Partie 4 Les modèles du climat et leur projections Décembre 2002

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

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

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

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

Le CCmaC est engagé dans le développement et l’application de modèles du climat depuis les années 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

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

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

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

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»

… 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

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

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

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

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) 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) Part du charbon dans l’énergie primaire (%) Part de zéro carbone dans l’énergie primaire (%) a

A1B A1T A1F1 A2 B1 B2 IS92a Scénarios Émissions de CO 2 (GtC) Émissions de CO 2 projetées pour six scénarios SRES représentatifs

Année 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

Selon les scénarios SRES, les concentrations de CO 2 vont probablement doubler, voire tripler d’ici Année Concentration (ppmv) A1F1 A2 A1B B2 A1T B1

GESBMO 3 trop.AérosolsNet A2B1IS92a Les gaz à effet de serre bien mélangés domineront les changements du forçage radiatif en 2100

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

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

& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & Année 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

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)

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

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

Hivers 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 )

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

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

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

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

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

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

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

Presque partout au Canada, les hivers vont probablement devenir plus humides Hivers

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

OuestCentreEstArct. ouestArct. est Region Chang. des préciip. (%) OuestCentreEstArct. ouestArct. est Région Chang. des préciip. (%) Les modèles montrent aussi des écarts significatifs des changements projetés des précipitations Hiver Amérique du Nord vs Été MCCG Plage de 3 autres

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

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

Par exemple, les épisodes de précipitations extrêmes deviendront probablement plus fréquents Période de récurrence de l’événement (années) Ampleur de l’événement (mm) Épisodes de précipitations extrêmes (Canada)

Période de récurrence (années) Extrêmes de pluie en 24 heures (mm) … et plus intenses

,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

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

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

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 Extension de la glace sur l’hemisphere Nord (10 6 km 2 )

… surtout en été MarsSeptembre

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

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

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

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

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

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

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

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