Science des changements climatiques

Cette illustration montre le système climatique, ses sous-systèmes, les processus pertinents et leurs interactions. Elle illustre comment l’énergie du soleil est absorbée et rayonnée pendant que l’atmosphère interagit avec les autres composants du système terrestre dont l’hydrosphère (les océans), la cryosphère (la neige, la glace des mers et les glaciers), la biosphère (animaux et végétaux), la pédosphère (le sol) et la lithosphère (les roches). Les flèches bidirectionnelles représentent les interactions air-glace, glace-océan, air-océan et sol-air. Les flèches unidirectionnelles montrent l’arrivée du rayonnement solaire et la sortie du rayonnement terrestre.

Ce diagramme en barres provient du National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis. Il représente les anomalies de température pour la terre et les océans entre 1880 et 2014, comparativement à la moyenne du vingtième siècle. Les températures enregistrées entre 1880 et 1940 étaient plus froides que la moyenne, mais depuis la fin des années 1970, elles sont plus chaudes que la moyenne. Cette tendance illustre que la température mondiale a augmenté au cours du vingtième siècle. Les chiffres démontrent que 2014 est l’année la plus chaude enregistrée, avec des températures de 0.74 degré Celsius (°C) au-dessus de la normale. L’année la plus froide a été enregistrée au début des années 1900, avec des températures d’environ 0.49 °C sous la normale.

Il y a deux diagrammes du cinquième rapport d’évaluation (AR5) du Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC) qui représentent des indicateurs observés des changements climatiques. Le premier diagramme montre l’étendue de la glace des mers durant l’été (mesurée en millions de kilomètres carrés (km²)) de 1900 à aujourd’hui. Ce diagramme indique que la quantité de glace a diminué au passage du temps, avec une étendue de plus de 10 millions de km² en 1990 jusqu’à environ 6 millions de km² au cours des dernières années. Le second diagramme montre le niveau moyen global des océans (mesuré en millimètres (mm)) de 1900 à aujourd’hui. Il indique que le niveau moyen mondial des mers a augmenté d’environ 20 centimètres (cm) depuis les années 1900.

Ce diagramme provient du cinquième rapport d’évaluation (AR5) du GIEC. Il présente l’étendue des effets attribués aux changements climatiques dans le monde. Trois catégories d’effets sont présentées :

1. Systèmes physiques : les glaciers, la neige, la glace et le pergélisol; les rivières, les lacs, les terres inondées ou en sécheresse; l‘érosion des côtes et l’effet du niveau des mers.
2. Systèmes biologiques : les écosystèmes terrestres, les incendies de forêt et les écosystèmes marins.
3. Systèmes humains et gérés : la production alimentaire, les moyens de subsistance, la santé et l’économie.

Le diagramme montre la contribution relative des changements climatiques (majeurs et mineurs) aux effets observés, la certitude dans l’attribution et les effets à l’échelle régionale. Les preuves sont les plus évidentes dans les systèmes naturels (p. ex. les systèmes physiques et biologiques). En Amérique du Nord, les changements climatiques sont une contribution majeure aux effets sur les glaciers, la neige, la glace, le pergélisol et les écosystèmes terrestres. Les changements climatiques ont eu une contribution mineure dans les incendies de forêt.

Cette image montre une carte couleur du Canada illustrant les moyennes de température de 1948 à 2012. Elle indique que les températures se réchauffent dans l’ensemble du pays. L’augmentation température est de 3 °C de plus dans le Nord canadien à environ 1 °C de plus sur la côte est du Canada.

Cette image montre des exemples récents des effets que les changements climatiques peuvent avoir au Canada. Dans le Nord canadien, il y a une image d’un édifice désaxé indiquant comment le réchauffement du pergélisol peut endommager les fondations des édifices. De l’Ouest à l’Est, d’autres images montrent des incendies de forêt, une sécheresse, des infrastructures défaillantes, des vagues de chaleur et des ondes de tempête.

Cette image montre des exemples d’effet à plus long terme des changements climatiques au Canada. Dans le Nord canadien, il y a une photo d’un ours blanc indiquant que les changements climatiques peuvent nuire aux écosystèmes. De l’Est à l’Ouest, d’autres photos montrent des forêts, l’agriculture, la qualité de l’eau, la disponibilité de l’eau et les ressources aquatiques.

Cette diapositive vise à démontrer les causes des changements climatiques. Elle indique surtout les records d’émissions de gaz à effet de serre (GES) à long terme, démontrant une augmentation rapide depuis l'ère industrielle. Le quart supérieur du graphique représente des augmentations en dioxyde de carbone (CO₂), avec l'explication que ces augmentations sont dues principalement à l'utilisation des combustibles fossiles, et une contribution supplémentaire du changement d'utilisation des terres. Les quarts au centre et en bas du graphique représentent des hausses du méthane (CH₄) et l’oxyde de diazote (N₂O), lesquelles sont principalement causées par l'agriculture. La diapositive démontre également que les GES comme le CO₂ sont bien mélangés, ont une longue durée de vie et que leurs effets sont mondiaux. Les données dans ces graphiques sont les concentrations atmosphériques de GES provenant de mesures directes effectuées depuis le milieu du vingtième siècle et de bulles d'air emprisonnées dans la glace glaciaire avant cette période. Cette figure est tirée du cinquième rapport d’évaluation du GIEC.

Faire des projections sur le climat futur requiert des projections des concentrations ou des émissions de gaz à effet de serre (GES) futures. Le graphique de cette diapositive représente quatre scénarios différents de la concentration de CO₂(mesurée en parties par million (ppm)) de l'année 2000 à l’année 2100, couvrant une gamme d’émission allant de faible à élever (intensive d'atténuation à atténuation limitée). Le premier scénario démontre une augmentation rapide des concentrations de ~ 950 ppm en 2100. Les deux scénarios de milieu montrent une concentration stable de CO₂. Le dernier scénario représente un sommet (pic) dans les concentrations de CO₂ vers 2050, suivie d'une légère baisse à environ 400 ppm de CO₂, vers la fin du siècle. Ces scénarios, qui proviennent de Van Vuuren et coll., (2011), sont utilisés dans les modèles climatiques mondiaux.

L'ampleur du changement climatique futur dépend directement des émissions futures. Les graphiques de cette diapositive démontrent les résultats des scénarios entre 2081-2100 des changements de la température de surface moyenne annuelle (Figure a) et le pourcentage moyen des changements dans les précipitations moyennes annuelles (Figure b). Ces changements sont comparés aux données de 1986 à 2005. Les chiffres présentés à gauche indiquent des émissions faibles et une atténuation élevée, tandis que les chiffres de droite indiquent des émissions élevées et une atténuation limitée. Les changements dans la température moyenne en surface et les précipitations moyennes sont plus élevés dans les figures montrant de fortes émissions et atténuation limitée.

Il y a deux graphiques du cinquième rapport d’évaluation du GIEC sur les changements prévus pour d'autres indicateurs. Le graphique de gauche montre la couverture de glace marine de l’hémisphère Nord en septembre (mesurée en millions de km²) de 1950 et 2100, d’après les scénarios d'émissions faibles et élevées. La couverture des glaces de mer est estimée à environ 3 millions de km² en 2100 avec de faibles émissions, alors qu'elle atteint zéro vers 2080 avec des émissions élevées. Le graphique de droite indique l'élévation moyenne du niveau de la mer à l'échelle mondiale (mesurée en mètres) de 2000 à 2100, d’après les scénarios d'émissions faibles et élevées. Avec de faibles émissions, l'élévation moyenne du niveau de la mer à l'échelle mondiale devrait être atteindre près de 0,45 m d'ici 2100, ou près de de 0,75 m avec des émissions élevées.

Cette figure provient du rapport de synthèse du cinquième rapport d’évaluation du GIEC. Elle montre un graphique combiné qui représente les risques adaptés plus élevés de diverses catégories d'impacts selon les émissions cumulatives futures de CO₂ et les changements potentiels dans la température globale. Le côté droit de l'image est un graphique montrant l'aire de répartition potentielle des températures possibles selon les émissions de CO₂. Par exemple, une variation de 530 à 580 d’émissions anthropiques cumulatives de CO₂ (Gt de CO₂) pourrait augmenter la température globale au-dessus du seuil de 2 °C. Le côté gauche de l'image montre le risque associé à différentes températures dans cinq catégories d'effets : Systèmes uniques et menacés; Phénomènes météorologiques extrêmes; Distribution des impacts ; Impacts généraux dans le monde; Bouleversements à grande échelle. Chaque catégorie des impacts possède sa propre échelle de niveau de risque par rapport aux changements de température.

Cette image de globalcarbonproject.org est un graphique linéaire qui montre des scénarios observés et futures d’émissions mondiales pour la période de 1980 à 2100. Les émissions observées commencent autour de 5 gigatonnes de carbone (gtC) et augmentent à presque 10 GtC en 2013. La courbe d’atténuation limitée augmente les émissions jusqu’à près de 30 GtC en 2100, ce qui résulterait en une augmentation de la température de 3,2 à 5,4 °C. À l’autre extrémité du spectre, le scénario d’atténuation élevée diminue jusqu’à 0 GtC en 2070, mais on retrouve tout de même une augmentation de température qui varie de 0,9 et 2,3 °C. Deux scénarios intermédiaires sont aussi présentés.

Cette image est un graphique linéaire, tirée d’un article scientifique paru dans le journal Nature Climate Change. Le graphique montre les émissions historiques de CO₂ de 1990 à 2010 pour les pays développés et ceux en développement. On y retrouve deux lignes pour les pays développés et les pays en développement qui représentent les tendances de consommation et de production. Pour les pays développés, la production commence à près de 3,8 pétagrammes de carbone (PgC) et diminue à une valeur de près de 3,5 PgC en 2010. La ligne de consommation commence à près de 3,9 PgC, atteint un sommet de 4,2 PgC en 2008, et diminue autour de 4,0 en 2010. La ligne de production des pays en développement débute à 2,1 PgC en 1990, et augmente jusqu’à 5,0 PgC en 2010. La ligne de consommation des pays en développement débute au-dessous de 2 PgC et se retrouve près de 4,0 PgC en 2010.

Cette image montre un graphique tiré du rapport d'inventaire national d'Environnement Canada, représentant les tendances (en variation de pourcentage) dans les émissions de GES du Canada à l'échelle nationale et par secteurs clés pour la période de 2005 à 2013. Les émissions du secteur minier et de la production de pétrole et gaz ont augmenté de près de 40 % sur cette période. Les émissions provenant du transport ont augmenté d'environ 5 % sur cette même période. Le total national a quant à lui diminué d'environ 4 %. La catégorie « Tous les autres secteurs » montre des diminutions d'environ 6 % au cours de la période de 8 ans. L'électricité et la production de chaleur ont diminué d'environ 30 % en 2013.

Les quatre photos de cette diapositive montrent les pages couvertures des quatre rapports du GIEC RE5 : 1) Les éléments scientifiques; 2) Incidences, adaptation et vulnérabilité; 3) Atténuation des changements climatiques; 4) Rapport de synthèse.

Cette diapo montre deux graphiques linéaires du GIEC RE5 avec plusieurs lignes reliées aux modèles et données d’observations décrivant les changements de température de 1860 à 2010. Le premier graphique illustre les données du modèle avec des forçages naturels et anthropiques, qui correspondent de près avec les données observées. Le deuxième graphique montre les données du modèle avec forçages naturels seulement, où l’on peut voir la courbe qui reste plus ou moins stable près de 0 °C jusqu'aux années 1960, au moment où les données des observations ont continué à augmenter.

La première image sur cette page provenant du National Snow and Data Center est un graphique démontrant la diminution de la couverture de la banquise arctique durant la période de 1979 à 2012. Le graphique montre qu’au début de cette période l'étendue de la glace était d'environ 7,5 millions de km², tandis qu’en 2012 l'étendue de la glace avait chuté à moins de 4 millions de km². Les deux autres images du National Aeronautics and Space Administration (NASA) Earth Observatory sont d’autres images qui dévoilent l'étendue de la banquise arctique. Dans l'image datant de 1984, la glace remplit le bassin arctique presque entièrement, avec seulement un plan d’eau libre le long de la côte nord de la Russie. Dans la photo datant de 2012, la couverture de glace de l'Arctique est de beaucoup réduite, ne couvrant que le pôle Nord au-dessus du Groenland et l'archipel arctique du Canada.

Ces photos proviennent du Ministère des Forêts de la Colombie-Britannique et du Service canadien des forêts. On y aperçoit deux cartes avec des cercles représentant le nombre et l'ampleur des incendies de forêt. La première carte représente les conditions en 1999, où l’on voit de violents incendies à travers la Colombie-Britannique, aucun toutefois n’étant vraiment important. La seconde carte illustre les conditions en 2012 et montre de nombreux endroits avec des incendies importants dans le nord-est et le sud de la Colombie-Britannique.

Cette image montre deux diagrammes circulaires indiquant les proportions des émissions de GES par secteur en 2012, l'un pour la planète entière, et l’autre pour le Canada. Les diagrammes séparent les sources d'émission en 7 secteurs : l'agriculture; les procédés industriels; les déchets et l’énergie liée au transport; l'énergie liée à la production d’électricité/chaleur; l’énergie liée à d’autres sources de consommation de carburant; l'énergie liée à la fabrication et à la construction; et, l'énergie liée aux émissions fugitives. Le Canada et le monde ont des proportions similaires d’émissions, à l'exception de l’énergie liée au transport (monde, 16 %, Canada, 24 %); l'énergie liée à la production d’électricité/chaleur (monde, 33 %, Canada, 22 %) et de l’énergie liée à d’autres sources de consommation de carburant (monde, 9 %, Canada, 16 %).