Partie 3 Causes possibles des changements observés

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1 Partie 3 Causes possibles des changements observés
Décembre 2002 Partie 3 Causes possibles des changements observés

2 Énergie thermique ascendante par les gaz à effet de serre
Le rayonnement solaire incident réchauffe la Terre, et le rayonnement sortant la refroidit Énergie thermique ascendante Énergie réfléchie ~31 % Énergie solaire incidente Énergie piégée par les gaz à effet de serre Pour déterminer les causes possibles des changements climatiques observés, il faut bien comprendre comment l’énergie entre le système du climat terrestre, y circule et en sort. L’énergie radiante de courte longueur d’onde du Soleil régit le système climatique de la Terre en réchauffant l’atmosphère et la surface, ce qui accentue le cycle hydrologique et engendre des vents et des courants océaniques qui transportent cette énergie sur toute la planète. Environ 31 % de ce rayonnement est réfléchi vers l’espace par les nuages, par les poussières et autres aérosols présents dans l’atmosphère, et par la surface de la Terre. Les 69 % restants de l’énergie solaire sont absorbés par l’atmosphère et la surface de la Terre, réchauffent le système climatique et régissent le comportement dynamique de l’atmosphère et de l’océan planétaire. La Terre se refroidit de nouveau en renvoyant vers l’espace l’énergie de la surface et de l’atmosphère. Cependant, comme la Terre est beaucoup moins chaude que le Soleil, le rayonnement sortant est surtout dans la plage infrarouge (IR) des grandes longueurs d’onde du spectre. Les molécules de gaz traces dans l’atmosphère, dits gaz à effet de serre, ou GES, ainsi que les nuages et les aérosols, absorbent la plus grande partie du rayonnement sortant. Ces molécules ré-émettent dans toutes les directions l’énergie absorbée, dont une partie vers la surface. Une grande partie de l’énergie renvoyée vers le haut est absorbée de nouveau par les GES et les aérosols à des altitudes plus grandes, et le processus recommence. Même si, dans un climat à l’équilibre, la quantité d’énergie finalement rejetée dans l’espace est en moyenne égale à l’énergie solaire absorbée, une fraction suffisante du rayonnement infrarouge sortant est recyclée pour élever significativement la température de la surface. Pour que le climat reste stable, la quantité nette d’énergie renvoyée vers l’espace avec le rayonnement IR sortant doit être égale à l’énergie de courte longueur d’onde absorbée par le système climatique. Tout changement de la quantité d’énergie solaire absorbée par le système climatique (à cause de changements soit de l’intensité de l’irradiance, soit de la quantité d’énergie renvoyée vers l’espace) entraînera un déséquilibre du flux d’énergie qui entre dans le système climatique et en sort. De même, tout changement de l’efficacité des GES et des nuages à piéger l’énergie thermique sortante induira un changement du climat. Référence : D’après d’IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., Fig. 1.2

3 Slide showing energy flux through atmosphere
L’énergie solaire et thermique qui circule dans le système climatique est réfléchie, absorbée et ré-émise de nombreuses façons différentes Rayonnement solaire réfléchi 107 W-2 Rayonnement solaire incident 342 W-2 Rayonnement sortant de grande longueur d’onde 235 W-2 Slide showing energy flux through atmosphere réfléchi par les nuages, les aérosols et l’atmosphère Fenêtre atmosphérique émis par l’atmosphère Gaz à effet de serre absorbé par l’atmosphère L’intensité du rayonnement solaire de courte longueur d’onde qui atteint le sommet de l’atmosphère terrestre ne varie que de quelques dixièmes de pourcent autour d’une moyenne d’environ 1370 watts par mètre carré pendant les cycles des taches solaires. Bien que l’on parle ici de constante solaire, on a des indications que cette valeur peut varier de plus de quelques dixièmes de pourcent aux échelles séculaire et millénaire. Moyennée sur toute la planète, cette énergie incidente est d’environ 342 watts par mètre carré de surface. Environ 22 % de ce rayonnement (77 W/m2) est réfléchi vers l’espace par les nuages, et par les poussières et autres aérosols présents dans l’atmosphère, et 9 % par la surface de la Terre. La fraction de rayonnement solaire incident ainsi renvoyée vers l’espace est appelée « albédo planétaire ». Les changements de la quantité de poussière dans l’atmosphère, de l’étendue et du type de nuages, et de la réflectivité de la surface terrestre peuvent entraîner des variations considérables de l’albédo planétaire d’une saison ou d’une année à l’autre, et à des échelles de temps plus longues. Les 69 % restants de l’énergie solaire absorbée par l’atmosphère et la surface de la Terre réchauffent le système du climat, régissent le cycle hydrologique et induisent des mouvements dans l’atmosphère et les océans. La chaleur est transportée vers le haut à partir de la surface et de la basse atmosphère par la chaleur latente de la vapeur d’eau, par la convection thermique directe de l’air chaud qui monte et par l’émission d’énergie radiative de grande longueur d’onde vers l’espace. Cependant, l’absorption du rayonnement sortant de grande longueur d’onde par les nuages, les aérosols et les traces de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, conjuguée au rejet de chaleur par condensation de la vapeur d’eau dans les hautes couches de l’atmosphère, aide à conserver une grande partie de cette chaleur dans la troposphère. Cette énergie conservée est ré-émise dans toutes les directions, dont une grande partie vers la surface. De plus, une grande partie de l’énergie renvoyée vers le haut est absorbée de nouveau par les GES et les aérosols à des altitudes plus grandes, et le processus recommence. Dans un climat à l’équilibre, la quantité d’énergie finalement rejetée dans l’espace est en moyenne égale à l’énergie solaire absorbée, une fraction suffisante du rayonnement infrarouge sortant est recyclée pour élever significativement la température de la surface. Dès que des changements de l’intensité du rayonnement solaire incident ou des propriétés de l’atmosphère qui contribuent aux processus ci-dessus entraînent un déséquilibre du flux net d’énergie entrante-sortante au sommet de l’atmosphère, il y a a un changement du climat. Ces changements constituent le « forçage radiatif ». Référence : D’après de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., Fig. 1.2 Chaleur latente réfléchi par la surface Rayonnement renvoyé Rayonnement de la surface absorbé par la surface Ascendances thermiques Évapo transpiration absorbé par la surface

4 Des facteurs naturels peuvent influer sur le flux d’énergie dans le système climatique
Sur des décennies et des siècles - intensité solaire - poussières volcaniques Sur des millénaires et au-delà changements orbitaux processus géophysiques Un certain nombre de processus naturels peuvent induire un déséquilibre du rayonnement au sommet de l’atmosphère. Aux très longues échelles de temps (milliers à millions d’années), ce sont entre autres : la distribution des masses terrestres sur la surface de la Terre (qui influe sur l’albédo planétaire); les changements de l’orbite de la Terre autour du Soleil (qui influent sur l’irradiance solaire annuelle et saisonnière); les changements des concentrations de gaz à effet de serre induites par des éruptions volcaniques et des changements biogéophysiques de la végétation terrestre et des océans (qui influent sur l’intensité de l’effet de serre naturel). Aux échelles de temps allant des décennies aux millénaires, les deux grandes causes naturelles du changement climatique sont : les changements de l’irradiance solaire libérée par la surface du Soleil; la quantité de cendres volcaniques présente dans l’atmosphère. Sources des images : Éruptions solaires(archives de la NASA) Nuage de poussière de l’éruption du mont Pinatubo

5 Ce sont la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone qui contribuent le plus à l’effet de serre naturel
Autres ~10% ~25% ~65% Les principaux contributeurs à l’effet de serre naturel de la Terre sont la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le méthane, l’hémioxyde d’azote et d’autres gaz traces. Si la vapeur d’eau était le seul gaz à effet de serre présent, l’intensité de l’effet de serre naturel se situerait entre 60 et 70 % de ce qu’on observe dans la réalité. Si le CO2 était le seul gaz à effet de serre présent dans l’atmosphère, l’effet de serre serait d’environ 25 % de ce qu’il est en fait. Du fait du chevauchement des bandes d’absorption, ces estimations ne sont pas strictement additives, mais constituent une illustration utile. Référence : IPCC Climate Change: The IPCC Scientific Assessment [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. pg 48. Vapeur d'eau

6 Cependant, il y a de nombreuses interactions et rétroactions complexes dans le système climatique planétaire Même si l’irradiance solaire et les émissions de rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde au sommet de l’atmosphère sont les principaux indicateurs de l’état du climat planétaire, il y a de nombreux processus complexes en jeu dans ce système qui influent sur le flux d’énergie dans l’atmosphère, dans les océans et sur la surface de la Terre. Ces processus déclenchent une série de rétroactions qui modifient les changements induits par les forçages radiatifs. Certains entraînent des rétroactions positives qui amplifient le forçage original; d’autres causent des rétroactions négatives, qui l’atténuent. Les échelles de temps de ces processus vont de très courtes (des secondes aux années), pour les changements de l’atmosphère à très longues (des décennies aux millénaires), pour les changements des océans, des inlandsis, des écosystèmes et d’autres caractéristiques géophysiques de la surface de la Terre. Référence: IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Fig 1.1.

7 La circulation océanique a une influence profonde sur les climats planétaire et régionaux
le grand tapis roulant  Un élément très important du système climatique qui intervient dans le changement climatique est la circulation océanique. Les océans contribuent pour environ 50 % au transport de chaleur de l’équateur (où s’accumule la chaleur solaire excédentaire) vers les pôles (zone de refroidissement net). Le régime de circulation qui contribue à ce processus de transport est régi en grande partie par les différentiels de salinité et de chaleur dans les océans. Dans les régions de salinité élevée et/ou de basse température de l’eau en surface, il se produit une descente rapide des eaux de surface vers l’océan profond (processus appelé « formation d’eau profonde »). Il y a actuellement deux régions clés de formation d’eau profonde : dans l’Atlantique Nord et dans l’océan Austral. La formation d’eau profonde dans l’Atlantique Nord prend place surtout dans la mer du Labrador et dans la mer du Groenland, et entraîne le transport vers le nord d’eau plus chaude venant de l’équateur pour remplacer l’eau qui s’est enfoncée. Ce processus de plongée-advection déclenche une « circulation thermohaline » d’échelle planétaire, qui ressemble à un immense tapis roulant. Le Gulf Stream, courant chaud de l’Atlantique induit par ce processus, maintient les températures de l’Europe quelque 10C plus élevées que celles des régions d’Amérique du Nord situées aux mêmes latitudes. Des petits changements de la circulation thermohaline, déclenchés par des changements de l’advection d’eau moins salé de fonte de la glace de mer venant de l’océan Arctique, par une augmentation du ruissellement d’eau douce sur les terres ou d’autres phénomènes du même ordre, peuvent causer d’importants changements des climats régionaux. Source de la figure : IPCC Climate Change 2001: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Watson,R.T et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Fig. 4.2, p. 83.

8 Les modèles du climat sont le principal outil pour faire des projections quantitatives du changement climatique à venir MCG1 : 1970 MCG2 : 1980 MCG1/MCG2 : 1990 Étant donné que le cumul des interactions complexes du système planétaire ne peut pas être convenablement simulé en laboratoire, les scientifiques ont recours à des modèles informatiques du système climatique pour évaluer sa réponse aux forçages et étudier ses éventuels changements futurs. Les modèles du bilan énergétique et des modèles à une ou deux dimensions peuvent être utiles pour étudier les nombreux processus en jeu dans le système climatique planétaire et les décrire sous la forme d’équations mathématiques basées sur des principes fondamentaux de physique et de chimie. Les modélisateurs utilisent ces équations pour construire des modèles tridimensionnels de la circulation générale (MCG), qui décrivent l’interaction des divers processus climatiques à l’échelle planétaire. Pour développer et utiliser des modèles du climat, il faut de nombreuses années, du personnel hautement spécialisé et des installations informatiques à la fine pointe du progrès. Les premières versions des MCG, développées dans les années 1970, étaient très simples, utilisant un océan « marais » qui pouvait échanger de l’humidité avec l’atmosphère, mais pas transporter de la chaleur, et des descriptions relativement simples de certaines des autres processus climatiques. Le MCCG1 était le premier modèle canadien de ce type. Dans les années 1980, une deuxième génération de MCG a vu le jour, utilisant un océan « en couche », qui pouvait absorber (mais toujours pas transporter) de la chaleur, et des schémas interactifs plus évolués pour les processus des nuages et la réponse de la glace de mer. Ces modèles ont été utilisés pour développer des projections des réponses à l’équilibre du climat planétaire aux forçages. Dans les années 1990, des groupes ont commencé à coupler leurs MCG de l’atmosphère à des MCG de l’océan, qui pouvaient maintenant transporter de la chaleur et simuler la réponse, aux états transitoires comme à l’équilibre, du climat aux forçages. On les appelle « modèles couplés du climat » ou MCG océan-atmosphère. La première et la deuxième version du modèle canadien couplé du climat incluaient aussi des modèles interactifs de la glace de mer. La troisième, en cours de développement, comportera une atmosphère plus profonde, une chimie et une physique de l’atmosphère améliorées, et un modèle interactif de la végétation terrestre. Ces modèles sont essentiels pour projeter la réponse du système climatique à divers forçages, et pour tenter d’attribuer à des forçages particuliers les changements climatiques observés. Source: Climate Research Branch (MSC)

9 Des forces solaires et volcaniques
ont influé sur le système climatique 1 1900 1950 2000 Année -1 -2 -3 -4 Forçage radiatif (W/m2) Les deux principales causes naturelles des changements et des variations du climat au cours du dernier siècle sont les fluctuations de l’énergie solaire et l’injection d’aérosols sulfatés dans la stratosphère lors d’éruptions volcaniques explosives. L’intensité de l’irradiance solaire qui atteint la surface de la Terre a été reconstruite grâce à des analyses isotopiques de cernes de croissance d’arbres. On a constaté que l’intensité solaire a augmenté au cours des derniers siècles, jusqu’aux environs de Depuis, elle a varié à des échelles de temps décennales (avec les phases du cycle des taches solaires), mais sa valeur moyenne n’a pas changé significativement. Le forçage radiatif net du climat planétaire dû à l’augmentation de l’activité solaire depuis 1750 est estimé à environ 0,3 W/m2, avec une plage d’incertitude de +/- 0,2 W/m2. Cependant, cette valeur ne jouit encore que d’une confiance très basse. Les éruptions volcaniques ont tendance à refroidir le climat à la surface, parce que l’augmentation des concentrations stratosphériques d’aérosols sulfatés qu’elles causent accroît la réflexion du rayonnement solaire incident vers l’espace. Cette rétroaction négative est d’assez courte durée (jusqu’à 5 ans après l’éruption), mais peut entraîner des périodes de refroidissement soutenu si les éruptions surviennent régulièrement. Au cours du dernier siècle, la fréquence de ces éruptions a baissé entre 1900 et 1950 (d’où une baisse de l’effet moyen de refroidissement), puis a augmenté dans la seconde moitié du siècle (induisant un forçage radiatif vers un refroidissement à la surface). L’effet net des forçages naturels du climat au cours du dernier siècle semble donc avoir été un réchauffement net en surface jusqu’en 1950, et un refroidissement net dans les 50 dernières années. Sources : Fond - Nuage de cendres du mont Pinatubo : Fond - Données sur le cycle solaire : Données solaires du dernier siècle adaptées de Lean et al. (1995) in GRL 22: Données volcaniques adaptées du GIEC (1995) WGI p. 116.

10 d’opérations arithmétiques par seconde
Les équations du modèle du climat sont résolues numériquement sur des superordinateurs au Centre météorologique canadien Les modèles canadiens du climat utilisent plus de lignes de code pour représenter les processus en jeu dans le système climatique. Avec le superordinateur le plus moderne, on peut simuler environ deux ans de climat par jour d’ordinateur. Comme il faut disposer de simulations sur 1000 ans ou plus pour établir des statistiques climatologiques convenables, chaque expérience demande donc environ 500 jours de temps de calcul. 1 Gflop = 1milliard d’opérations arithmétiques par seconde vitesse de pointe : 128 Gflop mémoire : 128 Go Le modèle simule 2 à 3 ans de climat par jour

11 Anomalies des températures (ºC)
La réponse modélisée aux forçages naturels diffère des températures observées dans les 50 dernières années Modèle Observées Anomalies des températures (ºC) Lorsqu’on n’impose aux modèles évolués du climat que les forçages naturels du dernier siècle (ligne grise), ils peuvent raisonnablement bien approximer les tendance du climat observé (ligne rouge) pour la première moitié du siècle. Cependant, à cause de l’effet net de refroidissement des forçages naturels des 50 dernières années, ils n’arrivent pas à reproduire le réchauffement très marqué observé dans les dernières décennies. Ces simulations ont été effectuées à l’aide du modèle couplé du climat du Centre Hadley de l’UKMO. Sources : Fond - Nuage de cendres de mont Pinatubo : Fond - Données sur le cycle solaire : Graphique tiré de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 11.

12 Les données substitutives indiquent aussi que le récent réchauffement n’a probablement pas eu d’équivalent depuis au moins 1000 ans Les données substitutives utilisent des indicateurs des températures régionales tirés de carottes de glace (latitudes élevées), de cernes de croissance des arbres (latitudes moyennes) et de coraux océaniques (basses latitudes) de l’hémisphère Nord. Bien que les différentes études concordent raisonnablement bien, il demeure dans les reconstructions de températures une incertitude considérable, qui augmente à mesure qu’augmente le temps écoulé. Cependant, les tendances récentes suggèrent que les températures dépassent maintenant même la valeur haute de la place de l’incertitude estimative. Les experts en concluent que le XXe siècle a probablement été le plus chaud du millénaire, les années 1990 probablement la décennie la plus chaude, et 1998 l’année la plus chaude. Ces résultats suggèrent qu’il est de plus en plus difficile d’expliquer le réchauffement par le seul effet combiné du forçage naturel et de la variabilité naturelle du climat. Source : IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 134. Source: IPCC(2001)

13 Depuis plus d’un siècle, des scientifiques étudient la relation entre les concentrations de gaz à effet de serre et le climat Depuis plus d’un siècle, des scientifiques se demandent comment les changements des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre peuvent changer le climat. Cette relation entre les gaz à effet de serre et le changement climatique est fortement soutenue par les indications tirées des carottes de glace prélevées dans les profondeurs des inlandsis de l’Antarctique et du Groenland, qui fournissent d’excellentes archives de bulles d’air fossilisé piégées dans la glace depuis des centaines de milliers d’années. Comme le montre la figure, pour les dernières années, il y a une concordance remarquable entre les changements régionaux de la température de l’air en Antarctique (que l’on peut déduire de la chimie de la glace) et les concentrations de dioxyde de carbone et de méthane (deux importants gaz à effet de serre que l’on peut mesurer à partir des bulles d’air emprisonnées dans la glace). Bien que d’autres facteurs, dont la variabilité solaire et la couverture végétale, aient aussi joué un rôle important dans les quatre cycles glaciaire-interglaciaire montrés dans l’enregistrement, les études indiquent que les concentrations de gaz à effet de serre ont été un facteur critique. Les concentrations les plus élevées de dioxyde de carbone et de méthane présentes dans l’enregistrement de ans ont été, jusqu’aux derniers siècles, inférieures à 300 parties par million et 800 parties par milliard, respectivement, et ne sont jamais survenues que pendant les périodes interglaciaires chaudes. Source : IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 137.

14 Concentrations de CO2 (ppmv)
Les concentrations actuelles de CO2 n’ont pas connu de précédent depuis au moins ans ! $ # ' 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 260 280 300 320 340 360 380 Concentrations de CO2 (ppmv) Dans les dernières années, les concentrations atmosphériques de CO2 sont restées proches de la concentration typique des interglaciaires, soit 280 ppmv. Cependant, depuis 200 ans, les concentrations ont augmenté rapidement. Elles sont aujourd’hui d’environ 370 parties par million, soit plus de 30 % au-dessus des niveaux de l’époque pré-industrielle, et semblent sans précédent dans les ans des enregistrements des carottes de glace. L’analyse isotopique et d’autres indications mettent en évidence que la cause de la hausse rapide des concentrations est due surtout aux émissions provenant de la combustion du carbone fossilisé dans le charbon, le pétrole et le gaz naturel, et, à un moindre degré, des changements d’affectation des terres. Source : Adapté des données sur les carottes de glace et l’atmosphère disponibles sur le site Web du CDIAC, à l’adresse Concentrations les plus élevées depuis ans

15 Millions de tonnes de carbone
Au cours du siècle dernier, les émissions de gaz carbonique en provenance de sources humaines ont régulièrement augmenté Émissions provenant de combustibles ou carburants fossilifères Millions de tonnes de carbone par an (Gt C/an) Notez qu’un Gt C est égal à environ 3,7 Gt CO2 Source: CDIAC Émissions résultant du changement d’affectation de terrains Année

16 Les concentrations d’autres gaz à effet de serre et d’aérosols sulfatés ont aussi augmenté spectaculairement (a) Méthane et oxyde nitreux Concentrations atmosphériques Forçage radiatif b) Dépôt d’aérosols de sulfates dans les glaces du Groenland Concentrations de sulfates mgSO4 par tonne de glace (millions de tonnes Émissions de SO2 de soufre par an) Sulfate Les concentrations de méthane ont augmenté de plus de 150 % par rapport à l’époque pré-industrielle. Celles d’hémioxyde d’azote ont monté de 16 %. Les deux cas sont sans précédent dans l’enregistrement de ans des carottes de glace. Comme pour le CO2, ces augmentations semblent liées aux activités humaines. Par ailleurs, les carottes de glace du Groenland montrent que, dans l’hémisphère Nord, les concentrations d’aérosols sulfatés (un facteur global de refroidissement) ont rapidement augmenté au XXe siècle, mais semblent avoir baissé depuis le début des années Cette récente baisse semble directement liée aux efforts menés en Amérique du Nord et en Europe pour réduire les émissions humaines afin d’atténuer les risques de précipitations acides et autres problèmes environnementaux connexes. Source : Adapté de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. , p. 36.

17 D’autres gaz à effet de serre et aérosols ont aussi un effet sur le climat
CFC, HCFC déjà réglementés par le Protocole de Montréal HFC, PFC, SF6 Les HFC sont des produits de remplacement des CFC et des HCFC, alors que les PFC sont des sous-produits de processus industriels Ozone courte durée de vie, variable dans l’espace augmentation dans la basse atmosphère, diminution dans la stratosphère Aérosols non sulfatés Suie Combustion de la biomasse, poussière minérale Les gaz halogénés sont essentiellement d’origine humaine, et étaient largement absents dans l’atmosphère de l’époque pré-industrielle. Leurs concentrations sont encore fort basses, mais ils sont bien mélangés dans toute l’atmosphère et leur importance est significative. Par comparaison, l’ozone et les aérosols ont de très courtes durées de vie, et leurs concentrations sont élevées dans certaines régions et basses dans d’autres. Certains des aérosols non sulfatés (p. ex., poussières minérales et émissions de combustion de la biomasse) causent un refroidissement de l’atmosphère, alors que d’autres (la suie) entraînent un réchauffement. Source : IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Chapitres 4 et 5.

18 Les concentrations de certains gaz à effet de serre commencent à baisser, grâce aux réglementations
Archives Niwot HN Planétaire HS Océan – HN Océan – HS Océan - planétaire Les concentrations de certains gaz à effet de serre, comme les CFC et les HCFC, ont maintenant atteint leur maximum ou sont même en train de baisser, grâce aux mesures de réglementation mises en place aux termes du Protocole de Montréal. Ces résultats suggèrent que des mesures de réduction des émissions peuvent réussir à ralentir, voire à renverser, les tendances à la croissance des concentrations de gaz à effet de serre. Source : J. Elkins, NOOA Climate Monitoring & Diagnostics Laboratory

19 L’abondance, la durée de vie atmosphérique et le potentiel de réchauffement du globe des GES varient considérablement GES Abondance (1998, ppbv) Durée de vie (années) PRG (100 ans) CO2 variable 1 Méthane 1745 12 23 N2O 314 114 296 CFC, HCFC jusqu’à 0,5 HFC jusqu’à 0,02 0,3-220 PFC, SF6 jusqu’à 0,08 Bien que les gaz à effet de serre autres que le CO2 présentent des concentrations et des taux d’émission beaucoup plus bas que le CO2, ils sont aussi beaucoup plus puissants, molécule pour molécule et gramme pour gramme. Certains, comme le SF6, ont de très longues durées de vie atmosphérique et sont si puissants qu’un gramme d’émissions peut accentuer l’effet de serre naturel autant que 22 kg de CO2. Cependant, en raison de leur volume, les émissions anthropiques de CO2 restent la cause première du changement climatique d’origine humaine, suivies par les émissions de méthane, d’halocarbures et d’hémioxyde d’azote. Source : Adapté de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. p. 244,

20 L’appauvrissement de l’ozone stratosphérique influe aussi sur le climat en surface
Données terrestres Passage TOMS Moyennes zonales TOMS SBUV-SBUV/2 Données satellitaires fusionnées Données assimilées NIWA Écart à la moyenne pour (%) La figure montre les moyennes pondérées de l’aire des tendances de l’écart des concentrations d’ozone total aux valeurs moyennes mensuelles pour la période pour six ensembles de données différents. Les données ont été lissées à l’aide d’une moyenne mobile sur 3 mois. Les données montrent une grande variabilité aux échelles de temps annuelles, mais aussi une tendance progressive à la baisse des concentrations. Étant donné que l’ozone stratosphérique agit également comme gaz à effet de serre, cette baisse a contribué à un refroidissement en surface. Source : ARQB (SMC) Année

21 Les divers facteurs humains et naturels ont influé sur le climat de diverses manières
3 2 1 -1 -2 Forçage cumulatif depuis 1750 Forçage radiatif (W/m2) Les estimations d’une augmentation du forçage radiatif dû aux gaz à effet de serre bien mélangés dominent celles pour les autres facteurs, et ont un niveau de confiance relativement élevé. On a aussi une confiance relativement bonne pour ce qui est des effets des changements de l’ozone stratosphérique et troposphérique, qui sont beaucoup plus faibles que ceux des gaz bien mélangés et de signe opposé. Les effets directs des aérosols sont de signes divers et généralement mal compris, mais ceux des sulfates et de la combustion de la biomasse sont négatifs. Les effets indirects des aérosols sur les nuages sont négatifs et pourraient être très importants, mais ils sont encore très mal compris. Les effets du changement d’affectation des terres sur l’albédo de la surface ont probablement été négatifs, et ceux du forçage solaire sont d’ampleur semblable, mais positifs. Source : IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. SPM Fig. 3 p. 8 Élevé Moy. Moy. Bas Très bas Très bas Très bas Très bas Très bas Très bas Très bas Très bas Niveau de confiance

22 Les tendances des forçages anthropiques clés du dernier siècle sont dominées par les gaz à effet de serre, mais compensées en partie par d’autres facteurs Radiative forcing (W/m2) Les effets de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre sur le forçage ont augmenté régulièrement au cours du dernier siècle. Les effets des aérosols sulfatés et des aérosols de la biomasse ont pendant ce temps induit une tendance au refroidissement. On considère que ces effets « masquent » une partie de l’influence des gaz à effet de serre, plutôt que de la « compenser », puisque les effets des aérosols disparaîtraient rapidement si les émissions stoppaient, alors que ceux des gaz à effet de serre de longue durée de vie persisteraient longtemps après l’arrêt des émissions. Les effets refroidissants de l’appauvrissement de l’ozone stratosphérique ne sont présentés que pour les deux dernières décennies, puisqu’on ne dispose pas de données fiables pour les périodes précédentes. Sources : Adapté de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Figure 6.8 (p 401); Hansen et al., 1997 in JGR 102: Année

23 Les modélisations de la réponse au forçage anthropique concordent raisonnablement bien avec la température observée Observées Modèle Anomalies des températures (ºC) Année Lorsque les modèles avancés du climat sont forcés uniquement avec les forçages anthropiques du dernier siècle (ligne grise), ils peuvent s’approcher des tendances du climat observées (ligne rouge) raisonnablement bien pour le dernier siècle, et encore mieux pour les dernières décennies. Cependant, il y a des différences significatives vers le milieu du siècle. Ces simulations ont été effectuées avec le modèle couplé du climat du Centre Hadley de l’UKMO. Sources : IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 11.

24 Tendances de l’effet combiné des forçages anthropiques et naturels
1900 1950 2000 1 2 3 -1 -2 All forcings GHG + sulphates only Forçage radiatif (W/m2) Année Lorsqu’on additionne les estimations des effets radiatifs de toutes les causes anthropiques et naturelles du changement climatique, l’effet net est en moyenne très semblable à celui de l’augmentation des concentrations des gaz à effet de serre et des aérosols sulfatés due aux seules activités humaines. Sources : Fond - Nuage de cendres de mont Pinatubo : Fond - Données sur le cycle solaire : Graphique tiré de IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 11.

25 Anomalies des températures (ºC)
C’est la réponse modélisée à tous les forçages qui concorde le mieux avec les observations Observées Modèle Anomalies des températures (ºC) When advanced climate models are forced only with human and natural climate forcings of the past century (gray line), the results agree remarkably well with the trends in observed climate (red line). These simulations were conducted with the UKMO Hadley Centre coupled climate model. Lorsque les modèles avancés du climat sont forcés uniquement avec les forçages anthropiques et naturesl du dernier siècle (ligne grise), les résultats concordent remarquablement bien avec les tendances du climat observées (ligne rouge). Ces simulations ont été effectuées avec le modèle couplé du climat du Centre Hadley de l’UKMO. Ceci suggère que ce sont les causes tant naturelles qu’humaines qui expliquent le mieux les tendances passées du climat, mais que les tendances des 50 dernières années ont été dominées par les premières. Sources : Fond - nuage de poussière du mont Pinatubo : Fond - données sur le cycle solaire : Graphique : d’après IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK., p. 11.

26 convaincantes indiquent que le
Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (2001) conclut que : « Des observations récentes plus convaincantes indiquent que le réchauffement constaté au cours des 50 dernières années est attribuable aux activités humaines. » Source: IPCC Climate Change 2001: The Scientific Basis Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton,J.T. et al. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK. pg 10.

27 Les récents extrêmes météorologiques sont-ils dus à la variabilité naturelle ou au changement climatique? Des analyses suggèrent qu’il y a déjà eu des augmentations de certains types d’extrêmes météorologique dans certaines régions, mais pas partout. Les événements extrêmes individuels sont rares, et il est difficile de les lier directement à des causes spécifiques. Cependant, nombre de ces événements concordent dans les grandes lignes avec les projections du changement climatique. Ces événements sont donc de bons exemples de ce qui pourrait arriver plus souvent dans l’avenir.