Bilan 2001 des changements climatiques : Les éléments scientifiques

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E.6 Une gamme élargie de techniques de détection

Température

Les résultats sont sensibles aux échelles temporelles et spatiales considérées. Il faut disposer de données recueillies sur plusieurs décennies pour distinguer les signaux liés à des forçages de la variabilité interne. Des études théoriques ont montré que les variations de la température de surface ne sont détectables qu’à des échelles de l’ordre de 5000 km. Ces études montrent aussi que, dans les études de corrélation de configurations, le degré de concordance entre les simulations et les observations est proche de ce à quoi on peut s’attendre en théorie.

La plupart des études d’attribution montrent que, pour ce qui concerne les 50 dernières années, le rythme et l’ampleur estimés du réchauffement de la planète dû uniquement aux concentrations accrues de gaz à effet de serre sont comparables ou supérieurs à ceux du réchauffement observé. Les études d’attribution ont pour objet de répondre à la question de savoir «si l’ampleur de la réaction simulée à un agent de forçage donné est conforme aux observations». L’application de techniques «à signaux multiples» a permis de différencier les effets des divers facteurs sur le climat. La prise en compte de la variation des signaux en fonction du temps a facilité la distinction entre les forçages naturels et les forçages anthropiques. L’intégration d’un nombre croissant de configurations de réaction engendre inévitablement des problèmes de dégénérescence (différentes combinaisons de configurations correspondant à des degrés de concordance presque identiques avec les observations). Malgré tout, lors même que toutes les principales réactions sont prises en considération dans l’analyse, un signal distinct propre aux gaz à effet de serre reste détectable. De plus, la plupart des estimations de modèle qui tiennent compte des gaz à effet de serre et des aérosols sulfatés concordent avec les observations couvrant la même période. La concordance des simulations sur modèle et des observations pour les 140 dernières années est maximale lorsqu’on inclut à la fois les facteurs anthropiques et les facteurs naturels (voir la figure TS 15). Ces résultats montrent que les forçages pris en compte suffisent à expliquer les changements observés, sans exclure pour autant la contribution éventuelle d’autres forçages. Dans l’ensemble, si l’on constate que l’ampleur de la réaction en matière de température à des concentrations accrues de gaz à effet de serre est conforme aux observations sur les échelles considérées (voir la figure TS 16), on note néanmoins la persistance de certaines divergences entre les réactions simulées et les réactions observées à d’autres facteurs naturels et anthropiques.

Figure TS 16 — a) Estimations des facteurs d’échelle par lesquels il convient de multiplier l’amplitude de plusieurs signaux simulés sur modèle pour reproduire les changements correspondants dans les relevés des observations. Les barres verticales indiquent la marge d’erreur de 5 à 95 % due à la variabilité interne. Une unité couvrant toute la marge signifie que cette combinaison d’amplitude de forçage et de réaction simulée est compatible avec le changement correspondant observé, tandis qu’une marge englobant zéro signifie que le signal simulé n’est pas détectable. Les signaux sont définis comme étant la réaction moyenne d’ensemble au forçage extérieur exprimée en températures de grande échelle (>5000 km) près de la surface, pour la période 1946-1996 par rapport à la moyenne de 1986-1996. La première entrée (G) montre le facteur d’échelle et l’intervalle de confiance de 5-95 % découlant de l’hypothèse que les observations consistent uniquement en une réaction aux gaz à effet de serre en plus de la variabilité interne. La marge est notablement inférieure à un (conformes aux résultats d’autres modèles), ce qui signifie que les modèles qui incluent uniquement des forçages de gaz à effet de serre tendent à surestimer le signal de réchauffement observé. Les huit prochaines entrées montrent les facteurs d’échelle pour les réactions simulées aux forçages de gaz à effet de serre et de sulfate (GS), avec deux cas incluant des forçages indirects de sulfate et d’ozone troposphérique, l’un d’eux incluant également l’appauvrissement de l’ozone stratosphérique (GSI et GSIO respectivement). Toutes ces marges, à l’exception d’une (CGCM1), est compatible à un. C’est pourquoi il y a peu de preuves qui montrent que les modèles surestiment ou sous-estiment systématiquement l’amplitude de la réaction observée, en supposant que les signaux GS simulés et la variabilité interne sont une représentation adéquate (c’est-à-dire que le forçage naturel a eu peu d’effet net sur ce diagnostic). La variabilité résiduelle observée est conforme à une telle supposition dans tous les cas, sauf un (ECHAM3, indiqué par un astérisque). Il est nécessaire de poser une telle hypothèse afin d’inclure les modèles pour lesquels on ne dispose que d’une simulation de la réaction anthropique; les estimations d’incertitude dans ces cas à signal unique sont incomplètes puisqu’elles ne tiennent pas compte de l’incertitude de la réaction naturelle forcée. Par contre, ces marges indiquent le haut degré de certitude avec lequel la variabilité interne, simulée dans ces modèles, peut être rejetée comme explication du changement récent de la température près de la surface. Les trois prochaines entrées donnent une analyse d’incertitude plus complète, en indiquant les facteurs d’échelle correspondants pour les divers signaux de gaz à effet de serre (G), de sulfate (S), de forçage solaire et volcanique (N), de forçage solaire uniquement (So) et de forçage volcanique uniquement (V) pour les cas dans lesquels les simulations correspondantes ont été effectuées. Dans ces cas, des facteurs multiples sont évalués simultanément pour tenir compte de l’incertitude dans l’amplitude de la réaction naturelle forcée. Bien que les incertitudes augmentent, le signal d’effet de serre reste toujours détectable. Dans un cas (ECHAM3), le modèle semble surestimer la réaction à l’effet de serre (la marge d’échelle dans le signal G est incompatible avec un), mais ce résultat est sensible à l’élément de contrôle utilisé pour définir l’espace de détection. L’on ignore également la réaction à l’inclusion d’un signal volcanique. Dans le cas incluant à la fois le forçage solaire et le forçage volcanique (HadCM2 et HadCM3), les signaux G et S restent détectables et compatibles à un, que les signaux naturels soient évalués conjointement ou séparément (ce qui permet des erreurs différentes dans les réactions S et V). b) Contributions estimatives au réchauffement mondial moyen au cours du XXe siècle, fondées sur les résultats indiqués en a), avec des intervalles de précision de 5 à 95 %. Bien que les estimations varient selon lesquels des signaux des modèles et des forçages sont supposés, et qu’ils soient moins certains si plus d’un signal est évalué, elles indiquent toutes une contribution importante des changements climatiques anthropiques au réchauffement du XXe siècle. [Fondée sur la Figure 12.12]

Les incertitudes liées à d’autres forçages pris en considération n’empêchent pas la détection des effets des gaz à effet de serre anthropiques au cours des 50 dernières années. Le forçage dû aux aérosols sulfatés, bien qu’incertain, est négatif durant cette période. On estime également que, pendant la majeure partie de cettepériode, les variations du forçage naturel ont été négatives. On ne peut donc renoncer à détecter l’influence des gaz à effet de serre anthropiques du fait de l’incertitude concernant le forçage dû aux aérosols sulfatés ou parce que le forçage naturel n’a pas été pris en compte dans certaines simulations. Si les études qui font la distinction entre les différentes réactions aux gaz à effet de serre, aux aérosols sulfatés et au forçage naturel proposent des estimations incertaines quant à l’amplitude des signaux correspondant aux aérosols sulfatés et au forçage naturel, la plupart d’entre elles parviennent néanmoins à détecter, dans les relevés climatiques récents, la présence du signal propre aux gaz à effet de serre anthropiques.

Il faudrait que les méthodes de détection et d’attribution appliquées ne soient pas sensibles aux erreurs d’amplitude de la réaction mondiale moyenne aux divers forçages. Dans les méthodes d’estimationdes signaux utilisées dans le présent rapport, l’amplitude du signal est évaluée d’après les observations et non pas d’après l’amplitude de la réaction simulée. Les estimations sont donc indépendantes des facteurs qui déterminent l’amplitude simulée de la réaction, tels que la sensibilité climatique du modèle utilisé. En outre, si le signal correspondantà un forçage donné est évalué séparément, son amplitude est en grande partie indépendante de l’ampleur du forçage utilisé pour déduire la réaction. L’incertitude concernant l’amplitude du forçage solaire et du forçage indirect dû aux aérosols sulfatés ne devrait pas influer sur l’amplitude du signal estimé.

Niveau de la mer

Il est très probable que le réchauffement enregistré au XXe siècle a contribué de façon notable à l’élévation observée du niveau de la mer, par le biais de la dilatation thermique des eaux océaniques et de la fonte généralisée des glaces terrestres. Compte tenu des incertitudes actuelles, les observations comme les modèles confirment l’absence d’une accentuation marquée de l’élévation du niveau de la mer au XXe siècle.