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Rapport sur les nouveaux projets scientifiques portant sur les changements climatiques -- Le 11 août 2011

Détection et attribution

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

L'absence apparente d'une tendance de réchauffement de 1998 à 2008 précisément (qui commence par l'une des années les plus chaudes enregistrées) a été utilisée par certains pour prétendre que les préoccupations concernant le réchauffement anthropique planétaire ne sont pas fondées. Un article publié récemment dans la revue The Proceedings of the National Academy of Sciences par Kaufman et ses collègues s'intéresse particulièrement à cette décennie et étudie l'influence des facteurs naturels et anthropiques sur la température de surface moyenne globale pendant cette période. Pour ce faire, les utilisateurs emploient un modèle statistique publié précédemment (modèle de régression) mis à jour avec des données plus récentes. Les données utilisées pour estimer le modèle comprennent les observations annuelles des concentrations atmosphériques des cinq principaux gaz à effet de serre, les estimations basées sur les activités des émissions anthropiques de soufre (facteurs anthropiques), ainsi que les séries chronologiques relatives à l'insolation solaire, l'indice d'oscillation australe (représentatif de l'activité ENSO - El Niño-oscillation australe) et les sulfates volcaniques (facteurs naturels). Toutes les variables, à l'exception de l'indice d'oscillation australe, ont été converties en forçage radiatif et pour les émissions de soufre, des effets du forçage radiatif direct et indirect ont été pris en compte. Le modèle a été utilisé pour simuler la température de surface moyenne mondiale de 1999 à 2008. Pour déterminer les effets de l'activité humaine sur la température du globe, le modèle a été employé avec des valeurs datant d'après 1998 et liées aux facteurs naturels maintenues à leur niveau de 1998 tout en permettant aux concentrations des gaz à effet de serre et aux émissions de soufre d'évoluer selon la tendance observée. En revanche, maintenir des facteurs anthropiques à leurs valeurs de 1998 et permettre à l'insolation solaire, l'indice d'oscillation australe et les sulfates volcaniques d'évoluer selon la tendance observée a généré une simulation de la réaction de la température du globe aux facteurs naturels. Les résultats du travail réalisé par Kaufman et ses collègues indiquent que l'incidence nette de l'activité humaine au cours de cette période a été légère (un faible effet positif), car l'effet de refroidissement des émissions de soufre croissantes (provenant principalement de la Chine) a largement contrebalancé les effets de réchauffement des gaz à effet de serre. En termes d'influence des facteurs naturels, les auteurs remarquent le refroidissement dans la phase décroissante du cycle solaire de 11 ans, ainsi qu'un changement dans les conditions climatiques (d'El Niño à La Niña). Comme beaucoup d'autres, cette étude est particulièrement intéressante, car elle suppose que le forçage radiatif provenant des aérosols à base de sulfates volcaniques dans la stratosphère est proche de zéro, puisque la couche d'aérosol stratosphérique se remet des effets de la dernière éruption volcanique importante (mont Pinatubo). Solomon et ses collègues présentent des éléments de preuve contraires dans un article tout juste publié dans le magazine Science. Avec des données extraites de quatre ensembles de données indépendants, ils indiquent qu'en réalité, la couche d'aérosol stratosphérique « de fond » a fortement changé au cours de la dernière décennie, en raison principalement des éruptions volcaniques mineures continues. De plus, à l'aide d'un modèle climatique de complexité intermédiaire, ils précisent que ces récents changements dans les concentrations d'aérosol stratosphériques ont provoqué un ralentissement des taux récents de réchauffement planétaire par rapport à ce qu'ils auraient dû être. Ensemble, ces deux études confirment que les récents changements dans les températures moyennes du globe sont conformes à notre compréhension des effets des changements dans divers agents de forçage climatique et nous rappellent le besoin d'inclure tous les éléments de forçage radiatif dans les examens des changements décennaux et à court terme dans le climat.
(Références : Kaufman, R.K., Kauppi, H., Mann, M., Stock, J.H. 2011. Reconciling anthropogenic climate change with observed temperature 1998-2008. PNAS 108(29):11791-11793. Solomon, S., Daniel, J.S., Neely, R.R., Vernier, J.P., Dutton, E.G., Thomason, L.W. 2011. The persistently variable ‘background’ stratospheric aerosol layer and global climate change. Science Express, le 21 juillet 2011. 10.1126/science.1206027.)

Projections relatives aux changements climatiques

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

Une prévision solide associée à la hausse continue des émissions anthropiques de gaz à effet de serre est que la fréquence et l'intensité des événements chauds extrêmes augmenteront. Une étude réalisée par deux scientifiques avec l'Université de Stanford s'est intéressée à un aspect de ce changement prévu : le moment de l'émergence d'un nouveau régime de chaleur dans lequel la nouvelle valeur minimale est plus chaude que la valeur maximale de référence. Pour ce faire, ils ont analysé la température de l'air de surface à partir de l'archive de modèle climatique mondial CMIP3, à l'aide de 52 réalisations au total faites par le biais de 24 modèles qui ont permis des simulations et des projections du climat du XXe siècle d'après le scénario d'émissions A1B dans le Rapport spécial sur les scénarios d'émissions du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évaluation du climat. Ils évaluent trois mesures d'émergence de chaleur intense, calculées séparément pour les périodes juin-juillet-août (JJA) et décembre-janvier-février (DJF) pour un certain nombre de périodes : 1) le pourcentage des saisons plus chaudes par rapport à la valeur maximale de la fin du XXe siècle (1980-1999), 2) le « moment de l'émergence » lorsque le réchauffement moyen d'ensemble supérieur à la valeur maximale de la fin du XXe siècle est supérieur à la dispersion d'ensemble et 3) le moment de la dernière occurrence dans chaque réalisation de modèle d'une saison plus fraîche par rapport à la valeur maximale de la fin du XXe siècle. Dans l'ensemble, ils constatent que les zones tropicales présentent l'émergence la plus immédiate et la plus résistante de chaleur sans précédent. Jusqu'à 70 % des saisons au début de la période du XXIe siècle (2010-2039) dépassent la valeur maximale de la fin du XXe siècle aussi bien pour la période de juin-juillet-août que pour la période de décembre-janvier-février, un pourcentage qui augmente à plus de 90 % pour la plupart des zones tropicales dès la fin du XXIe siècle. Dans d'autres régions, le dépassement est généralement plus important pendant la période de juin-juillet-août que pendant la période de décembre-janvier-février, et est supérieur à 90 % des saisons dans la plupart de l'Afrique extratropicale, du sud de l'Eurasie et de l'ouest de l'Amérique du Nord à la fin du XXIe siècle. La date moyenne (d'après les 52 réalisations) indiquant la dernière occurrence d'une saison plus fraîche que la valeur maximale de la fin du XXe siècle a lieu dès la fin des années 2050 dans la plupart des régions tropicales et de grandes zones de l'Afrique du Nord et du sud de l'Eurasie. Les auteurs pensent que, puisque les émissions réelles de gaz à effet de serre au début du XXIe siècle dépassent celles du scénario d'émissions A1B, ces résultats peuvent être des estimations prudentes de l'émergence de chaleur sans précédent.
(Référence : Diffenbaugh, N.S., Scherer, M. 2011. Observational and model evidence of global emergence of permanent, unprecedented heat in the 20th and 21st centuries. Climatic Change 107:615-624.)

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

Les événements de précipitation extrême et les répercussions associées, comme les inondations, sont particulièrement préoccupants pour les sociétés en ce qui concerne la planification des changements climatiques futurs étant donné les menaces potentielles qui pèsent sur l'infrastructure, l'environnement et la vie humaine. Une nouvelle étude a récemment été publiée et portait sur les expériences faites avec la quatrième génération du Modèle régional canadien du climat (MRC) en vue de simuler les caractéristiques des extrêmes en matière de précipitation ainsi que leurs changements projetés dans tout le Canada. Les quantités de précipitation maximale sur un et plusieurs jours (c.-à-d. de un à dix jours) pour la période d'avril à septembre (afin de minimiser le risque de mélanger les événements de pluie et de neige) sont étudiées grâce à un ensemble de cinq intégrations d'une durée de 30 ans chacune pour le climat actuel (1961-1990) et le climat futur (2040-2071), en utilisant deux méthodes d'analyse des événements extrêmes (analyse de la fréquence régionale et analyse de la maille de grille). Les changements projetés des niveaux de récurrence (c.-à-d. les changements dans les quantités de chutes de pluie) associés à des périodes de récurrence de 20, 50 et 100 ans pour la période de 2040 à 2071 par rapport à la période de 1961 à 1990 sont dérivés, aussi bien en termes de changement dans le pourcentage qu'en termes de changements absolus. Les résultats de l'analyse à l'échelle régionale, en s'appuyant sur 12 régions climatiques, indiquent une augmentation dans le niveau de récurrence dans un climat futur pour toutes les régions, avec les changements les plus importants observés dans le pourcentage et les changements absolus les plus faibles projetés pour les régions du Nord. En général, des schémas semblables, mais avec des changements plus importants, ont été projetés pour les périodes de récurrence plus longues, bien que ces résultats se soient également révélés moins importants sur le plan statistique. Les analyses à l'échelle de la maille effectuées par l'intermédiaire de l'analyse de la fréquence régionale et de l'analyse de la maille de grille confirment les augmentations projetées dans les quantités de précipitation extrême sur un et plusieurs jours pour la plupart des régions du Canada. Comme prévu, l’analyse réalisée à cette échelle spatiale plus restreinte a mis en évidence un schéma plus complexe de réponse, avec de petites zones où se produisent d'importants changements prévus dans le pourcentage sur le plan des précipitations extrêmes et qui ont lieu dans les régions du Sud et du Nord. L'augmentation des niveaux de récurrence des événements de précipitation extrême de courte et de longue durée aura des répercussions sur la gestion des ressources en eau au cours du siècle à venir.
(Référence : Mladjic, B., Sushama, L., Khaliq, M.N., Laprise, R., Caya, D. Roy, R. 2011. Canadian RCM projected changes to extreme precipitation characteristics over Canada. Journal of Climate, le 15 mai 2011, p. 2565-2584.)

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Répercussions et adaptation

Les estimations du risque d'extinction établies par les études qui documentent les réactions observées par rapport aux changements climatiques récents et par les études de prévision réalisées sur les répercussions des changements climatiques futurs, s'alignent sur les probabilités d'extinction moyennes, d'ici 2100, d'environ 10 à 14 %. Ce résultat appuie les affirmations que les changements climatiques anthropiques se classent parmi les menaces les plus importantes pour la biodiversité mondiale.

Le nombre croissant d'études faisant état des changements écologiques qui se produisent en réponse aux récents changements climatiques donne l'occasion de déterminer si l'ampleur et la nature des réactions récentes correspondent aux prévisions. Une étude récemment publiée le fait, en concentrant les observations et les prévisions du risque d'extinction. Maclean et Wilson utilisent un ensemble de données de 130 réponses écologiques observées et de 188 réponses écologiques prévues par rapport aux changements climatiques établies grâce aux études et qui apparaissent dans les grandes revues scientifiques de 2005 à 2009. Les estimations du risque d'extinction concernant les 318 réponses ont été calculées à l'aide des critères de la liste rouge de l'Union internationale pour la conservation de la nature (IUCN) (d'après les relations entre les changements dans la taille de la population et la probabilité d'extinction). Les différentes subjectivités potentielles dans l'ensemble de données ont été prises en compte, y compris les subjectivités liées au type de répercussions climatiques étudiées, la région de recherche et de non-indépendance du risque d'extinction parmi les taxons. Après avoir pris en compte ces subjectivités potentielles, ils ont constaté que les études de prévision indiquaient une probabilité d'extinction moyenne de plus de 90 ans (jusqu'à l'année 2100) et d'environ 10 % parmi les taxons et les régions, tandis que les études fondées sur l'observation présentaient une probabilité d'extinction moyenne d'approximativement 14 % pour la même période. Bien que les auteurs précisent que ces estimations devraient être considérées avec prudence étant donné les multiples difficultés rencontrées dans l'évaluation des répercussions sur la biodiversité, la similarité dans ces estimations et leur solidité par rapport aux sources communes de préjugés offre une certaine confiance quant au fait que les réponses écologiques réalisées aux changements climatiques appuient les prévisions des changements futurs. Les auteurs mentionnent également que ces estimations sont plus faibles que certaines estimations publiées d'après la proportion des espèces « vouées à l'extinction », en expliquant que le risque d'extinction estimé sur une période donnée devrait être plus faible que les estimations liées à la « condamnation » à l'extinction.
(Référence : Maclean, M.D., Wilson, R.J. 2011. Recent ecological responses to climate change support predictions of high extinction risk. PNAS 108(30):12337-12342.)

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