Chapitre 1 – Le climat et ses perturbations (3e partie)

Les changements climatiques constituent l’un des principaux défis du XXIe siècle. Les connaissances scientifiques sur le climat terrestre, sur l’effet de l’action humaine dans son évolution et, à l’inverse, sur les conséquences des perturbations climatiques sur nos sociétés s’affinent constamment. Devant la masse imposante d’information disponible et le flot incessant de nouvelles publications, responsables politiques, citoyennes et citoyens s’y perdent facilement. La Bibliothèque de l’Assemblée nationale vous propose une série de notes synthétiques expliquant les principaux aspects de cet enjeu de fond planétaire.

Dans le premier chapitre de cette série, nous tâcherons d’abord de définir la notion de climat et de cerner les principaux facteurs, naturels et anthropiques[1], qui l’influencent. Nous esquisserons ensuite un portrait des gaz à effet de serre (GES) présents dans l’atmosphère et dresserons un bilan mondial de leurs émissions. Dans un troisième temps, nous ferons un tour d’horizon des principaux changements du climat observés à ce jour dans le monde. Puis, nous démystifierons la modélisation climatique afin de présenter brièvement les scénarios d’émissions de GES et les projections climatiques utilisées pour prévoir le climat futur. Pour terminer, nous explorerons les répercussions actuelles et anticipées des changements climatiques sur les aspects physique et biologique de notre environnement.

Le présent article constitue la troisième de ces cinq parties.

Cette fiche d’information est également accessible en version complète sur le site web de la Bibliothèque de l’Assemblée nationale, comme d’autres notes produites par le Service de la recherche.

Analyse et rédaction
Mathieu LeBlanc
Xavier Mercier Méthé
Service de la recherche
Recherche documentaire
Simon Mayer
Service de la référence
Traitement graphique et des illustrations
Marie-Claude Chabot-Fradette
Direction des communications

1.3 Étude des changements climatiques : Observations des perturbations actuelles du système climatique

Des acteurs-clés

L’étude des changements climatiques nécessite bien sûr l’observation en continu du climat afin d’en mesurer les perturbations, autant à l’échelle locale que planétaire. Pour ce faire, le réseau mondial d’observations météorologiques, qui comprend de multiples stations et instruments de mesure répartis à travers le globe, ainsi que l’expertise des scientifiques du climat sont mis à contribution. Tout comme l’étude des conditions météorologiques et climatiques en général, l’étude des changements climatiques se fonde sur un partage d’information et sur une étroite collaboration d’une panoplie d’acteurs à l’échelle planétaire.

À l’international, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) est l’organe des Nations unies chargé d’évaluer la science liée aux changements climatiques. Il compte 195 États membres. Créé en 1988, l’objectif du GIEC est de fournir des évaluations détaillées de l’état des connaissances scientifiques, techniques et socioéconomiques sur les changements climatiques, leurs causes, leurs répercussions potentielles et les stratégies de lutte et d’adaptation. Le GIEC n’est ainsi pas un organisme de recherche à proprement parler. Ce panel d’experts internationaux est plutôt responsable d’évaluer et de faire la synthèse, de façon objective, de l’état des connaissances relatives aux changements climatiques produites par la communauté scientifique mondiale. L’exercice comprend notamment l’évaluation des conditions climatiques observées actuellement et les projections simulées à partir de modèles climatiques. D’ailleurs, les modèles du Centre canadien de la modélisation et de l’analyse climatique sont parmi ceux qu’utilise le GIEC[2]. Depuis sa création, le GIEC a produit cinq rapports d’évaluation multivolumes, accessibles à tous sur son site Web. Le GIEC a publié tout récemment, en août 2021, le premier volume de son sixième rapport. Les volumes suivants sont attendus en 2022. Les rapports produits par le GIEC reposent sur l’analyse de milliers de publications scientifiques. Ils constituent une référence pour les 195 pays membres sur l’état actuel des connaissances relatives aux changements climatiques.

En sol québécois, le consortium Ouranos est aussi un acteur-clé dans l’étude des changements climatiques. Il regroupe des experts de ministères, d’universités et d’autres institutions publiques et privées. Le consortium a été créé en 2001 par le gouvernement du Québec, Hydro-Québec et Environnement Canada « dans une volonté de rassembler les intervenants concernés et préoccupés par les impacts des changements climatiques qui affectaient déjà la société québécoise[3] ». En tant que pôle de recherche sur les changements climatiques au Québec, Ouranos a pour mission d’aider la société québécoise à mieux s’y adapter en se basant sur des connaissances scientifiques. La programmation scientifique d’Ouranos est chapeautée par quatre groupes de travail, portant respectivement sur la science du climat, la coordination de la science de l’adaptation, les analyses socioéconomiques et la mobilisation des connaissances. Ces groupes de travail dirigent un total de dix programmes scientifiques spécifiques. Par ailleurs, certains scientifiques prenant part aux travaux d’Ouranos contribuent également à ceux du GIEC. En 2015, le consortium a publié sa plus récente synthèse des connaissances sur les changements climatiques au Québec. Cette synthèse fournit un état des connaissances sur l’évolution du climat, sur les effets des changements climatiques, sur les vulnérabilités ainsi que sur les progrès en adaptation dans différents secteurs d’intérêt pour le Québec.

Quelques changements climatiques observés

Comme nous le verrons dans un prochain volet sur les Projections climatiques en bref, des changements majeurs du climat sont attendus au cours du XXIe siècle. Cependant, plusieurs d’entre eux se manifestent déjà et sont répertoriés dans les études climatiques. Nous nous concentrerons ici sur les changements observés jusqu’à maintenant concernant la température et les précipitations.

D’abord, on note une hausse de la température à la surface de la Terre. Il s’agit certainement de la manifestation des changements climatiques la plus connue du grand public. D’après le plus récent rapport d’évaluation du GIEC[4] paru en 2021, chacune des quatre dernières décennies, 1981, 1991, 2001 et 2011, a été successivement la plus chaude depuis 1850. En 2020, la température moyenne planétaire a été plus élevée d’environ 1,02 °C[5] que celle de la période 1951-1980. L’année 2020 se trouve ainsi à égalité avec l’année 2016 pour l’année la plus chaude enregistrée depuis 1880, date à laquelle la mesure et l’enregistrement de données météorologiques ont débuté. La hausse de la température des dernières décennies s’est accompagnée d’une augmentation du nombre de journées chaudes et d’une diminution du nombre de journées froides à l’échelle planétaire[6]. Le réchauffement du dernier siècle et demi n’a cependant pas été linéaire et constant, certaines périodes connaissant une hausse des températures plus intense que d’autres (figure 12). Un aspect qui s’explique principalement par la variabilité naturelle du climat et par des événements ponctuels qui se superposent aux changements causés par les activités humaines[7], comme un fort El Niño[8] par exemple. Bien qu’à peu près toute la surface du globe ait vu sa température croître, certaines régions ont connu un réchauffement plus intense que d’autres. C’est le cas notamment de l’Arctique et des régions terrestres de l’hémisphère nord en général (figure 13). Le Québec a d’ailleurs connu une hausse considérable de ses températures. Selon la plus récente synthèse[9] du consortium Ouranos publiée en 2015, on y observe des tendances à la hausse des températures moyennes annuelles d’environ 1 à 3 °C selon les régions depuis 1950. À l’opposé, le réchauffement est plutôt limité dans certaines régions du sud de la planète, particulièrement à certains endroits de l’océan Austral et sur le continent antarctique, où une tendance au refroidissement est même observée (figure 13). Ces variantes temporelles et régionales illustrent bien la complexité des changements climatiques. L’observation locale ou de courte durée des conditions climatiques ne permet pas de définir les tendances à grande échelle, d’où l’importance d’étudier le phénomène des changements climatiques dans sa globalité.

Figure 12. Évolution de l’anomalie de la température planétaire moyenne annuelle par rapport à la valeur moyenne de 1951-1980 durant la période de 1880 à 2020.
Source : NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS), 2021.
Figure 13. Cartographie de la différence entre la température moyenne de 2016-2020 et la valeur moyenne de 1951-1980. Les températures supérieures à la moyenne sont indiquées par une gradation du jaune au rouge alors que celles inférieures à la moyenne sont signalées en bleu.
Source : NASA, 2021.

Le réchauffement particulièrement intense de l’Arctique

Comme il est possible de le constater, l’Arctique, comprenant ses régions terrestres et océaniques, est le lieu sur la planète qui se réchauffe le plus intensément. Selon un rapport spécial du GIEC[10] paru en 2018, l’Arctique se réchauffe de deux à trois fois plus rapidement que n’importe où ailleurs dans le monde. Cela n’est bien sûr pas sans conséquence sur les écosystèmes qui dépendent de cet environnement glacial. Mais pourquoi l’Arctique se réchauffe-t-il plus rapidement?

La cause principale de ce phénomène est l’importante fonte de la banquise couvrant l’océan Arctique et l’albédo[11] de la région qui, par conséquent, s’en trouve diminué. Une surface couverte de neige et de glace, comme la banquise arctique, réfléchit efficacement les rayons solaires. Elle a donc initialement un pouvoir refroidissant grâce à son albédo élevé. En raison de la hausse des températures atmosphériques dans la région, elle voit cependant son albédo diminuer avec la fonte de la neige et de la glace et avec la hausse de l’exposition d’eau libre de glace, qui réfléchit moins les rayons solaires et qui absorbe davantage de chaleur. La baisse de l’albédo de cette surface contribue ainsi au réchauffement de l’air à son tour. L’absorption de chaleur par les surfaces d’eaux libres de glace contribue à leur propre réchauffement. Cela exacerbe donc la fonte de la neige et de la glace aux alentours ainsi que la baisse de l’albédo de la surface de la région, et ainsi de suite. Cette boucle de rétroaction contribue à réchauffer fortement l’Arctique et à réduire, non pas seulement la superficie de la banquise, mais également son épaisseur. Cela fragilise la banquise arctique et accélère sa fonte.

La circulation atmosphérique globale, qui transporte l’excédent de chaleur emmagasinée par la Terre vers les pôles, contribue aussi au réchauffement intense de l’Arctique.

Les effets du réchauffement intense de cette région polaire ne sont toutefois pas contenus à ses limites géographiques. Ils affectent le climat dans le monde entier, surtout dans l’hémisphère nord, comme l’explique l’encadré ci-dessous.

Vortex polaire dans l’hémisphère nord : un exemple concret de la complexité du climat et de ses perturbations

Le vortex polaire consiste en une large région de basse pression atmosphérique composée de masses d’air froid couvrant le pôle Nord[12]. Il est entouré d’un courant-jet[13] qui circule vers l’est. Le courant-jet délimite les masses d’air froid du pôle Nord et les masses d’air chaud des latitudes plus basses. Une différence de pression atmosphérique importante entre le pôle Nord et les régions au sud rend le courant-jet fort et maintient les masses d’air froid au nord et les masses d’air chaud au sud. Il s’agit de la situation dite « normale ». Cependant, il arrive fréquemment, souvent durant l’hiver, que la différence de pression atmosphérique entre le pôle Nord et les régions plus au sud diminue, ce qui affaiblit le courant-jet. Cela rend ainsi le courant-jet sinueux et entraîne, par le fait même, des masses d’air froid dans certaines régions au sud et des masses d’air chaud vers le nord. Les régions des moyennes latitudes, comme le Québec, sont généralement les plus affectées par ce phénomène. On peut penser, par exemple, à la vague de froid extrême qui est survenue en janvier-février 2019 dans le centre des États-Unis et dans le centre et l’est du Canada[14]. Comme le phénomène est dynamique, ces vagues de froid ou de chaleur que cela cause dans certaines régions ne sont que temporaires.

Figure 14. Représentation du vortex polaire et du courant-jet.
Source : National Oceanic and Atmospheric Administration, 2019.

Malgré qu’une tendance au réchauffement de la température soit observée dans l’ensemble, autant à l’échelle planétaire qu’à l’échelle de l’Amérique du Nord, les climatosceptiques profitent souvent, à tort, de ces périodes de températures plus arides dans certaines régions nord-américaines pour alimenter leur discours et défendre leur théorie sur l’inexistence des changements climatiques. Cependant, bien que l’affaiblissement périodique du vortex polaire et du courant-jet ne soit pas un phénomène nouveau, plusieurs études ont démontré un lien entre ce dernier et le réchauffement intense de l’Arctique[15]. En effet, la hausse des températures dans l’Arctique et la fonte de la banquise affecterait la différence de pression atmosphérique qui règne en situation normale entre le pôle Nord et les régions plus au sud. Cela influencerait donc la fréquence et la durée des vagues de froid ou de chaleur provoquées par l’affaiblissement du vortex polaire et du courant-jet.

Ainsi, le réchauffement important de certaines régions (l’Arctique dans ce cas-ci) contribue à créer des vagues de chaleur ou, même si cela peut sembler contre-intuitif, de froid intense dans d’autres régions (comme le Québec). Cet exemple illustre de façon claire toute la complexité du climat, de ses perturbations et de leurs répercussions directes et indirectes.

Concernant les précipitations, le dernier rapport d’évaluation du GIEC[16] montre qu’une tendance à la hausse de la quantité moyenne reçue est globalement observée sur l’ensemble des continents depuis 1950. Cela inclut le Québec. Il demeure toutefois que des différences régionales à travers le globe sont observées et que les précipitations ont diminué dans certaines régions[17]. Lorsqu’on évalue les tendances régionales au Québec, plusieurs tendances observées concernant les précipitations ne sont pas statistiquement significatives et sont donc incertaines selon la dernière synthèse du consortium Ouranos[18]. Des tendances significatives sont cependant observées depuis 1950 dans le sud du Québec[19], où se situe la majorité de la population québécoise. On y observe notamment une hausse des précipitations durant le printemps, l’été et l’automne. À l’échelle du globe, depuis le milieu du XXe siècle, le nombre d’épisodes de précipitations extrêmes a augmenté[20]. La fréquence et l’intensité de ces épisodes ont augmenté notamment pour certaines régions en Amérique du Nord, en Europe et en Asie. C’est aussi le cas dans le sud du Québec, où la quantité de précipitations des jours les plus pluvieux présente une tendance à la hausse[21].

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RÉFÉRENCES

  • IPCC (GIEC), 2014: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
  • IPCC (GIEC), 2018: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)]. In Press.
  • IPCC (GIEC), 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. In press.
  • IPCC (GIEC), 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
  • Kim, B. M., Son, S. W., Min, S. K., Jeong, J. H., Kim, S. J., Zhang, X., Shim, T. & Yoon, J. H. “Weakening of the stratospheric polar vortex by Arctic sea-ice loss”. Nature Communications, 5(1), 2014, 1-8.
  • National Aeronautics and Space Administration, Facts – Global temperature. [Consulté le 26 octobre 2021] Ouranos, Vers l’adaptation. Synthèse des connaissances sur les changements climatiques au Québec, Edition 2015, Montréal, Québec : Ouranos, 2015, 415 p.
  1. Causés par l’activité humaine. [retour]
  2. Rattaché à la Division de la recherche climatique d’Environnement et Changement climatique Canada, le Centre élabore et opère des modèles informatiques du système climatique pour simuler le climat mondial et canadien et pour prédire les changements sur les échelles saisonnières et centennales. [retour]
  3. Ouranos, Plan stratégique. 2020-2025. [retour]
  4. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press. [retour]
  5. National Aeronautics and Space Administration, Facts – Global temperature, 2021. [retour]
  6. Les journées chaudes sont celles au cours desquelles la température est supérieure au 90e centile de la distribution des temp*ératures mesurées durant la période de référence de 1961 à 1990. Les journées froides sont celles au cours desquelles la température est inférieure au 10e centile de la distribution des températures mesurées durant la période de référence de 1961 à 1990. IPCC, 2021, op. cit. [retour]
  7. IPCC, 2021, op. cit. [retour]
  8. Le phénomène El Niño se manifeste par une hausse de la température des eaux de surface de l’est de l’océan Pacifique près de l’équateur en raison de l’atténuation ou du renversement des vents alizés dans la région. Les eaux plus chaudes dégagent de la chaleur et de l’humidité au large des côtes de l’Équateur et du Pérou, ce qui entraîne des tempêtes plus fréquentes et des chutes de pluie torrentielles sur ces régions normalement arides. Cela engendre une modification de la circulation atmosphérique et influence ensuite les conditions météorologiques à l’échelle de la Terre. Ce phénomène a lieu tous les deux à sept ans. [retour]
  9. Ouranos. Vers l’adaptation. Synthèse des connaissances sur les changements climatiques au Québec. Édition 2015, Montréal, Québec : Ouranos. 415 p. [retour]
  10. IPCC (GIEC), 2018: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)]. In Press. [retour]
  11. L’albédo se définit comme la fraction de l’énergie du soleil qui est réfléchie vers l’espace. [retour]
  12. Le même phénomène est aussi présent au pôle Sud. [retour]
  13. Un courant-jet est un courant d’air fort et permanent qui souffle d’ouest en est en haute troposphère. [retour]
  14. Cette vague de froid particulière avait fait l’objet de plusieurs articles dans les médias, dont celui-ci d’ICI Radio-Canada. [retour]
  15. Voir notamment l’étude de Kim et al., 2014 publiée dans la revue scientifique Nature Communications. [retour]
  16. IPCC, 2021, op. cit. [retour]
  17. IPCC, 2021, op. cit. [retour]
  18. Ouranos, 2015, op. cit. [retour]
  19. Voir les délimitations des zones de référence utilisées par le consortium Ouranos dans : Ouranos, 2015, op. cit., p. 2. [retour]
  20. IPCC, 2021, op. cit. [retour]
  21. La quantité de précipitations provenant des jours dont les accumulations quotidiennes dépassent le 95e centile de la distribution locale des précipitations. Ouranos, 2015, op. cit. [retour]