Un nouveau cadre d’utilisation des données climatiques pour les études d’impact et d’adaptation

Les émissions de gaz à effet de serre (GES), quelle qu’en soit l’origine, deviennent le problème de tout le monde une fois qu’elles sont rendues dans l’atmosphère. Il est bien établi que les émissions anthropiques de GES et d’aérosols déclenchent d’importants changements dans le climat terrestre.

De récents travaux ont montré 1) que la température mondiale moyenne augmente proportionnellement aux émissions cumulées de CO2, et 2) que la réponse des patrons régionaux de changement pour la température et la précipitation est quasi proportionnelle aux changements dans la température mondiale moyenne.

Dans ce contexte, on pourrait établir une relation directe entre divers types d’émissions anthropiques et l’ampleur des changements à l’échelle locale. Cette relation faciliterait alors la détermination des besoins d’adaptation et d’atténuation sans la contrainte d’une trajectoire particulière pour les futures émissions anthropiques.

• Générer des patrons du changement dans la température et la précipitation annuelles et saisonnières mis à l’échelle en fonction des émissions cumulées de dioxyde de carbone, tout en tenant compte de l’incertitude liée à l’utilisation d’un ensemble de modèles climatiques;

• Utiliser ces patrons mis à l’échelle pour obtenir les meilleures estimations et fourchettes d’incertitude possible de l’ordre de grandeur du réchauffement climatique et du changement dans la précipitation attendus à l’échelle locale par tératonne (Tt) d’émissions de CO2 (TtC);

• Établir des relations pour définir les patrons du changement climatique attribuable aux émissions d’aérosols et de GES autres que le CO2, par exemple, le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (NO2) et le chlorofluocarbone (CFC);

• Tester les patrons d’émissions mis à l’échelle obtenus pour plusieurs scénarios climatiques afin d’en évaluer la robustesse et la fiabilité pour le processus décisionnel.

Ce projet consiste en une analyse approfondie de l’ensemble de modèles climatiques globaux de la phase 5 du projet de comparaison de modèles couplés (CMIP5) pour :

• estimer les patrons de la réponse climatique au CO2 seul à partir d’un sous-ensemble de toutes les simulations disponibles dans lesquelles la concentration de CO2 augmente de 1 % par année afin de définir la réponse climatique régionale transitoire aux émissions cumulées de carbone;

• analyser la température et la précipitation à l’échelle annuelle et saisonnière; évaluer l’incertitude liée aux différents modèles climatiques du CMIP;

• comparer les patrons du changement climatique ne tenant compte que du CO2 aux patrons associés à la réponse aux émissions d’autres GES et d’aérosols dans les projections de modèles climatiques.

Ce projet a produit un nouveau jeu de données qui quantifie la réponse climatique aux émissions anthropiques cumulées de CO2, en tenant compte des patrons de température et de précipitation annuelles et saisonnières moyennes. Les patrons demeurent à peu près stables dans le temps et semblent robustes pour un éventail de scénarios d’émissions, avec une augmentation du forçage durant le 21e siècle. Cependant, de légères divergences apparaissent dans les patrons découlant des scénarios d’émissions qui postulent une stabilisation ou une diminution des émissions de GES.

Des études en cours visent à éclaircir ces divergences. La figure 1 montre la réponse moyenne d’un ensemble de modèles climatiques pour la température annuelle moyenne de l’air en surface, telle que décrite dans Leduc et al. (2016). Ces variables correspondent à la réponse climatique transitoire aux émissions cumulées de carbone et se situent entre moins de 0,5 °C par TtC émise dans l’Atlantique Nord et des parties de l’océan Austral et plus de 5 °C par TtC dans des parties de l’Arctique.

Figure 1. Gauche : Changement dans la température locale par TtC d’émissions cumulées de CO2 (réponse climatique régionale transitoire aux émissions cumulées de carbone). Droite : Changement dans la température régionale moyenne pour l’est de l’Amérique du Nord (EAN), comme le montre la région encadrée en rouge (région terrestre seulement) sur la carte.

La réponse globale moyenne dégagée de cet ensemble de modèles est de 1,7 °C par TtC, avec un degré d’incertitude de ±0.4 °C par TtC (1-sigma). Nous avons trouvé que sur la plupart des régions terrestres, la relation entre le changement de température locale et les émissions cumulées de CO2 est fortement linéaire et augmente à un taux considérablement plus élevé que celui de la moyenne mondiale.

Le graphique de droite de la figure 1 donne un très bon exemple de ce comportement typique et celui de gauche montre le changement dans la température locale par unité d’émissions cumulées de la région du nord-est de l’Amérique (NEA), qui comprend le sud du Québec (2,4 °C par TtC pour la région NEA; 3 °C pour l’ensemble du Québec (non montré).

Ces patrons donnent de bons résultats pour le changement de la température saisonnière et de la précipitation annuelle moyenne et saisonnière (Partanen et al., 2017). Les deux semblent stables dans le temps, ce qui suppose une réponse climatique régionale linéaire aux émissions cumulées. Les patrons de température sont robustes dans l’ensemble des modèles, bien que le degré d’incertitude pour les patrons de précipitation soit plus élevé.

Ce projet s’est aussi penché sur la manière dont les émissions de GES autres que le CO2 et d’aérosols agissent sur la modification des patrons découlant de la relation entre les émissions cumulées de CO2 et la réponse climatique locale (Partanen et al., 2018, en préparation).

Comme notre analyse le suggère, quel que soit le scénario d’émissions que nous retenons pour le prochain siècle, la moyenne des températures annuelles locales au Québec augmentera de 2,5 °C (sud du Québec) à 3,5 °C (nord du Québec) par billion de tonnes de carbone émis sous forme de CO2. Le réchauffement sera plus important l’hiver (4 à 6 °C par TtC) que l’été (2 à 3 °C par TtC), et s’accompagnera d’une hausse de la précipitation annuelle moyenne de 5 à 15 % par TtC.

Nous travaillons en ce moment sur un article qui quantifie le changement climatique local attribuable aux émissions de gaz autres que le CO2.