Les enregistrements passés aident à prédire les différents effets du futur changement climatique sur la terre et la mer


Le changement climatique en cours provoqué par les émissions de gaz à effet de serre est souvent discuté en termes de réchauffement moyen de la planète. Par exemple, l’accord historique de Paris vise à limiter le réchauffement climatique à 1,5 ?C, par rapport aux niveaux préindustriels. Cependant, l’ampleur du réchauffement futur ne sera pas la même sur l’ensemble de la planète. L’une des différences régionales les plus claires en matière de changement climatique est le réchauffement plus rapide sur terre que sur mer. Cette « amplification terrestre » du réchauffement futur a des implications réelles pour comprendre et faire face au changement climatique

Un nouvel article étudiant l’amplification terrestre se concentre sur la façon dont les enregistrements géochimiques du climat passé sur terre et à la surface de la mer permettent aux scientifiques de mieux prédire dans quelle mesure la terre se réchauffera plus que les océans – et deviendra également plus sèche – en raison des conditions actuelles et futures. les émissions de gaz à effet de serre. « L’idée centrale de notre étude était de se tourner vers le passé pour mieux prédire comment le réchauffement futur se déroulera différemment sur terre et sur mer », explique Alan Seltzer, assistant scientifique au département de chimie et géochimie marines de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). ) et l’auteur principal de l’article.

« L’une des raisons pour lesquelles il est important de comprendre l’amplification terrestre est que, dans le cadre du réchauffement climatique futur, l’ampleur du réchauffement que la planète subira ne sera pas la même partout », déclare Seltzer. « L’ajout d’une base solide aux simulations de modèles climatiques, qui est enracinée dans les observations du climat passé et de la physique de base, peut nous dire comment les différences régionales dans le réchauffement en cours et futur. » Seltzer note que l’amplification terrestre (TA) est analogue à « l’amplification polaire », une prédiction des modèles climatiques selon laquelle les latitudes plus élevées connaîtront plus de réchauffement que les latitudes basses.

Bien que les enregistrements d’observation modernes soient bruyants en raison des grandes variations d’une année à l’autre entraînées par d’autres parties du système climatique, la prédiction d’un réchauffement plus important sur les surfaces terrestres est maintenant apparente dans les données climatiques depuis les années 1980. Les moteurs de cette amplification terrestre ont été liés aux changements d’humidité sur la terre et la mer, grâce à une théorie développée par les climatologues au cours de la dernière décennie. Cette nouvelle étude, publiée mercredi dans la revue Avancées scientifiques, « utilise pour la première fois des données paléoclimatiques pour évaluer la théorie de l’impact du réchauffement futur sur les surfaces terrestres et marines », déclare Seltzer. « La recherche nous donne plus de certitude dans la façon dont les modèles prédisent les changements régionaux du réchauffement futur. »

L’article étudie l’amplification terrestre pendant le dernier maximum glaciaire (LGM) – qui s’est produit il y a environ 20 000 ans – dans les basses latitudes, qu’ils définissent comme 30?S-30?N. C’est sous ces latitudes, selon les auteurs, que la base théorique de l’AT est la plus applicable. Les auteurs se sont appuyés sur de nouvelles compilations d’enregistrements paléoclimatiques sur terre et à la surface de la mer pour estimer l’ampleur de TA dans le LGM, à comparer avec les simulations de modèles climatiques et les attentes théoriques. Les efforts pour mieux comprendre à quel point les continents étaient froids dans le LGM sont au centre des recherches de Seltzer à WHOI, et ce nouvel article s’appuie sur une étude récente qui a utilisé des informations sur les gaz dissous piégés dans les eaux souterraines anciennes comme thermomètre pour la surface terrestre passée.

Les auteurs ont étendu une théorie thermodynamique pour l’amplification terrestre qui est basée sur les changements couplés de l’énergie statique humide (l’énergie potentielle représentée par la température, la teneur en humidité et l’élévation d’une parcelle d’air) entre la terre et la mer. Dans le LGM, lorsque le niveau de la mer était de 120 mètres plus bas qu’aujourd’hui en raison de la croissance de grandes calottes glaciaires sur terre, la surface de la mer était légèrement plus chaude et plus humide qu’elle ne l’aurait été sans un changement du niveau de la mer. En tenant compte de cet effet et en s’appuyant sur les enregistrements paléoclimatiques, les auteurs ont pu comparer directement l’amplification terrestre passée aux prévisions futures. L’article note que bien que les mécanismes sous-jacents à l’AT soient bien compris comme résultant de différences thermodynamiques fondamentales entre l’air humide au-dessus de l’océan et l’air plus sec au-dessus de la terre, un certain nombre de facteurs – variabilité naturelle, limites d’observation, décalages thermiques et non-CO2 forçages – ont précédemment empêché une estimation précise de TA de 20e réchauffement du siècle. « La réduction de la gamme d’amplification terrestre aidera aux prévisions futures du changement climatique aux basses latitudes, en tenant compte à la fois du stress thermique et de la disponibilité de l’eau », indique le document.

Le co-auteur Pierre-Henri Blard affirme que l’article est un « pas en avant pour la science du climat » et qu’il sera important pour d’autres domaines scientifiques et le grand public. « Nous montrons qu’un modèle simple, impliquant des changements d’humidité et du niveau de la mer, décrit de manière robuste l’amplification des changements de température sur le continent – aux latitudes basses à moyennes à n’importe quelle échelle de temps – comme étant 40 % plus grande qu’au-dessus de l’océan. résultat est important car, alors que la plupart des archives paléoclimatiques sont situées dans l’océan, le présent et l’avenir de l’humanité reposent de manière cruciale sur notre connaissance des climats continentaux », explique Blard, directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) au Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG) à Nancy, France.

La recherche est importante « parce qu’elle nous aide à donner un sens aux archives climatiques passées de la Terre et à la façon de les relier à nos modèles et à nos attentes pour l’avenir », a déclaré le co-auteur Steven Sherwood. Le document « devrait dissiper toute idée fausse selon laquelle la terre et l’océan se réchauffent ou se refroidissent au même rythme dans différents climats – nous savons le contraire et devrions utiliser cette connaissance. Les implications pour l’avenir sont que les continents de la Terre continueront à se réchauffer plus rapidement que les océans. alors que le réchauffement climatique se poursuit, jusqu’à ce que nous atteignions, espérons-le, zéro net et y mettions un terme », déclare Sherwood, professeur au Centre d’excellence ARC pour les extrêmes climatiques du Centre de recherche sur le changement climatique de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, à Sydney, en Australie.

La co-auteur Masa Kageyama dit qu’elle considère l’article comme important « parce qu’il touche à une caractéristique qui est omniprésente dans les projections du changement climatique, produites par des modèles climatiques complexes : les continents se réchauffent plus que les océans. Dans cet article, nous analysons cette caractéristique pour un changement climatique , du dernier maximum glaciaire à l’actuel, dont l’amplitude est du même ordre de grandeur que le réchauffement attendu dans les siècles à venir », explique Kageyama, directeur de recherche au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE) du CNRS à l’Université Pierre Institut Simon Laplace de l’Université Paris-Saclay, France.

« Il est remarquable que les reconstructions de température tropicale, les modèles climatiques de pointe et une théorie simple reposant sur les changements couplés d’humidité et de chaleur sur les continents et les océans convergent tous pour fournir une estimation robuste de l’amplification terrestre », déclare Kageyama. . « À mon avis, cela renforce les projections du changement climatique futur et apporte en même temps une nouvelle compréhension des changements climatiques passés. »

Le financement de cette recherche a été assuré par un prix de la Division des Sciences de la Terre de la Fondation Nationale des Sciences et par le Centre National de la Recherche Scientifique.

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