Partie 4 Les modèles du climat et leur projections Décembre 2002.

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1 Partie 4 Les modèles du climat et leur projections Décembre 2002

2 Énergie réfléchie ~31 % Énergie solaire incidente Énergie thermique ascendante Énergie piégée par les gaz à effet de serre Le rayonnement solaire incident réchauffe la Terre, et le rayonnement sortant la refroidit

3 La Terre reçoit un excès d’énergie à l’équateur et connaît une perte nette d’énergie aux pôles

4 Il y a cependant de nombreuses interactions et rétroactions complexes au sein du système climatique planétaire

5 La circulation océanique a une influence majeure sur les climats planétaire et régionaux

6 Le CCmaC est engagé dans le développement et l’application de modèles du climat depuis les années 1970. Les modèles globaux couplés du climat tentent de simuler le climat à partir des principes premiers Atmosphère : 10 niveaux verticaux Nuages interactifs Glace de mer dynamique Océan : 29 niveaux verticaux

7 Le couplage des MCGA avec les MCGO est un processus complexe Démarrage atmosphère 20 ans Démarrage Océan ~ 4500 ans Couplage, corrections de flux et stabilization ~ 80 ans Système climatique couplé

8 On vérifie la performance d’un modèle couplé du climat par rapport aux observations et aux sorties d’autres modèles CMIP 1 Précipitation

9 Une quinzaine de modèles ont participé au projet de comparaison des modèles couplés (CMIP). Il y a aussi plusieurs sous-projets, qui analysent divers aspects. La phase 1 a examiné les intégrations « de contrôle » des modèles; la phase 2 la réponse à une perturbation climatique idéalisée. La comparaison formelle des modèles fournit une occasion de comparer de façon systématique une gamme de résultats

10 Les modèles d’ensemble de la CMIP sous-estiment l’épaisseur des glaces de l’Arctique pendant l’hiver et placent mal le maximum Épaisseur moyenne simulée «observée»

11 … mais la lisière médiane des modèles concorde bien avec les observations 10 % des modèles ont moins de glace que ceci Ensemble de 12 modèles Lisière médiane de la glace 10 % des modèles ont plus de glace que ceci

12 On peut aussi tester la capacité des modèles à simuler de façon réaliste le comportement passé du climat Observées Modèle Anomalies des températures (ºC)

13 Divers facteurs socio-économiques influent sur les émissions de CO 2 Formule de KAYA pour les émissions liées aux combustibles fossiles : Émissions de CO 2 = Population x PIB par personne (richesse) x énergie/PIB (efficacité énergétique) x carbone/énergie (type d’énergie) Utilisation et changement d’affectation des terres pour les émissions biologiques

14 Le GIEC utilise ces facteurs pour élaborer un certain nombre de scénarios d’émission SRES Économiques Planétaires Environnementales Population Économie Technologie Énergie Agriculture (utilisation des terres) Forces motrices Régionales

15 Plages des facteurs pris en compte dans les scénarios SRES Population (milliards)5,37,0 - 15,1 PIB mondial (10 12 $ US de 1990/an)21235 - 550 Rapport de revenu par habitant :16,11,5 - 4,2 pays développés/pays en développement Intensité énergétique finale (10 6 J/$ US)16,71,4 - 5,9 Énergie primaire (10 18 J/$ US)351514 - 2226 Part du charbon dans l’énergie primaire (%)241 - 53 Part de zéro carbone dans l’énergie primaire (%) a 1828 - 35 19902100

16 2000 2020 2040 2060 2080 2100 A1B A1T A1F1 A2 B1 B2 IS92a 25 20 15 10 5 Scénarios Émissions de CO 2 (GtC) Émissions de CO 2 projetées pour six scénarios SRES représentatifs

17 199020102020205020702090 Année 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Émissions planétaires de GES (Gt éq C) IS92a B2 Marqueur A1 Marqueur B1 Marqueur A2 Marqueur IS92c IS92e SRES = Special Report on Emission Scenarios (rapport spécial sur les scénarios d’émission La plage des scénarios SRES est semblable à celle des anciens scénarios IS92 du GIEC

18 Selon les scénarios SRES, les concentrations de CO 2 vont probablement doubler, voire tripler d’ici 2100 190020002100 Année 0 200 400 600 800 1000 Concentration (ppmv) A1F1 A2 A1B B2 A1T B1

19 GESBMO 3 trop.AérosolsNet 0 2 4 6 8 10 -2 A2B1IS92a1991-95 Les gaz à effet de serre bien mélangés domineront les changements du forçage radiatif en 2100

20 Ces changements feront monter significativement les températures planétaires moyennes et le niveau de la mer Les barres indiquent la plage pour 2100 produitepar plusieurs modèles Les barres indiquent la plage pour 2100 produitepar plusieurs modèles L’élévation du niveau marin (m)Changement de la température (°C) Émissions de SO 2 (MtS/ans)Émissions de CO 2 (GtC/ans)Concentrations de CO 2 (ppmv) Plusieurs modèles de l’enveloppe SRES Moyenne des modèles de l’enveloppe SRES L’enveloppe SRES entiere, plus l’incertitiude liées aux glaces terrestres

21 La Terre va devenir BEAUCOUP, BEAUCOUP plus chaude Hémisphère Nord Planétaire Plusieurs modèles de l’enveloppe SRES Les barres indiquent la plage pour 2100 produitepar plusieurs modèles Écarts des températures (C) à la moyenne de 1961-1990

22 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 190020002100 Année 0 2 4 6 8 10 Changement de la température (°C) Terres seul., avec rétr. du carbone Terres seul., sans rétr. Planétaire, avec rétr. du carbone Planétaire, sans rétr. Inclure les rétroactions du carbone pourrait rendre ces changements encore plus importants

23 Les résultats du MCCG se situent bien dans la plage du GIEC Plage du GIEC (2001) Observées Changement de la température moyenne annuelle planétaire en surface (C)

24 Les changements de température projetés varient considérablement d’une année à l’autre

25 Les régimes de température changeront substantiellement d’ici 2050 Moyenne annuelle Changement de la température (°C )

26 Hivers 2080-2100 D’ici 2090, les températures hivernales pourraient monter de 5 à 15°, voire plus, dans la plus grande partie du Canada Changement de la température (°C )

27 …et les températures estivales de 4 à 10 degrés Changement de la température (°C ) Étés 2080-2100

28 Mais il demeure des écarts considérables entre les divers modèles à l’échelle régionale Endroit Changement moyen des températures hivernales en 2050 Endroit Changement moyen des températures estivales en 2050

29 Un faible changement de la température moyenne peut induire un important changement de la fréquence des températures extrêmes

30 Par exemple, un réchauffement de 2 degrés à Toronto ferait tripler la probabilité de journées avec une température maximum dépassant 34  C

31 De même, un changement de la variabilité peut modifier la fréquence des extrêmes

32 Cependant, c’est quand à la fois la moyenne et la variabilité changent qu’on peut avoir le plus grand changement des extrêmes de température

33 Les changements des régimes de précipitations d’ici 2050 sont entachés d’incertitude, mais seront complexes Moyenne annuelle

34 Presque partout au Canada, les hivers vont probablement devenir plus humides Hivers 2080-2100

35 Mais les étés devraient devenir plus secs dans l’intérieur de l’Amérique du Nord Étés 2080-2100

36 OuestCentreEstArct. ouestArct. est Region 0 10 20 30 40 -10 Chang. des préciip. (%) OuestCentreEstArct. ouestArct. est Région 0 10 20 30 -10 -20 -30 -40 Chang. des préciip. (%) Les modèles montrent aussi des écarts significatifs des changements projetés des précipitations Hiver Amérique du Nord 2071-2100 vs. 1961-1990 Été MCCG Plage de 3 autres

37 Cet écart augmente avec la longueur de la période de projection Changement des précipitations annuelles moyennes aux États ‑ Unis Précipitations (mm/jour) Année

38 Cependant, les modèles s’entendent généralement sur des latitudes élevées plus humides et des régions tropicales plus sèches

39 Par exemple, les épisodes de précipitations extrêmes deviendront probablement plus fréquents 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Période de récurrence de l’événement (années) Ampleur de l’événement (mm) 10 2040 80 305060 70 1985 2050 2090 Épisodes de précipitations extrêmes (Canada)

40 10204080 Période de récurrence (années) 40 50 60 70 80 90 100 Extrêmes de pluie en 24 heures (mm) 198520502090 … et plus intenses

41 -50 0 50 100 150 200 0,2-0,40,4-0,80,8-1,61,6-3,23,2-6,46,4-12,812,8- 25,6 25,6+ Intensité de la pluie (mm/jour) Centre de l’Amérique du Nord Changement de la fréqiuence en % … alors que, du moins en été, les événements moins intenses deviendront moins fréquents

42 MCCG pour 2 x CO 2 FaibleModéréeIntense Intensité 0 10 20 30 40 -10 -20 Changement en pourcentage (au nord de 30N) 1000/an 875/an 27/an La fréquence des tempêtes d’hiver intenses peut augmenter

43 Les modèles des climats régionaux peuvent aider à améliorer les sorties des modèles utilisés pour les études d’impact, mais sont encore en développement MCCRMCCG1

44 Le MCCG projette des changements majeurs de l’extension de la glace de mer dans l’HN Tendance d é duite des donn é es satellitaires de la NASA baisse de 3% par d é cennie 1978-1996 Extension de la glace sur l’hemisphere Nord (10 6 km 2 )

45 … surtout en été MarsSeptembre

46 Les projections de la diminution d’épaisseur de la glace varient MCCGCSIROECHAM3 GFDLNCARUKMO3 mètres

47 La plupart des modèles suggèrent une baisse du renouvellement de l’Atlantique avec le temps Renouvellement de l’Atlantique (Sv) Année

48 Il y a un risque d’arrêt complet de la circulation thermohaline sites de plongée

49 Le risque d’arrêt de la circulation thermohaline dépend de la vitesse du changement climatique 02004006008001000 Durée (années) 0 5 10 15 20 25 Sv 1 %/an jusqu’à 560 ppmv 0,5 %/an jusqu’à 750 ppmv 1 %/an jusqu’à 750 ppmv

50 Le niveau de la mer montera à cause de l’expansion thermique des océans et des changements du volume des glaces terrestres L’enveloppe SRES entiere, plus l’incertitiude liées aux glaces terrestres Plusieurs modèles de l’enveloppe SRES Moyenne des modèles de l’enveloppe SRES Les barres indiquent la plage pour 2100 produitepar plusieurs modèles L’élévation du niveau marin (m) Année

51 Cependant, l’élévation du niveau marin sera beaucoup plus marquée dans certaines régions et moins dans d’autres Projection du MCCG pour l’expansion thermique seulement Est du Pacifique Atlantique équatorial N.-O. de l’Atlantique Arctique

52 Il y a un risque, faible mais non négligeable, d’un effondrement de l’inlandsis de l’Antarctique de l’Ouest Élévation de 6 mètres du niveau marin! 4 to 6 m sea level rise

53 « Le système climatique est un animal furieux, et nous sommes en train de l’énerver encore plus! » Wallace Broecker