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Introduction aux niveaux de réchauffement planétaire

Les niveaux de réchauffement planétaire (NRP) sont une façon relativement nouvelle de présenter et de communiquer sur les projections des changements climatiques. L’approche par NRP consiste à relier les changements climatiques régionaux à des niveaux spécifiques de réchauffement planétaire (NRP spécifique). Elle peut être utilisée pour explorer les futurs climats régionaux associés aux objectifs de la politique climatique internationale, tels que ceux de l’Accord de Paris. Cet article introductif donne une vue d’ensemble de l’approche NRP, tandis que l’article En savoir plus sur les niveaux de réchauffement planétaire détaille leur utilisation, leur interprétation et leurs limites

Messages clés

  • L’approche par NRP consiste è explorer et comparer les changements climatiques réginaux à des niveaux de réchauffement climatique, y compris les limites de l’augmentation de la température mondiale engagées dans l’Accord de Paris.
  • Grâce à l’approche par NRP, l’incertitude des projections climatiques régionales sur l’ampleur du changement associé aux différents scénarios d’émissions est déplacée sur le moment où des NRP spécifiques seront atteints.

Que sont les niveaux de réchauffement planétaire?

Les niveaux de réchauffement planétaire (NRP) constituent une façon relativement nouvelle d’envisager et de communiquer sur les changements climatiques futurs. Dans cette approche, la réponse aux changements climatiques régionaux est indiquée par rapport au réchauffement global moyen (par exemple, 0,5°C, 1,0°C, 1,5°C, 2,0°C) sur une période de référence, généralement préindustrielle (1850-1900).

Certains lecteurs sont peut-être déjà familiers avec les NRP, car ils sont souvent utilisés dans les médias pour comparer les températures moyennes actuelles à celles de l’ère préindustrielle. Par exemple, le Copernicus Climate Change Service fournit régulièrement des mises à jour sur les augmentations de la température mensuelle globale, la plus récente montrant que le climat observé a déjà dépassé le NRP de 1,5°C  pour certains mois (figure 1). Toutefois, ce type d’analyse utilise des moyennes mensuelles pour une année donnée et est fortement influencé par la variabilité naturelle du climat.

Dans l’approche par NRP décrite ici, le changement moyen de la température moyenne mondiale sur le long terme (généralement calculé sur 20 ou 30 ans) est comparé aux changements climatiques régionaux moyennés sur la même période. Les moyennes calculées sur de plus longues périodes permettent de diminuer l’influence de la variabilité naturelle du climat sur le changement de température globale car elles présentent une tendance plus lisse dans le temps. Ce qui permet d’identifier plus facilement le moment où un NRP particulier est atteint. C’est l’approche utilisée dans le sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) pour caractériser les projections des moyennes et des extrêmes climatiques, ainsi que les impacts climatiques. C’est également l’approche utilisée dans l’Explorateur de valeurs de calcul du Pacific Climate Impacts Consortium. Elle a aussi été utilisée dans les Portraits Climatiques d’Ouranos (figure 2) pour présenter les projections de pluies verglaçantes. Sur Donnéesclimatiques.ca, les NRP sont utilisés dans l’Application des projections de la météo des feux de forêt et dans les résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments.

Figure 1 : Anomalies mensuelles de la température de l'air à la surface du globe (°C) par rapport à la période préindustrielle (1850-1900) de janvier 1940 à mai 2024, représentées sous forme de séries chronologiques pour toutes les périodes de 12 mois allant de juin à mai de l'année suivante. Les NRP actuels, définis sur la base d'une moyenne à long terme, approchent 1,5°C. Cette figure illustre comment ce niveau a déjà été dépassé pour certains mois. La période allant de juin 2023 à mai 2024 est représentée par une ligne rouge épaisse, tandis que toutes les autres années sont représentées par des lignes fines ombrées selon la décennie, du bleu (années 1940) au rouge brique (années 2020). Source des données : ERA5. Crédit : C3S/ECMWF. [Source : Copernicus Climate Change Service].
Figure 2 : Nombre annuel d'heures de pluie verglaçante au Québec pour l'ensemble CMIP5, pour le climat actuel (1981-2010) et les NRP de 1,5°C, 2,0°C et 3,0°C, par rapport à l'ère préindustrielle (1850-1900) [Source : Ouranos Portraits Climatiques].

Les principales projections climatiques disponibles sur Donnéesclimatiques.ca sont traditionnellement présentées par scénario d’émissions de gaz à effet de serre sous forme de séries temporelles et de cartes qui peuvent être visualisées pour une période donnée. La figure 3 en est un exemple de projections climatiques sur une série temporelle. Il s’agit de l’évolution temporelle du nombre de jours avec une température maximale > 25°C à Regina, Saskatchewan (SK), en fonction de chacun des trois scénarios d’émissions.

Figure 3 : Exemple de l'approche traditionnelle utilisée pour présenter les projections des changements climatiques, qui montre l'évolution d'une variable climatique particulière en fonction d’un ou plusieurs scénarios d'émissions. L'illustration montre le nombre de jours avec une température maximale >25°C à Regina, SK, selon trois scénarios d'émissions différents (bleu - SSP1-2.6 ; vert - SSP2-4.5 ; rouge - SSP5-8.5) pour la période 1950-2100.

Dans l’approche par NRP, cependant, les changements régionaux d’une variable ou d’un indice climatique particulier sont montrés en relation avec le changement moyen de la température moyenne globale plutôt qu’en fonction de différents scénarios d’émissions dans le temps. Cela signifie qu’au lieu d’illustrer l‘ampleur des changements climatiques pour un horizon temporel, les années 2050, par exemple, cette approche montre plutôt les changements climatiques attendus au Canada (ou dans une sous-région) lorsque le réchauffement planétaire atteindra un certain NRP, 2°C par exemple. Ce type d’analyse doit donc être complété par des informations sur l’horizon temporel auquel le NRP en question sera atteint, selon les émissions futures.

La figure 4 illustre la relation entre les changements de température moyenne annuelle au Canada et dans le monde. Elle montre que le Canada dans son ensemble se réchauffe environ deux fois plus (ou deux fois plus rapidement) que la moyenne mondiale. Cela signifie que pour chaque degré Celsius d’augmentation de la température annuelle moyenne mondiale, la température annuelle moyenne du Canada augmente d’environ 2°C. Toutefois, cette approche ne fournit pas d’informations sur où un niveau particulier de réchauffement climatique se produira. Pour des informations plus approfondies sur les périodes probables d’atteinte des NRP, voir En savoir plus sur les niveaux de réchauffement planétaire.

Figure 4 : Relation entre le réchauffement moyen du Canada et le niveau de réchauffement planétaire dans les simulations CMIP6 selon cinq scénarios d’émissions (SSP). La ligne grise en pointillés (y=2x) correspond à un taux de réchauffement pour le Canada deux fois supérieur au taux mondial [Source : Yongxiao Liang, Environnement et Changement climatique Canada].

Il a été démontré que les changements régionaux en matière de températures et de précipitations extrêmes s’échelonnent de manière robuste entre les scénarios d’émissions1 et que ces changements sont presque linéairement liés à l’évolution de la température moyenne mondiale. À mesure que la température mondiale augmente, les températures régionales extrêmes et les événements de fortes précipitations ont tendance à augmenter, cette tendance s’existe pour tous les scénarios d’émissions. C’est également le cas pour d’autres variables climatiques, notamment la température moyenne, comme le montrent les figures 4 et 5. Ces figures montrent que le réchauffement régional pour un NRP donné est similaire, quelle que soit la date à laquelle ce réchauffement se produit dans la trajectoire d’un scénario d’émissions donné. La figure 4 compare l’évolution de la température moyenne annuelle au Canada et dans le monde pour cinq scénarios d’émissions (SSP). Tandis que la figure 5 illustre le réchauffement presque identique à l’échelle régionale pour différents NRP selon quatre trajectoires d’émissions (SSP) utilisées par l’ensemble de modèles CMIP6. La recherche a démontré que ces résultats sont valables pour un certain nombre d’autres variables climatiques,5,6,7 et que la relation entre le NRP et les changements régionaux dans les extrêmes n’est pas nécessairement linéaire. Par exemple, alors que l’amplitude et la fréquence des événements thermiques régionaux moins extrêmes montrent un changement linéaire avec le réchauffement climatique, la fréquence des événements plus rares, tels que les événements ayant une période de retour de 50 ans, montre plutôt une relation exponentielle avec les niveaux de réchauffement planétaire5. En effet, à l’échelle mondiale, ces événements devraient devenir environ9, 14 et 40 fois plus fréquents pour des NRP de 1,5°C, 2,0°C et 4°C, respectivement. En outre, l’approche par NRP ne semble pas bien fonctionner avec les variables dont la réponse à l’augmentation de la température mondiale présente un retard substantiel, comme par exemple l’élévation du niveau de la mer et la fonte des glaciers.

Figure 5 : Exemple d’une représentation des projections climatiques en fonction des niveaux de réchauffement planétaire. Ici, l'évolution de la température moyenne pour la Saskatchewan est présentée par rapport à l'évolution de la température moyenne mondiale. Cet exemple particulier utilise un ensemble CMIP6 et les évolutions sont calculées par rapport à la période de référence préindustrielle (1850-1900). Les lignes en gras représentent les valeurs médianes, et les bandes ombrées représentent l’étendue des projections définie par les percentiles 10th et 90th (SSP1-2,6 - bleu ; SSP2-4,5 - vert ; SSP3-7,0 - orange ; SSP5-8,5 - rouge).

L’échelle spatiale régionale utilisée pour établir la relation entre l’évolution régionale et les NRP joue également un rôle dans la détermination de la robustesse de cette relation. En général, lorsque les changements d’une variable ou d’un indice climatique particulier sont moyennés sur de grandes régions, la relation avec les NRP tend à être plus claire, car le calcul de la moyenne spatiale réduit l’influence de la variabilité naturelle du climat.  Sur des régions plus petites, l’influence de la variabilité naturelle du climat est plus forte et, par conséquent, les données semblent plus « bruyantes » et la relation entre les changements régionaux et mondiaux n’est pas nécessairement aussi évidente. Cependant, la représentation graphique des changements à l’échelle mondiale par rapport aux changements à l’échelle régionale est une méthode simple et directe pour identifier des relations solides.

Quels sont les avantages de l'utilisation des NRP?

L’utilisation d’informations sur le climat futur à l’aide de NRP est de plus en plus courant, et cette approche présente plusieurs avantages :

  1. Lien direct avec les objectifs de température globale de l’Accord de Paris : Les changements climatiques régionaux peuvent être plus directement liés aux politiques climatiques qui visent à maintenir le réchauffement de la planète en dessous de seuils spécifiques, en particulier l’Accord de Paris2 . Cet accord vise à limiter le réchauffement climatique « bien en dessous de 2°C » et à poursuivre les efforts pour limiter le réchauffement à 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels. Au Canada, le réchauffement serait inférieur à 4°C par rapport aux niveaux préindustriels si le réchauffement mondial est maintenu en dessous de 2°C, et serait autour de 3°C si la limite de 1,5°C est atteinte. Cette approche permet de mieux cerner les conséquences régionales de l’atteinte ou de l’échec des objectifs en matière de réchauffement planétaire.

Dans le résumé à l’intention des décideurs des cinquième9 et sixième4 rapports d’évaluation du GIEC, il a été démontré qu’il existe une relation linéaire claire entre les émissions cumulées de CO2 et la réponse climatique globale définie par les NRP (figure 6). En exprimant l’information de cette manière, il est plus facile de voir la correspondance entre les différentes quantités d’émissions et les objectifs de réchauffement global.

Figure 6 : Relation quasi linéaire entre les émissions cumulées de CO2 et l'augmentation de la température à la surface du globe. Pour une explication complète de la figure, voir la figure RID.10 du GT1 du GIEC figure RID.10 du GT1 du GIEC . [Source : Figure RID.10 dans GIEC, 2021 : Résumé à l'intention des décideurs. In : Changement climatique 2021 : The Physical Science Basis. Contribution du groupe de travail I au sixième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat [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, et B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK et New York, NY,USA, pp. 3-32, doi : 10.1017/9781009157896.001C ] ]4
  1. Recadrage de l’incertitude : Grâce à l’approche par NRP une partie de l’incertitude des projections climatiques régionales sur l’amplitude du changement résultant d’une quantité incertaine d’émissions mondiales futures de GES est déplacée vers les moments où des niveaux spécifiques d’augmentation de la température moyenne mondiale seront atteints. Par exemple, la figure 5 montre que pour un NRP de 1,5°C, le réchauffement médian pour la Saskatchewan se situe entre 2,0°C et 2,5°C, et représente l’incertitude par la fourchette du moment où ce NRP sera atteint. Sur la base de plusieurs sources de données, un NRP de 1,5 °C devrait se produire entre 2018 et 2037 pour SSP5-8,5 et entre 2023 et 2042 pour SSP1-2,6 (voir le tableau 1). La chronologie des NRP est discutée dans l’article En savoir plus sur les niveaux de réchauffement planétaire.
Tableau 1 : Résumé des résultats concernant l’évolution moyenne sur 20 ans de la température à la surface du globe (NRP) sur la base de plusieurs sources de données. Le tableau indique la première période de 20 ans au cours de laquelle le changement de la température moyenne à la surface du globe (°C) dépasse le niveau de réchauffement planétaire spécifié par rapport à la période préindustrielle (1850-1900). La mention « n.c. » indique que le NRP n’est pas atteint au cours de la période 2021-2100. [Source : Adapté de la boîte transversale TS.1 du GIEC, tableau 1 ]8.
  1. Facilité de communication : L’approche basée sur le NRP peut simplifier la communication d’informations complexes aux utilisateurs, en particulier à ceux qui considèrent les projections climatiques futures dans une perspective de risque. Par exemple, l’établissement d’un lien entre les changements à l’échelle régionale et le réchauffement planétaire prévu permet de mieux comprendre les conséquences régionales des changements à l’échelle mondiale. Étant donné que les changements prévus de la température moyenne mondiale sont généralement beaucoup plus faibles que les changements attendus des moyennes et des extrêmes de température régionales et nationales, le fait de les relier de cette manière permet de clarifier les conséquences régionales attendues des objectifs mondiaux de température.

 

  1. Des informations complètes dans les graphiques NRP : Les graphiques typiques de l’approche par NRP contiennent des informations précieuses, telles que :
    1. La réponse régionale de la variable/indice climatique considérée pour différents niveaux de changement de la température moyenne mondiale (la réponse, à son tour, peut être liée aux émissions de gaz à effet de serre);
    2. une évaluation empirique de la relation entre le changement régional et le changement global pour la variable/indice climatique considérée – ce qui permet d’identifier facilement des relations quantitatives fortes à différentes échelles spatiales ; et
    3. L’étendue des réponses du modèle et du scénario autour des NRP.

Limites de l'approche par NRP

Si l’approche par niveaux de réchauffement planétaire (NRP) est utile pour établir un lien entre les changements climatiques régionaux et mondiaux, elle présente certaines limites lorsqu’il s’agit d’informer sur l’adaptation. Des informations plus détaillées sont fournies à ce sujet dans l’article En savoir plus sur les niveaux de réchauffement planétaire.
Les principales limitations sont les suivantes :

  1. Futurs multiples : L’utilisation de l’approche par NRP n’élimine pas la nécessité d’envisager de multiples futurs susceptibles de se produire dans le cadre de différentes trajectoires d’émissions. Au lieu de choisir une étendue de scénarios d’émissions plausibles, il devient nécessaire de choisir une étendue de NRP pertinents pour une période donnée.
  2. Sélection du NRP : Il n’est pas toujours facile de choisir les NRP à utiliser.
  3. Incertitude quant au calendrier : Il subsiste une grande incertitude quant au moment où les NRP seront atteints, à la fois entre les différents scénarios et pour chacun d’entre eux.

En résumé, l’explication des projections climatiques à l’aide de l’approche par NRP facilite la mise en relation entre les objectifs de réchauffement global et les impacts régionaux et constitue un complément utile à l’approche par scénarios d’émissions pour présenter les projections des changements climatiques.

Reférences

  1. Seneviratne SI, Donat MG, Pitman AJ, Knutti R, Wilby RL (2016): Allowable CO2 emissions based on regional and impact-related climate targets. Nature 529: 477-483. Doi: 10.1038/nature16542
  2. UNFCCC, 2016: Decision 1/CP.21: Adoption of the Paris Agreement. In: Report of the Conference of the Parties on its twenty-first session, held in Paris from 30 November to 13 December 2015. Addendum: Part two: Action taken by the Conference of the Parties at its twenty-first session. FCCC/CP/2015/10/Add.1, United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), pp. 1–36, https://unfccc.int/documents/9097.
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