Observer le changement climatique à travers l’espace et le temps
Le climat devient-il plus stable ou plus variable durant les périodes plus chaudes? Quelle est l’amplitude des variations climatiques auxquelles nous devons nous attendre à l’avenir? Et dans quelle mesure ces variations sont-elles naturelles ou causées par l’activité humaine? Le projet SPACE, financé par l’UE, contribue à répondre à ces questions et à bien d’autres. «Nous utilisons la structure spatio-temporelle du changement climatique, des années aux millénaires, pour tester les modèles climatiques et améliorer fondamentalement notre compréhension de la variabilité du climat», explique Thomas Laepple, coordinateur du projet SPACE, chercheur au Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine de l’Institut Alfred Wegener et professeur de diagnostic du système terrestre à l’université de Brême. Se concentrant plus particulièrement sur les archives paléoclimatiques, le projet a étudié le lien intrinsèque entre l’échelle temporelle et l’échelle spatiale des variations climatiques. «Alors que les variations rapides, telles que les conditions météorologiques, sont régionales, les cycles glaciaires-interglaciaires semblent être cohérents à l’échelle mondiale», ajoute Thomas Laepple. En quantifiant cette tendance présumée du système climatique, le projet entend nuancer les preuves souvent éparses, bruyantes et parfois contradictoires des changements climatiques passés, afin de mieux comprendre l’amplitude, les origines et les mécanismes de la variabilité climatique.
La variabilité des températures s’accroît dans les climats plus froids
Le projet, soutenu par le Conseil européen de la recherche, a analysé des compilations mondiales de données paléoclimatiques et instrumentales, complétées par leurs propres mesures effectuées dans des carottes de glace et de sédiments, tout en s’appuyant sur des modèles climatiques statistiques et complexes. Sur la base de ces travaux, le projet a abouti à plusieurs conclusions importantes, notamment que la variabilité de la température dépend de l’état moyen du climat. «Nos résultats révèlent une plus forte variabilité dans les climats plus froids, associée à des différences de température plus marquées entre les pôles et les tropiques», explique Thomas Laepple. «C’est exactement l’inverse de ce que nous prévoyons pour l’avenir, ce qui indique une diminution potentielle de la variabilité de la température dans un climat plus chaud.» Les chercheurs ont également déterminé que l’océan est le principal moteur de la lente variabilité des températures, même sur terre. Le projet a également conclu que les divergences globales entre la variabilité simulée dans les modèles climatiques et celle reconstituée à partir des archives paléoclimatiques trouvent probablement leur origine dans l’océan.
Les variations climatiques régionales persistent sur des échelles de temps plus longues
Les chercheurs ont également pu déterminer l’étendue spatiale de ces variations en comparant les variations de la température moyenne mondiale avec leurs variations régionales dans les données indirectes et les modèles climatiques. Plus précisément, ils ont démontré que les variations climatiques régionales persistent sur des échelles de temps plus longues que ce que les modèles simulant les états climatiques passés peuvent reproduire. «Cela suggère une sous-estimation de la variabilité régionale à l’échelle multidécennale et à plus long terme, et un biais potentiel dans les projections climatiques et les études d’attribution», souligne Thomas Laepple. Les chercheurs ont également démontré que les modèles peuvent simuler avec précision la variabilité de la température à l’échelle mondiale, ce qui renforce la confiance dans la réponse simulée au forçage anthropique dans les projections climatiques futures.
L’importance des variations climatiques régionales naturelles
Le projet SPACE a pu démontrer l’importance des variations climatiques régionales naturelles, même sur de longues échelles de temps, contrastant avec les modèles qui manquent fortement de variabilité naturelle régionale sur de telles périodes. «Nous avons réussi à inférer la manière dont l’échelle spatiale des variations de température dépend de l’échelle temporelle, et notamment comment l’étendue spatiale des anomalies de température augmente avec des échelles de temps plus longues», conclut Thomas Laepple. «Alors que les anomalies météorologiques sont locales, les variations interannuelles s’étendent généralement sur plusieurs centaines de kilomètres, et les variations multidécennales à centennales cessent de croître dans les données indirectes, mais continuent de s’étendre dans les modèles.»
Mots‑clés
SPACE, changement climatique, variabilité climatique, structure spatio-temporelle, modèles climatiques, climat, paléoclimat
