La caractérisation du climat à venir

Les études de sensibilité

Un nombre substantiel d’études de CCIAV basées sur des modèles, évaluées dans le présent Rapport, emploient les analyses de sensibilité pour enquêter sur le comportement d’un système en supposant des ajustements arbitraires et souvent réguliers d’importantes variables ayant un effet sur ce système. L’utilisation d’une série de perturbations permet la construction de surfaces de réponse aux impacts, qu’on utilise de plus en plus en combinaison avec des représentations probabilistes du climat à venir afin d’évaluer le risque de ces impacts [2.4.3, 2.3.1, 2.4.8].

Les analogies

Des événements climatiques extrêmes du passé, comme des inondations, des canicules et des sécheresses sont analysées avec une attention croissante par rapport aux impacts qu’ils ont eus et aux réponses adaptatives qu’ils ont suscitées. Ces études peuvent être utiles pour planifier les réponses adaptatives, particulièrement si ces événements se font de plus en plus fréquents et/ou rigoureux à l’avenir. Des analogies spatiales (des régions qui ont un climat actuel proche de celui qui sera, pense-t-on, à l’avenir celui de la région étudiée) ont été adoptées pour leurs vertus heuristiques dans l’analyse des impacts économiques, des nécessités adaptatives et des risques pour la biodiversité [2.4.4].

Les données des modèles climatiques

La majorité des études CCIAV quantitatives évaluées dans le RE4 utilisent des modèles climatiques pour générer les scénarios sous-jacents au changement climatique. Certains scénarios sont basés sur les scénarios d’émission datant d’avant le RSSE, tels que IS92a, ou même sur les expérimentations faites sur des modèles climatiques à l’équilibre. Cependant, la plus grande part en est dérivée des scénarios d’émission du RSSE, principalement du scénario A2 (qui fait l’hypothèse des émissions les plus importantes), celui pour lequel la majorité des premières expériences modélisées basées sur le RSSE avaient été conduites. Quelques études scénarisées explorent des événements particuliers aux conséquences à grande échelle, tel l’arrêt brusque de la circulation thermohaline ou Meridional Overturning Circulation (MOC) de l’Atlantique Nord [2.4.6.1, 2.4.7].

Les études CCIAV évaluées dans la quatrième Evaluation du Groupe de travail II (GTII RE4) sont généralement basées sur des simulations de modèles climatiques, évaluées par le Groupe de travail I (GTI) dans le TRE. Depuis le TRE, de nouvelles simulations ont été mises au point avec des modèles de circulation générale du couplé atmosphère/océan (MCGAO) en se basant sur les scénarios d’émission du RSSE. Ils ont été évalués par le GTI RE4, mais la plupart d’entre eux n’étaient pas disponibles pour les études CCIAV évaluées pour le GTII RE4. La figure RT.3 compare les séries de projections de température et de précipitations régionales issues de simulations MCGAO récentes soumises au scénario A2 (évaluation du GTI RE4 : barres rouges) avec des simulations plus anciennes, également soumises au scénario A2, évaluées dans le GTI TRE et utilisées pour la construction de scénarios dans beaucoup d’études CCIAV évaluées pour le GTII RE4 (barres bleues). La figure confirme la conclusion du GTI RE4 selon laquelle le schéma de base du réchauffement projeté n’est pas profondément modifié par rapport aux estimations précédentes (comparez les positions des barres bleues et des barres rouges), mais la fiabilité des projections régionales est à présent plus haute pour la plupart des régions en ce qui concerne la température et dans quelques régions pour ce qui concerne les précipitations (c’est-à-dire là où les barres rouges sont plus courtes que les barres bleues) [E2.3]

Figure RT.3. Série de changements dans les températures et les précipitations hivernales et estivales jusqu’à la fin du XXI^e siècle selon des projections MCGAO récentes (15 modèles – barres rouges) et d’avant le TRE (7 modèles – barres bleues) soumises au scénario A2 du RSSE pour 32 régions du monde, exprimée en rythme de changement par siècle. Les barres mauves et vertes illustrent la variabilité naturelle sur 30 ans telle qu’elle a été modélisée. Les chiffres sur les données de précipitations illustrent le nombre de simulations conduites sous le scénario A2 aboutissant sur des changements de précipitations négatifs ou positifs. DJF : décembre – janvier – février. JJA : juin, juillet, août. [F2.6, qui comprend des cartes régionales.]

Les scénarios non climatiques

Alors que les études CCIAV assemblées dans le TRE appliquaient généralement au moins un scénario climatique, très rares étaient celles qui appliquaient des scénarios contemporains de changements socio-économiques, de l’affectation des sols ou d’autres changements environnementaux. Celles qui le faisaient utilisaient une série de sources pour les développer. Par contraste, les études du RE4 qui se basent sur les scénarios RSSE peuvent aboutir sur plusieurs estimations prenant en compte différents canevas narratifs. Le rôle joué par les facteurs non climatiques tels que le changement technologique et la politique régionale d’affectation des sols est, selon certaines études, plus important que les changements climatiques dans la détermination des résultats [2.4.6].

Des scénarios de concentration du CO₂ sont nécessaires pour certaines études, les concentrations élevées pouvant affecter l’acidité des océans, la croissance et l’utilisation de l’eau faite par beaucoup de plantes terrestres. La concentration observée de CO₂ en 2005 était d’environ 380 ppm et, selon le TRE et le modèle Bern-CC, elle devrait monter aux niveaux suivants en 2100 pour chacun des scénarios marqueurs du RSSE – B1: 540 ppm (amplitude 486-681 ppm); A1T: 575 (506-735); B2: 611 (544-769); A1B: 703 (617-918);A2: 836 (735-1,080);A1FI: 958 (824-1,248) ppm. Des valeurs similaires à ces niveaux de référence sont communément adoptées dans les études d’impact basées sur le RSSE [2.4.6.2]. De plus, une approche multifactorielle peut révéler des corrélations importantes, au niveau régional, entre certains facteurs et leur impact (par exemple les effets combinés de phénomènes météorologiques extrêmes et d’épisodes de pollution de l’air sur la santé humaine). L’expansion ainsi constatée de l’éventail des scénarios et des applications a démontré la diversité des impacts futurs potentiels et les incertitudes qui leur sont liées [2.2.5, 2.5].

Scénarios d’atténuation/de stabilisation

Les canevas narratifs du RSSE postulent qu’aucune politique climatique spécifique ne sera mise en place pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (en d’autres termes, aucune politique d’atténuation). Les projections du réchauffement moyen au niveau mondial au cours du XXI^e siècle, pour les six scénarios du RSSE utilisant deux approches différentes rapportées dans le GTI RE4 (chapitre 10) sont illustrées dans les panneaux du milieu et du bas de la figure RT-4. Même sans postuler l’existence de politiques climatiques explicites, les différentes entre les projections du réchauffement pour la fin du siècle peuvent dépasser 2°C suivant le scénario d’émissions pris en compte [E2.8].

Les études CCIAV postulant un futur bénéficiant de mesures d’atténuation commencent à évaluer les retombées positives (impacts évités ou améliorés) de décisions de politique climatique. Les scénarios de stabilisation sont un type de scénario d’atténuation qui décrit un futur dans lequel des réductions d’émissions sont entreprises de façon à ce que les concentrations en gaz à effet de serre, le forçage radiatif et la température moyenne mondiale ne dépassent pas une limite prédéfinie. Il y a très peu d’études des changements climatiques basées sur le postulat d’une stabilisation. Une des raisons qui expliquent cette rareté est le fait que peu de modélisations MCGAO prenant en compte l’hypothèse de la stabilisation ont été effectuées, bien que la situation évolue rapidement [2.4.6].

On s’attend à ce que l’atténuation des gaz à effets de serre réduise le réchauffement mondial moyen relatif aux émissions minimales, ce qui, à son tour, permettrait d’éviter certaines des conséquences dommageables du changement climatique. Pour donner une indication de l’effet projeté de l’atténuation sur les températures au cours du XXI^e siècle, et en l’absence d’estimations comparables, plus récentes, du GTI Re4, les résultats du troisième Rapport d’évaluation utilisant un modèle climatique simple ont été reproduits dans le panneau du haut de la figure RT-4. Ces résultats brossent le tableau de la réponse, en termes de température, aux scénarios de stabilisation du CO₂ à trois moments de l’avenir à court (2025), moyen (2055) et long terme (2085) au cours du XXI^e siècle [E2.8]^[12].

Figure RT.4. Changements de température à l’échelle globale, sur des périodes données, relativement aux températures de la période 1980-1999, projetés selon les scénarios RSSE et les scénarios de stabilisation. Pour exprimer le changement de température par rapport à la période 1850-1899, ajoutez 0,5°C. Plus de détails sont disponibles au chapitre 2 [Encart 2.8]. Les estimations se rapportent aux années 2020, 2050 et 2080 (période utilisée par le Centre de distribution des données du GIEC et donc par beaucoup d’études d’impact) et pour les années 2090. Les projections basées sur le RSSE figurent ici sur la base de deux approches différentes. Panneau du milieu : projections du GTI RE4 RID basées sur es sources multiples. Les Meilleures estimations sont basées sur les MCGAO (points de couleur). Les intervalles d’incertitude, disponibles pour les années 2090 seulement, sont basés sur les modèles, les contraintes fixées par les observations et le jugement d’experts. Panneau du bas : Meilleures estimations et intervalles d’incertitude basées sur un modèle climatique simple (MCS), également issu du GTI RE4 (chapitre 10). Panneau du haut : Meilleures estimations et intervalles d’incertitude pour les scénarios de stabilisation du CO₂ utilisant un MCS. Les résultats sont issus du TRE parce que des projections comparables pour le XXI^e siècle ne sont pas disponibles dans le RE4. Cependant, les estimations de réchauffement à l’équilibre sont rapportées dans le GTI RE4 pour la stabilisation en équivalents- CO₂^[1] . Les Meilleures estimations et les marges de probabilité de réchauffement à l’équilibre pour sept niveaux de stabilisation des équivalents-CO₂ issus du GT1 RE4 sont : 350 ppm, 1.0°C [0.6–1.4]; 450 ppm, 2.1°C [1.4–3.1]; 550 ppm, 2.9°C [1.9–4.4]; 650 ppm, 3.6°C [2.4–5.5]; 750 ppm,4.3°C [2.8–6.4]; 1 000 ppm, 5.5°C [3.7–8.3] et 1 200 ppm, 6.3°C [4.2–9.4]$$. Il faut souligner que les températures d’équilibre ne seraient pas atteintes avant des décennies ou des siècles après la stabilisation des concentrations en gaz à effet de serre. Intervalles d’incertitude : panneau du milieu, dans les limites de la probabilité (probabilité > 66%) ; panneau du bas, les marges calculées soit que l’on postule que les rétroactions du cycle du carbone seront faibles (moyen – 1 écart-type) soit que l’on postule qu’elles seront fortes (moyenne + 1 écart-type) ; panneau du haut, la marge entre sept modèles, une rétroaction carbonique moyenne étant calibrée.

Événements particuliers à grande échelle

Très peu d’études ont été menées sur les impacts des événements climatiques rapides et à grande échelle, qui sont des changements extrêmes et parfois irréversibles du système de la Terre, comme par exemple un arrêt brusque de la circulation thermohaline de l’Atlantique Nord, ou une montée brutale des eaux des océans due à la fonte des inlandsis du Groenland et/ou de l’Antarctique [2.4.7]. En raison d’une compréhension encore lacunaire des mécanismes qui sous-tendent ces événements, et leur probabilité, seules des études exploratoires ont encore été menées. Par exemple, en termes d’exploration du scénario du pire pour ce qui concerne l’élévation du niveau des mers, des études d’impact ont été menées pour les zones côtières en calibrant l’élévation des eaux à 5m, et pour une montée de 2,2m en 2100 [2.4.7] C’est la première fois que ces scénarios sont intégrés dans une évaluation du GTII, et on s’attend à ce que bien plus d’études soient disponibles pour l’évaluation à l’avenir.

Caractérisations probabilistes

De plus en plus de caractérisations probabilistes du climat à venir et des conditions non-climatiques à venir sont disponibles. Un certain nombre d’études qui ont comme centre d’intérêt le système climatique ont généré des estimations probabilistes des changements climatiques basées sur des scénarios d’émissions donnés ou probabilistes, ce qui a été l’objet de controverses importantes [2.4.8]. Des futurs probabilistes ont été appliqués à quelques études CCIAV pour estimer le risque de dépasser certains seuils d’impacts prédéfinis et le déroulement chronologique de ces dépassements [2.3.1].