L’attribution évalue la concordance entre les changements climatiques observés et les réponses quantitatives à différents facteurs de forçage calculées par des modèles éprouvés d’une part, et d’autre part la non-concordance de ces changements avec d’autres explications physiques également plausibles. Le premier rapport d’évaluation (PRE) du GIEC faisait état de très peu de preuves issues de l’observation qui viendraient corroborer une éventuelle influence anthropique sur le climat. Six ans plus tard, le deuxième rapport d’évaluation (DRE) est parvenu à la conclusion selon laquelle l’équilibre des preuves laisse apparaître une influence humaine sur le climat au XXe siècle. Le TRE a conclu pour sa part que « la plus grande part du réchauffement observé au cours des 50 dernières années a probablement pour cause l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre. » La confiance dans l’évaluation des contributions humaines aux récents changements climatiques a considérablement augmenté depuis le TRE, en particulier à l’aide d’indicateurs plus fiables car étalés sur des relevés plus longs et grâce à une série d’observations plus large et plus approfondie, qui permet de résoudre avec davantage d’exhaustivité la question de l’attribution du réchauffement, en liaison avec d’autres changements dans le système climatique. Certaines incohérences apparentes des relevés d’observations (par ex. dans le profil vertical des variations de température) ont été en grande partie résolues. Il y a eu des améliorations dans la simulation de bien des aspects du climat moyen actuel et de sa variabilité dans des échelles allant de saisonnière à interdécennale, bien que des incertitudes demeurent (cf. Encart RT.7). Les modèles emploient désormais des représentations plus détaillées des processus à l’œuvre vis-à-vis des aérosols et d’autres agents de forçage. Les simulations des changements climatiques du XXe siècle ont été lancées sur de nombreux modèles nouvellement développés et ont permis de prendre en compte des forçages anthropiques et naturels qui n’étaient pas disponibles à l’expérimentation au temps du TRE. Les ensembles multi-modèles permettent d’obtenir un degré de confiance supérieur en les résultats d’attribution, en fournissant une représentation améliorée de l’incertitude liée au modèle. Une signature anthropique plus claire s’est dégagée des études d’attribution formelles d’aspects du système climatique allant au-delà de la température atmosphérique au niveau mondial, incluant les variations de la chaleur totale absorbée par les océans, les tendances de température au niveau continental, la circulation et l’étendue des glaces arctiques. {9.1}
Encart RT.7. L’évaluation des modèles de circulation générale atmosphère/océan
Les modèles de circulation générale atmosphère/océan (MCGAO) sont l’outil de prédilection utilisé par les chercheurs pour comprendre et attribuer les variations climatiques du passé, et pour faire des projections dans l’avenir. Comme il n’y a aucune perturbation du forçage radiatif, dans l’histoire, qui soit comparable aux perturbations induites par les activités humaines telles qu’elles sont attendues pour le XXIe siècle, la confiance en les modèles doit provenir d’un certain nombre de méthodes indirectes, décrites ci-dessous. Dans chacun de ces domaines, des avancées significatives ont été réalisées depuis le TRE, ce qui a permis d’élever le degré général de confiance en ces modèles. {8.1}
La coordination des efforts au niveau international pour récolter et disséminer les résultats des expérimentations basées sur les modèles a permis d’examiner et d’analyser plus facilement le comportement des modèles. Cela a encouragé une évaluation plus exhaustive et plus ouverte des modèles, prenant en considération un éventail de points de vue. {8.1}
Projections à différentes échelles, portant sur différentes périodes, à l’aide de modèles climatiques mondiaux. Les modèles climatiques projettent le climat sur plusieurs décennies dans l’avenir. Comme les détails des systèmes météorologiques particuliers ne sont pas suivis ni prédits, les conditions atmosphériques initiales sont bien moins importantes que pour les modèles destinés aux prévisions météorologiques. Pour ce qui concerne les projections climatiques, les forçages sont beaucoup plus importants. Ces forçages incluent la quantité d’énergie solaire qui atteint la Terre, la quantité de particules émises dans l’atmosphère par l’activité volcanique, et les concentrations de gaz et de particules d’origine anthropique dans l’atmosphère. Au fur et à mesure que l’on s’intéresse à une échelle moindre en termes spatiaux (de mondiale à régionale, voire locale) et temporels, l’amplitude de la variabilité liée à la météorologie augmente en fonction des changements climatiques de long terme. Cela rend la détection des signaux de changements climatiques difficile aux plus petites des échelles. Les conditions océaniques sont importantes aussi, en particulier aux horizons interannuel et décennal. {FAQ 1.2, 9.4, 11.1}
Formulation des modèles. La formulation des MCGAO s’est développée à travers l’amélioration de la résolution spatiale et à travers des améliorations dans les concepts chiffrés et dans le paramétrage (p.ex., les glaces de mer, la couche limite atmosphérique, le mélange des eaux océaniques). Davantage de processus font désormais partie de nombreux modèles, y compris un certain nombre de processus-clés qui sont importants pour le forçage (p.ex., les aérosols sont dorénavant modélisés de façon interactive dans de nombreux modèles). La plupart des modèles font aujourd’hui état d’un climat stable sans qu’il soit nécessaire de procéder à un ajustement des flux, bien que certaines tendances de long terme subsistent dans l’intégration de contrôles des MCGAO, par exemple, en raison de processus lents à l’œuvre dans les océans. {8.2, 8.3}
Simulation du climat actuel. Les progrès réalisés dans la formulation des modèles ont mené à une amélioration de la simulation de nombreux aspects du climat moyen actuel. Les simulations des précipitations, de la pression du niveau de la mer et de la température de surface se sont toutes améliorées, en règle générale, mais des lacunes subsistent, notamment en ce qui concerne les précipitations tropicales. Alors que des lacunes significatives demeurent dans la simulation des nuages (et dans la rétroaction correspondante qui impacte la réactivité du climat), certains modèles ont montré des améliorations dans la simulation de certains régimes de nébulosité (notamment les stratocumulus marins). La simulation des événements extrêmes (en particulier les températures extrêmes) s’est améliorée, mais les modèles simulent généralement trop peu de précipitations pour les événements les plus extrêmes. La simulation des cyclones survenant en dehors de la zone tropicale s’est améliorée. Certains modèles utilisés pour la projection des variations des cyclones extratropicaux peuvent simuler avec succès la fréquence et la distribution des cyclones tropicaux telle qu’elle a été réellement observée. Des simulations améliorées ont été mises au point pour la structure de masse des eaux océaniques, pour la circulation thermohaline (CTH/ MOC) et pour le transport océanique de chaleur. Cependant, la plupart des modèles montrent des distorsions dans leur simulation de l’océan austral, ce qui aboutit à quelque incertitude quant à la modélisation de la façon dont l’océan absorberait la chaleur en cas de changements climatiques. {8.3, 8.5, 8.6}
Simulation des modes de variabilité climatique. Les modèles simulent les modes dominants de variabilité du climat non tropical qui sont proches de ceux qui ont été observés (NAM/SAM, PNA, ODP) mais ils ont encore du mal à rendre compte de certains de leurs aspects. Certains modèles simulent aujourd’hui d’importants aspects de l’ENSO, alors que la simulation de l’oscillation de Madden-Julian est généralement insatisfaisante. {8.4}
Simulation des variations de climat du passé. avancées ont vu le jour dans la simulation des variations climatiques du passé. Indépendamment de l’attribution de ces variations, la capacité des modèles climatiques à fournir une explication physique intrinsèquement cohérente des variations climatiques telles qu’elles sont réellement observées, à des horizons temporels divers, donne confiance en leur capacité à rendre compte de beaucoup des processus à l’œuvre pour l’évolution du climat au XXIe siècle. Parmi les progrès récents, la capacité à modéliser avec succès les variations observées dans une série plus importante de variables climatiques à travers le XXe siècle (p.ex. les températures et les extrêmes à la surface de la terre à l’échelle continentale, l’étendue des glaces de mer, les tendances de l’océan à emmagasiner de la chaleur et les précipitations sur les terres). Il y a eu aussi des progrès dans la capacité à modéliser beaucoup des grands traits du passé, des états climatiques très différents (tels que le milieu de l’holocène et le DMG), en utilisant des modèles identiques ou proches de ceux qui sont utilisés pour étudier le climat actuel. Des informations sur des facteurs considérés comme marginaux dans les calculs paléoclimatiques prennent en compte les différents états présentés par les nappes glaciaires au cours de ces périodes. Les prédictions générales des modèles plus anciens, qui mettaient en relation des températures mondiales plus élevées en réponse à une concentration de gaz à effet de serre plus importante, ont été confirmées par les observations qui ont suivi. Cela renforce la confiance qu’on peut avoir dans les projections climatiques à court terme et dans la compréhension des changements climatiques inertiels correspondantes. {6.4, 6.5, 8.1, 9.3–9.5}
Météorologie et Prédictions saisonnières à l’aide de modèles climatiques. La capacité de quelques modèles climatiques à prédire des valeurs initiales a été testée (et démontrée) à des horizons temporels allant des prévisions météo (quelques jours) aux variations saisonnières de climat, lorsque initialement paramétrés avec des observations appropriées. Alors que la capacité prédictive de ces modèles suivant ce mode opératoire n’implique pas nécessairement qu’ils mettront en évidence une réponse correcte aux variations des agents de forçage climatique tels que les gaz à effet de serre, elle augmente la confiance en le fait qu’ils représentent de façon appropriée certains processus clés et certaines téléconnexions du système climatique. {8.4}
Mesure de la précision des projections issues des modèles. La possibilité de développer des mesures des capacités des modèles (la « métrique »), basée sur les méthodes d’évaluation ci-dessus, qui peut être utilisée pour minimiser l’incertitude en fournissant des contraintes quantitatives sur les projections climatiques modélisées, a été explorée pour la première fois à l’aide d’ensembles de modèles. Bien que ces méthodes soient prometteuses, un lot de mesures prouvées doit encore être mis au point. {8.1, 9.6, 10.5}