le tourbillon de la mer de Weddell, ce qui pourrait entraîner des changements dans la circulation océanique mondiale. Le recul de la glace de mer et le réchauffement plus répandu le long des côtes de l'Antarctique de l'est pourraient contribuer à l'élévation du niveau des mers, étant donné que le réchauffement peut causer la dislocation des plateformes de glace flottante. Ceci pourrait ensuite accélérer l'écoulement glaciaire. Les auteurs font une mise en garde selon laquelle la capacité d'un modèle climatique de représenter les conditions actuelles n'indique pas nécessairement que sa réponse à des scénarios imposés sera réaliste.

Trapp, R.J., N.S. Diffenbaugh, H.E. Brooks, M.E. Baldwin, E.D. Robinson et J.S. Pal. 2007. Changes in severe thunderstorm environment frequency during the 21st century caused by anthropogenically enhanced global radiative forcing. PNAS, vol. 104, no 50, 19719 -19723.
Une augmentation de la fréquence des orages violents est prévue au XXIe siècle aux États-Unis par suite des changements à grande échelle de la météorologie associés aux changements climatiques provoqués par l'être humain.
Les orages violents au­dessus des États-Unis produisent une température ayant de grandes incidences, comme des vents de surface destructifs, de la grêle, de la foudre et des tornades qui, en moyenne, font perdre chaque année des milliards de dollars en biens et en récoltes, causent 25 décès et blessent 285 personnes. Cette étude a examiné la possibilité que la fréquence des orages violents se modifie en réaction à l'augmentation des gaz à effet de serre et aux modifications du forçage radiatif du climat mondial qui leur sont associées. Les auteurs se sont servis de modèles du climat mondial et d'un modèle climatique régional à haute résolution pour calculer les régions où l'énergie convective potentielle disponible et les caractéristiques du changement vertical du vent, ou « cisaillement », pourraient favoriser la formation d'orages violents. Ils ont constaté une nette augmentation à la fin du XXIe siècle du nombre de jours favorables à la formation de conditions pouvant donner naissance à des orages violents. La principale raison de l'accroissement de la fréquence est l'augmentation de la vapeur d'eau dans la couche limite de la planète le long des côtes du golfe du Mexique et dans les régions côtières de l'Atlantique. L'augmentation de la vapeur d'eau accroît l'énergie potentielle disponible en fournissant plus d'énergie latente pour la formation d'orages. Bien que cette étude ait examiné deux mesures quantitatives qui caractérisent la formation d'orages violents, d'autres recherches sur les caractéristiques de la naissance des orages, qui peuvent aussi changer en raison de l'augmentation des gaz à effet de serre, sont nécessaires.

Vavrus, S., J. Walsh, W.L. Chapman et D. Portis. 2006. The Behaviour of Extreme Cold Air Outbreaks Under Greenhouse Warming. Intn'l Journal of Climatology. 26.1133-1147.
Il existe un lien, quoiqu'incertain, entre l'incidence des poussées d'air froid extrême et la variabilité du climat. L'arrivée d'air polaire aux latitudes moyennes et basses est chose courante pendant l'automne et l'hiver, et peut affecter les populations humaines et endommager la végétation. La présente étude de modélisation analyse le comportement des poussées d'air extrêmement froid sur l'hémisphère Nord dans des conditions climatiques récentes et futures. Les résultats sont basés sur les simulations de sept passes du modèle de circulation générale pour le XXe siècle et les projections pour le XXIe siècle réalisées avec le scénario d'émissions SRES A1B. Ils indiquent que la fréquence des poussées d'air extrêmement froid (au moins deux écarts-types inférieurs à la température moyenne locale pendant un hiver moyen) diminuera dans une proportion de 50 à 100 p. cent au cours du XXIe siècle dans la majeure partie de l'hémisphère Nord au fur et à mesure d'un changement des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère et du réchauffement du climat. Cependant, toutes les régions ne connaîtront pas une baisse de la fréquence des poussées d'air très froid et l'intensité de la baisse ne sera pas la même non plus dans toutes les régions de l'hémisphère Nord, en raison de la nature des changements de la circulation générale et de la variabilité interne. On s'attend à ce que les régions qui sont plus sujettes à des événements de blocage atmosphérique, comme l'ouest de l'Amérique du Nord, connaissent des changements relativement minimes.

Vellinga, M. et R.A. Wood. « Impacts of thermohaline circulation shutdown in the twenty-first century », dans Climatic Change, vol. 91, 2008, p. 43-63.
Une nouvelle étude permet de démontrer que dans l'hémisphère Nord, l'effet de refroidissement d'une soudaine fermeture de la circulation thermohaline l'emportera sur l'effet de réchauffement des gaz à effet de serre (GES) en croissance pour environ 100 ans. La température de surface, la précipitation et l'élévation du niveau de la mer pourraient aussi être sérieusement affectées.
Vellinga et Wood ont examiné les incidences d'une fermeture hypothétique de la circulation thermohaline (CTH) en conjonction avec les incidences du réchauffement climatique. Pour ce faire, ils ont analysé des expériences de modélisation où l'on simulait une soudaine fermeture de la CTH dans des conditions de réchauffement climatique (augmentation des GES) et dans des conditions préindustrielles, et une expérience dans laquelle on liait les émissions des GES accrues à un affaiblissement graduel de la CTH. Les deux expériences de la fermeture de la CTH ont permis aux auteurs d'examiner si la réaction du climat à la fermeture de la CTH dépendait de l'état du climat de fond et, dans l'affirmative, la façon dont il réagissait. Dans les trois expériences, on a examiné l'incidence sur la température, la précipitation et le niveau de la mer, à l'échelle globale et régionale. L'étude a permis de constater que la conséquence d'une fermeture de la CTH sur la température de surface est un refroidissement d'ampleur similaire dans les conditions préindustrielles ou de réchauffement, durant la première décennie après la fermeture. Cependant, il existe des différences régionales importantes dans les deux expériences, principalement en raison des différences de la couverture des glaces de mer dans la mer du Nord et la mer arctique. Les auteurs font remarquer que, dans un climat en réchauffement, la fermeture de la CTH produit un refroidissement moyen de -1,7 °C pour les zones terrestres de l'hémisphère Nord, et ce, pendant les dix premières années. Au niveau régional, le refroidissement le plus important se produit en Europe occidentale et en Scandinavie (de -2 °C à -5 °C) où la température tombe en-dessous des niveaux préindustriels. Ailleurs, la température demeure près des valeurs préindustrielles (plus froide de 1 ° ou moins), ou au dessus de celles-ci. Dans les années subséquentes, le recouvrement de la CTH accélérera le taux de réchauffement, mais la température de surface atteindra le niveau de l'expérience du réchauffement climatique sans une fermeture de la CTH d'ici l'an 2150. Pendant les dix années suivant la fermeture de la CTH, la précipitation diminuera, et la couverture de neige augmentera sur la grande partie de l'hémisphère Nord), contrairement à ce qu'on prévoyait en considérant uniquement le réchauffement climatique. De plus, on constate d'importantes variations régionales dans le changement des niveaux de la mer. Il faut remarquer que l'expérience de Vellinga et Wood n'avait pas pour but de représenter un scénario plausible, main un moyen de quantifier les incidences éventuelles d'un tel événement sur le climat, en comparaison à celles d'un affaiblissement graduel du CTH dans un scénario de changements climatiques.

Wentz, F.J, L. Ricciardulli, K. Hilburn et C. Mears. «How Much Rain Will Global Warming Brings?» (combien de pluie les changements climatiques apporteront-il?), Sciencexpress, publié en ligne le 31 mai 2007, 8 pages.
Les modèles climatiques prévoient en général que, à l'échelle mondiale, les précipitations augmenteront avec les changements climatiques. De combien? Dans une nouvelle étude, les auteurs estiment que les modèles pourraient sous-estimer la réaction des précipitations aux changements climatiques.
Il est bien reconnu que les changements climatiques modifieront le cycle hydrologique de la planète. Les changements d'intensité et la distribution spatiale des précipitations engendreront certains des risques les plus sérieux liés aux changements climatiques. Dans le cadre de cette étude, les chercheurs ont examiné la contradiction apparente entre les observations et les simulations des modèles climatiques des récents changements (1987 à 2206) dans les précipitations globales. Les modèles climatiques globaux (MCG) prévoient en général que la vapeur d'eau atmosphérique totale devrait augmenter à un rythme d'environ 7 p. 100 par degré Celsius de réchauffement. Cette importante augmentation est due au fait que l'air plus chaud peut contenir plus de vapeur d'eau et les observations confirment cette prévision. Toutefois, les modèles prévoient systématiquement une réaction plus modérée des précipitations et de l'évaporation au réchauffement, soit d'environ 1 p. 100 à 3 p. 100 par degré Celsius de réchauffement. À l'aide d'observations par satellite de l'océan, doublées des valeurs terrestres du Projet mondial d'établissement d'une climatologie des précipitations, les auteurs de l'article ont évalué les récents changements dans les précipitations et l'évaporation globales et ont constaté d'après leurs données que les précipitations avaient augmenté au cours des deux dernières décennies au même rythme que la vapeur d'eau atmosphérique totale (c.-à-d. d'environ 7 p. 100 par degré Celsius de réchauffement). Les auteurs ont alors évalué la source de la contradiction entre les observations et les modèles. Mathématiquement, à l'aide d'une formule bien connue, ils ont montré que pour obtenir une réaction modérée des précipitations aux changements climatiques, il fallait que se produise une diminution des vents globaux, ce que montrent aussi les MCG. D'autre part, ils mentionnent que les observations confirment une augmentation des vents. La raison de cette contradiction entre les données d'observation et celles des MCG n'est pas claire, mais ne demande pas de solution. Si les précipitations globales augmentent au cours du prochain siècle au rythme plus élevé prévu dans l'article, les conséquences sur le plan des incidences des changements climatiques seront probablement sérieuses. Les constations semblent confirmer la thèse selon laquelle la planète recevra plus de précipitations en général, mais que la façon dont elles seront distribuées demeure incertaine.

Winton, Michael (2006), Surface Albedo Feedback Estimates for the AR4 Climate models, Journal of Climate, vol. 19, pp. 359-365.
L'étude décrit une nouvelle technique de calcul de la rétroaction de l'albédo de la surface (RAS) appliquée à des simulations aux états transitoires du réchauffement par le CO2 à l'aide de 12 modèles du climat planétaire issus du 4e RÉ. Cette technique permet d'estimer l'incidence d'une modification de l'albédo de la surface sur le bilan radiatif (ondes courtes) en surface et donc sur les températures de l'air en surface (Ts). À l'échelle du globe, avec des passes sur plus de 80 ans, les modèles établissent une RAS moyenne de 0,3 W m-2 K-1 avec un écart type de 0,09 W m-2 K-1, soit des valeurs inférieures mais comparables aux estimations antérieures issues des passes de conditions à l'équilibre pour un doublement des concentrations de CO2. Les océans de l'hémisphère Nord (HN), les océans de l'hémisphère Sud (HS) et les régions terrestres sont responsables respectivement pour 37 %, 39 % et 24 % de la RAS mondiale, la RAS terrestre étant attribuée en majeure partie à l'hémisphère Nord. Il est intéressant de noter que le régime de réchauffement en surface et celui de la RAS présentent des similitudes significatives dans l'hémisphère Nord, mais plus de la moitié des modèles n'établissent aucune corrélation entre eux dans l'hémisphère Sud. Murphy (1995), qui a documenté ces contributions négatives de la RAS, affirme qu'elles sont possibles lorsque l'albédo de la surface augmente en dépit du réchauffement planétaire, comme c'est le cas pour une région où il y a rétention de la glace en raison de la baisse de salinité à la surface de la mer et de l'augmentation de la stratification de l'océan. Le manque d'uniformité entre les différents modèles donne à penser qu'il faudra tenir compte des différences régionales, par exemple, des changements des couvertures neigeuse et glacielle, pour résoudre les différences de RAS des modèles.

Zhang, X., et J.E. Walsh. 2006. Toward a Seasonally Ice-Covered Arctic Ocean: Scenarios from the IPCC AR4 Model Simulations. J. of Climate, vol 19, pp1730-1747.
Les auteurs de cette étude ont réalisé des simulations de la glace de mer dans l'Arctique à l'aide des modèles décrits dans le 4e RÉ du GIEC en faisant intervenir un forçage anthropique et naturel dans les scénarios SRES A1B, A2 et B1 du GIEC. Ils ont examiné les simulations de la glace de mer pour le climat du XXe siècle et ont ensuite établi des projections du climat pour le XXIe siècle. Les ensembles multimodèles ont fourni une représentation satisfaisante de la climatologie et révélé des tendances à la baisse de l'étendue de la glace de mer pendant les récentes décennies, ce qui est conforme aux observations. Cependant, cette tendance s'accroît au cours du XXIe siècle, et une réduction de 21,6 à 33,4 % de l'étendue par rapport à celle de 1979 1999 est prévue par les ensembles multimodèles pour les vingt dernières années du siècle. En outre, les projections indiquent que l'étendue de la glace de plusieurs années se rétrécit beaucoup plus rapidement que la superficie totale des glaces et, par conséquent, contribue le plus significativement à la perte entière de glace de mer. En revanche, l'étendue de la glace saisonnière, soit celle qui se forme chaque année pendant l'automne et l'hiver, devrait augmenter. Étant donné les changements avec signes contradictoires de la glace de mer de plusieurs années et saisonnière, les cycles saisonniers de l'étendue de la glace de mer sont considérablement amplifiés par les modèles dans le présent siècle. D'ici la fin du XXIe siècle, les modèles prévoient qu'il n'y aura dans l'océan Arctique que de la glace de mer saisonnière. Les changements projetés de l'étendue de la glace de plusieurs années et saisonnière peuvent avoir des implications importantes pour l'énergie polaire et les bilan et parcours hydrologiques.

Zhang, Y., W. Chen et D.W. Riseborough. 2006. Temporal and spatial changes of permafrost in Canada since the end of the Little Ice Age. Journal of Geophysical Research 111, D22103, doi:10.1029/2006JD007284.
À l'aide du modèle Northern Ecosystem Soil Temperature (NEST - modèle de la température du sol dans les écosystèmes nordiques), trois chercheurs de Ressources naturelles Canada ont simulé la réponse du pergélisol canadien aux changements du climat survenus pendant les 19e et 20e siècles. La limite sud du pergélisol modélisée pour les dernières décennies est semblable à celle de la carte publiée courante, et les valeurs simulées de l'épaisseur de la couche active et de la profondeur jusqu'à la base du pergélisol sont comparables aux valeurs des mesures sur place. Les résultats issus de l'expérience de modélisation ont montré que la superficie totale sous-tendue par du pergélisol avait diminué de 5,4 % entre les années 1850 et les années 1990, avec deux périodes de réduction rapide, des années 1920 au début des années 1940 et après les années 1950. Pour l'épaisseur moyenne de la couche active dans l'ensemble de la région canadienne de pergélisol persistant, la simulation a montré qu'elle passait de 0,65 m à 0,87 m, soit une augmentation de 34 %, alors que la profondeur jusqu'à la table de pergélisol avait aussi augmenté de 0,39 m. Il y a également eu une dégradation du pergélisol par le bas, puisque la profondeur moyenne jusqu'à la base du pergélisol a été réduite de 3 m, la plus grande partie du changement étant survenue après les années 1940. Pour les auteurs, la prochaine étape devrait être de coupler le modèle NEST avec des modèles de la biogéochimie et de la dynamique de la végétation.

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