RT.5.2 Projections à grande échelle pour le XXI^e siècle

La présente section s’intéresse aux avancées dans la compréhension des projections climatiques à l’échelle du globe et des processus qui influenceront leurs schémas à grande échelle au cours du XXI^e siècle. Une discussion plus approfondie des changements attendus à l’échelle régionale se trouve à la section RT.5.3.

Le réchauffement mondial moyen, tel qu’il est projeté pour la fin du XXI^e siècle (2090–2099) dépend du scénario adopté et le réchauffement effectif sera influencé de façon significative par les émissions effectives qui ont lieu. Les chiffres du réchauffement comparé à la période 1980–1999 pour les six scénarios^[11] RSSE et à concentrations constantes en base 2000 sont fournis sous forme de meilleures estimations et de fourchettes probables dans le tableau RT.6. Ces résultats sont basés sur les MCGAO, sur les contraintes liées à l’observation et sur d’autres méthodes utilisées pour quantifier la fourchette de réponse donnée par le modèle (v. fig. RT.27). La combinaison de plusieurs types de preuves permet d’attribuer à chaque fourchette une probabilité, ce qui représente une avancée significative par rapport au TRE. {10.5}

Figure RT.27. (En haut) Variation moyenne de température au niveau mondial en 2090–2099 comparée à 1980–1999 pour les six scénarios marqueurs du RSSE, sur la base des résultats obtenus par des modèles différents et indépendants. La moyenne MCGAO multimodèle et l’amplitude s’étendant entre la moyenne moins 40% et la moyenne plus 60% sont représentées respectivement par une ligne noire continue et par des barres grises. Les incertitudes liées au cycle du carbone au sein du scénario A2 sont estimées à l’aide des modèles du Coupled Carbon Cycle Climate Model Intercomparison Project (C4MIP) et sont représentées par les croix bleu sombre, et pour tous les scénarios marqueurs utilisant un MTCI (symboles bleu ciel). Les autres symboles représentent des études particulières (voir à la fig. 10.29 les détails de ces modèles spécifiques). (En bas) Élévation moyenne mondiale projetée du niveau de la mer et ses composantes de 2090 à 2099 (en base 1980–1999) pour les six scénarios marqueurs du RSSE. Les incertitudes vont de 5% à 95%, selon l’amplitude des résultats fournis par le modèle, et elles n’incluent pas les incertitudes issues du cycle du carbone. Les contributions sont issues d’une mise à l’échelle des résultats des MCGAO et d’une estimation des variations dans les glaces terrestres à partir des variations de température (lire plus d’informations à l’appendice 10.A). Des contributions spécifiques ont été ajoutées pour aboutir à l’élévation totale du niveau de la mer, qui ne comprend pas la contribution représentant le déséquilibre dynamique de la nappe glaciaire, pour lequel le niveau actuel de connaissances ne permet pas de fournir une meilleure-estimation {Figures 10.29 et 10.33}

Les marges d’incertitude estimées sont plus importantes que celles qui figurent dans le TRE parce qu’elles prennent en compte un éventail de modèles et de rétroactions du cycle du carbone plus large. Le réchauffement tend à baisser l’absorption de CO₂ par les sols et par les océans, ce qui fait augmenter la part des émissions d’origine humaine qui restent dans l’atmosphère. Dans le scénario A2, par exemple, la rétroaction du CO₂ augmente le réchauffement mondial moyen en 2100 de plus de 1°C. {7.3, 10.5}

L’élévation mondiale moyenne projetée du niveau de la mer pour la fin du XXI^e siècle (2090–2099), par rapport au niveau de 1980–1999, figure dans le tableau RT.6 selon les six scénarios marqueurs du RSSE, avec des marges de 5% à 95% selon l’amplitude des résultats du modèle. La dilatation thermique contribue pour 70 à 75% des meilleures estimations de chaque scénario. Des MCGAO ont été utilisés pour évaluer le réchauffement et la dilatation thermique des océans, ce qui représente un progrès par rapport au TRE. Les projections ont ainsi également pu être réduites, par rapport au modèle simple utilisé dans le TRE. Dans tous les scénarios marqueurs, à l’exception du B1, l’élévation moyenne du niveau de la mer au cours du XXI^e siècle dépasse très probablement le taux moyen de la période 1961–2003 (1,8 ± 0,5 mm an^–1). Pour un modèle moyen, l’amplitude de l’élévation du niveau de la mer n’est, selon le scénario, que de 0,02 m au milieu du siècle, mais de 0,15 m à la fin du siècle. Ces amplitudes ne comprennent pas les incertitudes liées aux rétroactions du cycle du carbone ou les processus liés aux flux de glace car on ne dispose pas, dans la littérature, de base dans ce domaine. {10.6, 10.7}

Pour chaque scénario, le milieu de la fourchette ici fournie se situe dans la limite de 10% par rapport aux moyennes modélisées du TRE, en soulignant que les projections du TRE se référaient à 2100, alors que les projections du présent rapport se réfèrent à 2090– 2099. L’incertitude de ces projections est moindre que celle du TRE pour plusieurs raisons : l’incertitude dans les modèles de glace continentale est présumée indépendante de l’incertitude des projections de température et de dilatation ; des observations améliorées des récentes pertes de masse des glaciers permettent de réduire l’intervalle de probabilité ; et le présent rapport se base sur une fourchette d’incertitude fixée entre 5% et 95%, ce qui correspond à un écart-type de ±1,65, tandis que le TRE se basait sur des écarts-types de ±2. Les marges d’incertitude du TRE et du présent rapport quant aux prévisions de niveau de la mer seraient similaires si elles avaient été calculées de la même façon. {10.6, 10.7}

Les variations de la cryosphère continueront à avoir un impact sur le niveau de la mer au cours du XXI^e siècle. Les glaciers, les calottes glaciaires et l’inlandsis du Groenland devraient perdre de leur masse au cours du XXI^e siècle, selon les projections, parce que la fonte augmentera plus vite que les chutes de neige. Les modèles actuels suggèrent que l’inlandsis antarctique restera trop froid pour qu’une fonte généralisée se produise et qu’il pourrait gagner en masse grâce à une accélération des chutes de neige, et contribuer en cela à freiner la montée du niveau de la mer. Cependant, des changements survenus dans la dynamique glaciaire pourraient augmenter la contribution du Groenland comme de l’Antarctique à l’élévation du niveau de la mer au XXI^e siècle. Des observations récentes des glaciers périphériques du Groenland apportent des preuves formelles que le flux s’accélère lorsque les couches superficielles de glace sont supprimées. Des observations faites au centre-ouest du Groenland sur la variation saisonnière du rythme du flux glaciaire et une corrélation avec les variations de températures estivales suggèrent que l’eau de fonte qui se trouve en surface pourrait alimenter un système de drainage sous-glaciaire, lubrifiant le flux glaciaire. A cause de ces deux mécanismes, une fonte plus importante en surface, durant le XXI^e siècle, pourrait entraîner une accélération du flux et de la retenue glaciaires et ainsi, contribuer à l’élévation du niveau de la mer. Dans certaines zones de l’Antarctique ouest, des accélérations significatives du flux glaciaire ont déjà vu le jour, et pourraient avoir comme cause l’amincissement de la couche de glace à la suite du réchauffement de l’océan. Bien que cela n’ait pas été formellement attribué à un changement climatique anthropique issu des gaz à effet de serre, cela permet de penser que le réchauffement futur pourrait causer une perte de masse plus rapide et une élévation du niveau de la mer plus importante.

Des projections quantitatives de cet effet ne peuvent pas encore être faites avec un indice de confiance suffisant. Si les taux de décharge glaciaire des inlandsis du Groenland et de l’Antarctique devaient continuer à augmenter en corrélation linéaire avec la variation de température moyenne mondiale, cela ajouterait 0,1 à 0,2 m à la limite supérieure de l’élévation du niveau de la mer. La compréhension de ces effets est trop limitée pour pouvoir évaluer leur probabilité ou pour leur fixer une meilleure-estimation. {4.6, 10.6}

De nombreux schémas mondiaux et régionaux de température et de précipitations du TRE sont encore utilisés dans la nouvelle génération de modèles et parmi les résultats d’ensemble (voir fig. RT.28). La confiance en la robustesse de ces schémas est accrue par le fait qu’ils sont généralement restés les mêmes tandis que les simulations générales des modèles se sont améliorées (Encart RT.7). Cela ajoute encore à la confiance en la représentation donnée par les schémas des contraintes physiques de base sur le système climatique en cours de réchauffement. {8.3–8.5, 10.3, 11.2–11.9}

Figure RT.28. Variations de température projetées pour le début et la fin du XXI^e siècle, sur la base de la période 1980–1999. Les cadres du centre et de droite montrent les projections multi-modèles moyennes MCGAO (°C) pour les scénarios RSSE B1 (en haut), A1B (au centre) et A2 (en bas) calculés en moyenne pour les décennies 2020–2029 (au centre) et 2090–2099 (à droite). Le cadre de gauche illustre les incertitudes correspondantes sous forme de probabilités relatives de réchauffement mondial moyen estimé à l’aide de plusieurs études différentes MCGAO ou MTCI relatives à ces mêmes périodes. Certaines études ne présentent que les résultats d’un lot de scénarios du RSSE, ou pour certaines versions du modèle. C’est pourquoi la différence dans le nombre de courbes des cadres de gauche n’est due qu’à une différence de disponibilité de résultats {adaptation des Figures 10.8 et 10.28}

La variation de température prévue au XXI^e siècle est positive partout. Elle est plus importante au-dessus des terres et dans les latitudes les plus élevées de l’hémisphère nord pendant l’hiver, et elle est de plus en plus importante au fur et à mesure que l’on passe des zones côtières à l’intérieur des terres. Dans des zones géographiques similaires par ailleurs, le réchauffement est généralement plus important dans les régions arides que dans les régions humides. {10.3, 11.2–11.9}

Par contraste, c’est dans les océans austraux et dans certaines parties de l’Atlantique nord que le réchauffement est le moins important. Les projections montrent une augmentation de la température, y compris au-dessus de l’Atlantique nord et de l’Europe, malgré un ralentissement de la circulation thermohaline (CTH) dans la plupart des modèles, ceci étant dû à l’influence bien plus importante des gaz à effet de serre. Les schémas projetés de variation de la température moyenne zone par zone font voir un réchauffement maximal dans la troposphère tropicale supérieure et un refroidissement dans la stratosphère. Le réchauffement océanique moyen par zone devrait avoir lieu d’abord près de la surface et dans les latitudes septentrionales moyennes, puis le réchauffement atteindra progressivement l’intérieur des océans, ce qui est le plus visible sous les latitudes les plus hautes, là où le mélange vertical est le plus important. Le schéma projeté de variation est très similaire parmi les différents cas de figure qui prennent la fin du siècle en compte, sans égard pour le scénario considéré. Les champs moyens zone par zone, lorsqu’ils sont normés selon le réchauffement moyen, sont très similaires au sein des scénarios envisagés. (cf. fig. RT.28). {10.3}

Il est très probable que la CTH de l’Atlantique se ralentira au cours du XXI^e siècle. La réduction moyenne multi-modèle s’établit à 25% en 2100 (amplitude : de zéro à environ 50%) pour le scénario d’émission RSSE A1B. On s’attend à ce que les températures de la région atlantique augmentent malgré ce type de variations en raison du réchauffement plus conséquent dû aux augmentations importantes prévues de gaz à effet de serre. La réduction projetée de la CTH de l’Atlantique est due aux effets combinés de l’augmentation des températures et des précipitations sous les latitudes les plus hautes, qui réduisent la densité des eaux de surface dans l’Atlantique nord. Cela pourrait conduire à une baisse significative de formation des eaux de la Mer du Labrador. Très peu d’études MCGAO ont pris en compte l’impact de cette eau douce supplémentaire issue de la fonte de l’inlandsis groenlandais, mais celles qui l’ont fait suggèrent que cela mènera à un arrêt complet de la CTH. En somme, il est très probable que la CTH diminuera, mais il est très improbable que la CTH subira une transition abrupte et massive au cours du XXI^e siècle. Les variations de la CTH à plus long terme ne peuvent être évaluées avec un degré de confiance suffisant. {8.7, 10.3}

Les modèles indiquent que l’élévation du niveau de la mer au cours du XXI^e siècle ne sera pas la même dans toutes les zones géographiques. Selon le scénario A1B, de 2070 à 2099, les MCGAO aboutissent à un écart-type standard spatial médian de 0,08m, ce qui correspond à environ 25% de l’estimation centrale de l’élévation moyenne mondiale du niveau de la mer. Les schémas géographiques de la future élévation du niveau de la mer sont principalement issus des variations dans la distribution de la chaleur et de la salinité dans l’océan et des variations subséquentes dans la circulation dans l’océan. Des schémas projetés mettent en évidence des similarités plus appuyées entre les modèles que celles qui avaient été analysées par le TRE. Les traits communs sont une élévation moins importante que la moyenne dans l’océan austral, plus importante que la moyenne dans l’Arctique et une étroite bande d’élévation importante du niveau de la mer entre les océans Atlantique méridional et Indien. {10.6}

Les variations projetées des phénomènes extrêmes tels que la fréquence des vagues de chaleur sont mieux quantifiées que dans le TRE, grâce à des modèles améliorés et à une meilleure évaluation de l’amplitude des résultats issus des modèles, basée sur les ensembles multi-modèles. Le TRE était parvenu à la conclusion qu’il y avait un risque d’augmentation des extrêmes de températures, comportant davantage d’épisodes de chaleur extrême dans le climat à venir. Ce résultat a été confirmé et appuyé par des études récentes. Les augmentations futures dans les températures extrêmes, selon les projections, suivront l’augmentation de la température moyenne dans le monde sauf lorsque les propriétés de la surface (par ex., une couverture neigeuse ou l’humidité du sol) changent. Une analyse multi-modèle, basée sur les simulations de 14 modèles pour trois scénarios, s’est penchée sur les variations des températures saisonnières extrêmes (DJF et JJA), où « extrême » est défini comme se trouvant au-delà du 95e centile de la distribution simulée des températures au XX^e siècle. À la fin du XXI^e siècle, la probabilité de chaleurs saisonnières extrêmes atteint plus de 90% dans beaucoup de zones tropicales, et atteint environ 40% ailleurs. Plusieurs études récentes ont pris en compte les variations futures possibles des vagues de chaleur et sont parvenues à la conclusion que dans le climat futur les vagues de chaleur seront plus intenses, dureront plus longtemps et seront plus fréquentes. Basées sur un ensemble multi-modèle de huit membres, des simulations montrant pour la fin du XX^e siècle des vagues de chaleur en augmentation ont abouti à une augmentation projetée au niveau mondial et dans la plupart des régions. {8.5, 10.3}

Dans un climat futur plus chaud, les modèles projettent un déclin de 50 à 100% dans la fréquence des irruptions d’air froid par rapport au présent, au cours des hivers de l’hémisphère nord, dans la plupart des régions. Les résultats issus d’un ensemble multi-modèle à neuf membres montrent des baisses simulées dans les jours de gel au cours du XX^e siècle se poursuivant au cours du XXI^e siècle, à l’échelle mondiale et dans la plupart des régions. La durée de la saison de croissance est liée aux jours de gel et devrait augmenter dans le climat futur. {10.3, FAQ 10.1}

D’après les projections, la couverture neigeuse va diminuer. Une augmentation généralisée de la profondeur du dégel printanier est projetée pour la plupart des régions soumises au pergélisol. {10.3}

Selon plusieurs scénarios différents (RSSE A1B, A2 et B1), de larges pans de l’océan Arctique ne seront plus recouverts de glace toute l’année à la fin du XXI^e siècle. La glace de mer arctique possède une haute réactivité au réchauffement. Alors que les changements projetés dans l’étendue de la glace de mer en période hivernale sont modérés, la glace de mer de la fin de l’été disparaîtra presque complètement, selon les projections, vers la fin du XXI^e siècle, dans certains modèles du scénario A2. Cette réduction est accélérée par la présence d’un certain nombre de rétroactions positives dans le système climatique. La rétroaction de l’albédo de la glace permet à l’eau liquide d’emmagasiner plus de chaleur solaire en été ; l’effet isolant de la glace de mer est réduit ; le transport de chaleur océanique en direction de l’Arctique est accru, contribuant au rétrécissement de la couche de glace. Les simulations modélisées indiquent que la couverture de glace de mer à la fin de l’été baisse de façon substantielle et évolue de manière générale au même rythme que le réchauffement climatique. La glace de mer de l’Antarctique diminuera aussi au cours du XXI^e siècle, selon les projections. {8.6, 10.3, Encart 10.1}

La pression au niveau de la mer augmentera, selon les projections, dans la zone subtropicale et sous les latitudes moyennes, et diminuera sous les latitudes les plus hautes en corrélation avec l’expansion des cellules de Hadley et des oscillations annulaires (NAM/ONA et SAM, voir encadré RT.2). Selon les projections de nombreux modèles, on aura une tendance positive dans l’index ONA/NAM et SAM. La magnitude de l’augmentation projetée est généralement plus importante pour le SAM, et les modèles font état d’amplitudes considérables dans leurs résultats. La conséquence de ces variations sera, selon les projections, un déplacement des couloirs de tempête vers les pôles, impliquant des changements conséquents dans les schémas de température, de vents et de précipitations en dehors des zones tropicales, ceci constituant la continuation d’une tendance déjà observée au cours du demi-siècle écoulé. Certaines études suggèrent qu’il y aura moins de tempêtes dans les régions de latitude moyenne. Il y a aussi des indications de variations dans la taille maximale des vagues en relation avec le changement de route et de circulation des tempêtes. {3.6, 10.3}

Dans la plupart des modèles, les températures de surface de la mer (TSM) du Pacifique équatorial centre et oriental se réchauffent davantage que celles du Pacifique équatorial occidental, avec un déplacement des précipitations correspondant, vers l’est. La variabilité interannuelle d’ENSO continuera, selon les projections de tous les modèles, bien que les variations diffèrent d’un modèle à l’autre. D’importantes différences entre les modèles pour les variations projetées dans l’amplitude d’El Niño, et la variabilité intrinsèque d’El Niño, à l’échelle du siècle, dans les modèles, rendent impossible une projection définitive des tendances de la variabilité d’ENSO. {10.3}

Des études récentes effectuées à l’aide de modèles mondiaux améliorés, dont la résolution va de 100 à 20 km, suggèrent des variations à l’avenir dans le nombre et l’intensité des cyclones tropicaux futurs (typhons et ouragans). Si l’on fait la synthèse des résultats des modèles à ce jour, on parvient à la conclusion que dans le climat à venir, plus chaud, les cyclones tropicaux présenteront des pics plus élevés dans l’intensité du vent et des précipitations plus importantes, en pics et en moyenne, avec possibilité de baisse dans le nombre d’ouragans relativement faibles, et d’une recrudescence du nombre d’ouragans forts. Cependant, le nombre total de cyclones tropicaux au niveau mondial diminuera, selon les projections. L’augmentation apparente observée de la proportion d’ouragans très intenses depuis 1970 dans certaines régions corrobore les prévisions des modèles théoriques, mais avec plus d’intensité. {10.3, 8.5, 3.8}

Depuis le TRE, une meilleure compréhension des schémas projetés de précipitations a vu le jour. Une augmentation de la quantité de précipitations est très probable sous les hautes latitudes tandis que des baisses sont probables dans la plupart des terres subtropicales (jusqu’à moins 20% en 2100 dans le scénario A1B). À 50° en direction du pôle, les précipitations moyennes augmenteront, selon les projections, en raison de l’augmentation de la concentration de vapeur d’eau dans l’atmosphère et de l’augmentation subséquente dans le transport de vapeur d’eau en provenance des latitudes plus basses. En direction de l’équateur, il y a une transition jusqu’à une baisse générale des précipitations dans la zone subtropicale (entre 20° et 40° de latitude). En raison de l’augmentation du transport de vapeur en dehors de la zone subtropicale, et d’une expansion des systèmes de haute pression subtropicaux en direction des pôles, la tendance à un climat plus sec est particulièrement prononcée sur la frange de haute latitude de la zone subtropicale (cf. fig. RT.30) {8.3, 10.3, 11.2–11.9}

Les modèles suggèrent que le rythme des variations du volume moyen de précipitations, même bien établi, sera moindre que celui des indicateurs de température. {10.3, 11.1}

Les recherches disponibles indiquent une tendance à l’augmentation des jours de pluie intense au sein de nombreuses régions, y compris dans celles où la moyenne des chutes de pluie baissera selon les projections. Dans ces derniers cas, la baisse du volume des chutes de pluie est souvent attribuable à un moindre nombre de jours de pluie plutôt qu’à une baisse de l’intensité de la pluie lorsqu’elle tombe. {11.2–11.9}