Cette interprétation d'artiste montre des mammouths laineux dans le nord de l'Espagne. Ces animaux vivaient en Europe et en Amérique du Nord lors de la dernière période glaciaire, il y a environ 21 000 ans. Une nouvelle étude a utilisé des cartes climatiques mises à jour de cette période, lorsque le dioxyde de carbone atmosphérique était plus faible, pour mieux prédire le réchauffement futur en cas d'augmentation du CO2. Crédit : Mauricio Anton
De nouvelles recherches indiquent une diminution de la probabilité des pires scénarios de réchauffement climatique, en étudiant les conditions climatiques anciennes et en affinant notre compréhension de la sensibilité du climat.
À mesure que le dioxyde de carbone s’accumule dans l’atmosphère, la Terre se réchauffe. Mais l’ampleur exacte du réchauffement provoqué par une certaine augmentation du CO2 est à l’étude. La relation entre le CO2 et le réchauffement, connue sous le nom de sensibilité climatique, détermine l’avenir auquel nous devons nous attendre alors que les niveaux de CO2 continuent de grimper.
Aperçus des études sur la période glaciaire
De nouvelles recherches menées par le Université de Washington analyse la période glaciaire la plus récente, lorsqu'une grande partie de l'Amérique du Nord était recouverte de glace, pour mieux comprendre la relation entre le CO2 et la température mondiale. Il révèle que même si la plupart des estimations du réchauffement futur restent inchangées, le pire scénario absolu est peu probable.
L'étude en libre accès a été publiée aujourd'hui, 17 avril, dans la revue Avancées scientifiques.
« La principale contribution de notre étude consiste à affiner l'estimation de la sensibilité du climat, améliorant ainsi notre capacité à faire des projections sur le réchauffement futur », a déclaré l'auteur principal Vince Cooper, doctorant en sciences atmosphériques à l'UW. « En examinant à quel point la Terre était plus froide dans le passé ancien avec des niveaux de gaz à effet de serre plus faibles, nous pouvons estimer à quel point le climat actuel se réchauffera avec des niveaux de gaz à effet de serre plus élevés. »
Le panneau de gauche montre la carte des températures de surface de la mer au cours de la période glaciaire la plus récente, il y a 21 000 ans, par rapport aux températures préindustrielles modernes. Cette nouvelle analyse plus détaillée montre que le fort refroidissement des océans du Nord, provoqué par la calotte glaciaire nord-américaine, a contribué de manière substantielle au refroidissement global total. Le panneau de droite montre que le réchauffement de la surface de l'océan attendu en cas de doublement futur du CO2 atmosphérique présente un schéma de changement de température différent, avec une attente de réchauffement moyen mondial plus faible que les estimations précédentes des pires cas. Crédit : Cooper et al./Science Advances
Scénarios CO2 actuels et futurs
Le nouveau document ne modifie pas le meilleur scénario de réchauffement consistant à doubler le CO2 – environ 2 degrés Celsius la température moyenne dans le monde augmente – ou l’estimation la plus probable, qui est d’environ 3 degrés Celsius. Mais cela réduit le pire scénario de doublement du CO2 d’un degré complet, de 5 degrés Celsius à 4 degrés Celsius. (À titre de référence, le CO2 est actuellement à 425 ppm, soit environ 1,5 fois les niveaux préindustriels, et à moins que la baisse des émissions ne se dirige vers le double des niveaux préindustriels avant la fin de ce siècle.)
Les défis de la prévision climatique
Alors que notre planète se dirige vers un doublement des émissions de CO2, les auteurs préviennent que les dernières décennies ne sont pas un bon indicateur de l’avenir en matière de réchauffement climatique. Les cycles climatiques à plus court terme et les effets de la pollution atmosphérique ne sont que quelques-unes des raisons pour lesquelles les tendances récentes ne permettent pas de prédire de manière fiable le reste de ce siècle.
« Le schéma spatial du réchauffement climatique au cours des 40 dernières années ne ressemble pas au schéma à long terme auquel nous nous attendons dans le futur – le passé récent est un mauvais analogue du futur réchauffement climatique », a déclaré l'auteur principal Kyle Armour, chercheur à l'UW. professeur agrégé de sciences de l'atmosphère et d'océanographie.
Focus sur le dernier maximum glaciaire
Au lieu de cela, la nouvelle étude s'est concentrée sur une période il y a 21 000 ans, connue sous le nom de dernier maximum glaciaire, où la Terre était en moyenne 6 degrés Celsius plus froide qu'aujourd'hui. Les enregistrements de carottes de glace montrent que le CO2 atmosphérique était alors inférieur à la moitié des niveaux actuels, soit environ 190 parties par million.
« Les enregistrements paléoclimatiques incluent de longues périodes qui ont été en moyenne beaucoup plus chaudes ou plus froides que le climat actuel, et nous savons qu'il y a eu d'importants forçages climatiques dus aux calottes glaciaires et aux gaz à effet de serre pendant ces périodes », a déclaré Cooper. « Si nous savons à peu près quels ont été les changements de température passés et ce qui les a provoqués, alors nous savons à quoi nous attendre dans le futur. »
Des chercheurs, dont le co-auteur Gregory Hakim, professeur de sciences atmosphériques à l'UW, ont créé de nouvelles techniques de modélisation statistique qui permettent d'assimiler les enregistrements paléoclimatiques dans des modèles informatiques du climat terrestre, similaires aux modèles de prévision météorologique actuels. Le résultat est des cartes de température plus réalistes des millénaires précédents.
Repenser le refroidissement de l’ère glaciaire
Pour la nouvelle étude, les auteurs ont combiné des enregistrements climatiques préhistoriques – notamment des sédiments océaniques, des carottes de glace et du pollen préservé – avec des modèles informatiques du climat terrestre pour simuler les conditions météorologiques du dernier maximum glaciaire. Lorsqu'une grande partie de l'Amérique du Nord était recouverte de glace, la calotte glaciaire ne se contentait pas de refroidir la planète en réfléchissant la lumière solaire estivale sur les continents, comme l'avaient envisagé des études antérieures.
En modifiant la configuration des vents et les courants océaniques, la calotte glaciaire a également rendu les océans Pacifique Nord et Atlantique particulièrement froids et nuageux. L'analyse de la nouvelle étude montre que ces changements de nuages au-dessus des océans ont aggravé les effets de refroidissement global du glacier en réfléchissant encore plus de lumière solaire.
En bref, l’étude montre que le CO2 a joué un rôle moindre dans la fixation des températures de la période glaciaire que ce qui était estimé précédemment. Le revers de la médaille est que les prévisions les plus sombres concernant le réchauffement dû à l’augmentation du CO2 sont moins probables au cours des prochaines décennies.
« Cet article nous permet de produire des prévisions plus fiables car il réduit réellement la limite supérieure du réchauffement futur et indique que le scénario le plus extrême est moins probable », a déclaré Armor. « Cela ne change pas vraiment l'extrémité inférieure, ni l'estimation moyenne, qui restent cohérentes avec toutes les autres sources de données. »
La recherche a été financée par la National Science Foundation, la bourse d'études supérieures en sciences et ingénierie de la Défense nationale du ministère de la Défense, la Fondation Alfred P. Sloan, la National Oceanic and Atmospheric Administration et le programme Horizon 2020 de l'Union européenne. Les autres co-auteurs sont Jessica Tierney de l'Université de l'Arizona ; Matthew Osman de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni ; Cristian Proistosescu et Philip Chmielowiec de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign ; Yue Dong, de l'Université du Colorado ; Natalie Burls de l'Université George Mason ; Timothy Andrews du Met Office Hadley Centre du Royaume-Uni ; Daniel Amrhein et Jiang Zhu du Centre national de recherche atmosphérique de la NSF à Boulder ; Wenhao Dong de la Corporation universitaire pour la recherche atmosphérique à Boulder et au laboratoire de dynamique des fluides géophysiques ; et Yi Ming au Boston College.
