Un consensus international

La Convention cadre sur les changements climatiques (CCCC) et les travaux du Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC) constituent la base des discussions qui ont cours actuellement sur le contrôle des gaz à effet de serre. S’il subsiste quelques doutes sur la thèse du réchauffement climatique parmi les scientifiques, les arguments qu’ils soutiennent n’influencent pas le déroulement des négociations sur les changements climatiques. Ainsi, lors de la rencontre historique de Kyoto, les questions d’ordre scientifique n’ont été que peu discutées, laissant plutôt la place à d’intenses débats d’ordre politique.

Plusieurs gouvernements, en particulier en Europe, ont pris des engagements afin de réduire leurs émissions, sur la base des connaissances actuelles. Dans le milieu gouvernemental comme dans le milieu scientifique, il subsiste certains doutes quant aux changements climatiques, mais leurs effets appréhendés sont si importants que la majorité d’entre eux se sont engagés à agir.

Par ailleurs, des manufacturiers automobiles ont poussé la recherche vers de nouveaux types de moteurs et de nouvelles normes permettant d’offrir des automobiles moins polluantes.

C’est ainsi que les manufacturiers d’automobiles européens se sont engagés à réduire de 25 % d’ici 2008, les émissions de CO₂ des véhicules qu’ils fabriquent.

Grâce au développement de modèles climatiques et à l’étude des caractéristiques du climat, il est possible de mieux juger de l’influence des activités humaines sur le climat global. On peut en déduire qu’elles accentuent la variabilité naturelle de celui-ci. Des incertitudes subsistent toutefois sur la capacité des modèles climatiques à prévoir l’amplitude du réchauffement aux échelles globales et régionales ainsi que sur leur capacité à distinguer les effets des activités humaines des changements d’origine naturelle.

Les incertitudes découlent principalement de la complexité des phénomènes à modéliser et de la difficulté d’intégrer l’ensemble des variables à l’intérieur des modèles. Parmi les facteurs d’incertitude, le GIEC note, entre autres, la variabilité naturelle à long terme et la définition des patrons d’évolution du bilan radiatif⁶ causées par les changements de concentrations des gaz à effet de serre et des aérosols, ainsi que les modifications de la surface terrestre.

Le développement des modèles climatiques permet d’intégrer un nombre toujours plus élevé de paramètres. Les climatologues développent, plus spécifiquement, des modèles couplés

« atmosphère-océan » qui doivent permettre d’améliorer les simulations climatiques. Ainsi, la prise en compte de l’effet de refroidissement des aérosols⁷ a permis de mieux comprendre pourquoi les premiers modèles prédisaient systématiquement un réchauffement supérieur aux phénomènes observés.

Même si l’utilisation de modèles couplés « atmosphère-océan» tend à donner une image assez fidèle du climat, l’objectif principal des « développeurs » de modèles climatiques vise l’atteinte d’une résolution affinée, c’est-à-dire, une échelle de modélisation de plus en plus précise. Cependant, les systèmes informatiques n’ont pas encore la capacité de traiter des modèles climatologiques qui prendraient en compte des facteurs, tels la formation des nuages et leur interaction avec les radiations atmosphériques, la dynamique des aérosols et leurs effets sur la dispersion du rayonnement solaire, la stratification des zones thermiques des océans, la turbulence atmosphérique et océanique, les échanges de matière et d’énergie entre l’atmosphère et la biosphère, la croissance des végétaux, la décomposition et les interactions de la biomasse, etc. Il demeure donc très difficile et même pratiquement impossible de prévoir les conséquences des changements climatiques pour une région ou un territoire particulier, comme la vallée du Saint-Laurent, par exemple.

En plus de tous ces facteurs, la modélisation du climat devrait aussi pouvoir tenir compte des quantités de chaleur et des quantités des composés carbonés, notamment le CO₂, absorbés par les océans. Les échanges d’énergie et de matière à l’interface « atmosphère-océan » constituent un élément clé des modèles de prévision climatique. Ces échanges devraient, en principe, pouvoir être intégrés dans les modèles climatiques, mais cela représente encore des difficultés considérables en raison du large éventail des « scénarios » d’émissions de gaz à effet de serre.

Livre 1 Les phénomènes atmosphériques 129

SECTION 4

6. Le bilan radiatif est la résultante de l’échange d’énergie entre le système surface-troposphère et la stratosphère. Son évaluation est fonction, entre autres paramètres, de la concentration des gaz à effet de serre, lesquels favorisent le réchauffement climatique, et de la concentration des aérosols, qui favorisent plutôt un refroidissement.

7. Les aérosols, fines particules en suspension dans l’atmosphère, réfléchissent une partie de l’énergie lumineuse vers l’espace et modifient les caractéristiques des nuages. Ils interfèrent dans le bilan radiatif de l’atmosphère en diminuant la quantité de chaleur retenue.

La modélisation des phénomènes climatiques

Dans les modèles dits couplés, de circulation générale « atmosphère-océan », la représentation des phénomènes physiques variant de façon continue dans l’espace (vent, température, humidité) est faite sur une base tridimensionnelle (longitude, latitude, altitude). Ces modèles établissent ainsi un quadrillage du territoire où les variables sont calculées pour chaque point de la grille ainsi constituée.

Dans l’un de ces modèles, développé par le Centre Climatologique Canadien, la distance entre deux points du quadrillage est d’environ 300 km en longitude et 400 km en latitude ; le territoire complet du Québec est ainsi couvert par moins d’une vingtaine de ces « cellules de résolution ». Pour d’autres modèles du même type, la distance séparant les points de la grille de référence peut même aller jusqu’à 600 km, soit plus du double de la distance Québec-Montréal. Pour pallier cette résolution relativement limitée, on a recours à des équations paramétriques pour traiter les diverses variables climatiques.

D’autres modèles climatiques plus simples représentent les variables dans un système bi-dimensionnel (latitude, altitude), où chaque point de la grille est une moyenne des valeurs pour toutes les longitudes correspondant à une latitude et à une altitude donnée.

Les ordinateurs sont efficaces à traiter les modèles simplifiés, les plus couramment utilisés. La modélisation des changements climatiques à l’aide des modèles complexes pour divers scénarios reste peu pratique.

En raison de la complexité des modèles couplés et pour des considérations d’efficacité, le GIEC a utilisé des modèles climatiques simples afin d’établir ses projections de l’évolution du climat. Ces derniers parviennent à donner un aperçu des changements climatiques qu’il faut envisager en calculant, pour un scénario donné, les concentrations de gaz à effet de serre (GES) en fonction des émissions prévisibles, le bilan radiatif résultant des concentrations de GES et d’aérosols, la température globale moyenne calculée selon le bilan radiatif obtenu et l’élévation du niveau de la mer. Les modèles utilisés par le GIEC sont validés en vérifiant leur capacité à reproduire les caractéristiques du climat actuel de même que les changements historiques et paléo-climatiques. C’est d’ailleurs la capacité de ces modèles à reproduire les conditions climatiques passées qui fait foi de leur capacité à prévoir les prochains changements climatiques.

Trois modèles climatologiques de ce type ont été utilisés pour tenter de prévoir les changements climatiques qui surviendraient au Québec dans un scénario de doublement de la concentration du CO₂ dans l’atmosphère.

Les différents scénarios d’augmentation des émissions de gaz à effet de serre et d’aérosols considérés par les chercheurs du GIEC sont basés sur des hypothèses de croissances démographique et économique, d’affectation des terres, de changements technologiques, de développement de nouvelles formes d’énergie et de disponibilité des combustibles. Dans l’éventualité d’un doublement de la concentration de CO₂, leurs calculs prévoient un réchauffement de 1,5 ºC à 4,5 ºC et une élévation de 15 à 96 cm du niveau de la mer. La période considérée va de 1990 à 2100.

La tendance au réchauffement climatique planétaire anticipée par les climatologues aura des conséquences sur les systèmes biophysiques qui sont à la base de la biosphère à travers la perturbation des échanges thermiques et du cycle hydrologique. Les prévisions climatiques basées sur les principaux modèles laissent entrevoir un réchauffement accéléré de la surface terrestre par rapport à la surface de l’océan au cours des périodes hivernales. Ce réchauffement sera particulièrement marqué dans les hautes latitudes nordiques.

Selon le GIEC, le réchauffement de la planète devrait s’accompagner d’un changement du cycle hydrologique entraînant des épisodes de sécheresse et d’inondation plus sévères.

L’intensification du cycle hydrologique serait une conséquence de la hausse des températures qui augmenterait l’évaporation et, de ce fait, accroîtrait les précipitations. Ces dernières risquent donc d’être plus fréquentes et plus intenses, ce qui laisse entrevoir une augmentation du nombre d’événements météorologiques extrêmes.