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Chapitre 5: Circulation à grande échelle et variabilité climatique
Principale conclusion 1
Les tropiques se sont étendus en direction des pôles de 70 à 200 milles dans chaque hémisphère au cours de la période 1979-2009, avec un déplacement concomitant des zones sèches subtropicales, des courants-jets de latitude moyenne et des trajectoires des tempêtes (niveau de confiance moyen à élevé). Les activités humaines ont joué un rôle dans ce changement (confiance moyenne), bien que la confiance soit actuellement faible en ce qui concerne l'importance de la contribution humaine par rapport à la variabilité naturelle.
Principale conclusion 2
Les variations récurrentes de la circulation atmosphérique à grande échelle (comme l'oscillation nord-atlantique et le mode annulaire nordique) et le système atmosphère-océan (comme El Niño-Southern Oscillation) entraînent des variations annuelles des températures et des précipitations aux États-Unis (confiance élevée). Les changements dans l'occurrence de ces tendances ou de leurs propriétés ont contribué aux tendances récentes des températures et des précipitations aux États-Unis (confiance moyenne), bien que la confiance soit faible quant à l'ampleur du rôle des activités humaines dans ces changements.
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| Représentation (en haut) et vue en coupe schématique (en bas) de la circulation générale de l'atmosphère. Trois circulations principales existent entre l'équateur et les pôles en raison du chauffage solaire et de la rotation de la Terre : 1) Cellule de Hadley - L'air de basse latitude se déplace vers l'équateur. En raison du chauffage solaire, l'air près de l'équateur s'élève verticalement et se déplace vers le pôle dans la haute atmosphère. 2) Cellule de Ferrel - Cellule de circulation atmosphérique moyenne de latitude moyenne. Dans cette cellule, l'air s'écoule vers le pôle et vers l'est près de la surface et vers l'équateur et vers l'ouest à des niveaux plus élevés. 3) Cellule polaire - L'air s'élève, diverge et se déplace vers les pôles. Une fois sur les pôles, l'air coule, formant les hautes pressions polaires. À la surface, l'air s'écarte des pics polaires. Les vents de surface dans la cellule polaire proviennent de l'est (de l'est polaire). Une bande de haute pression est située à une latitude d'environ 30°N/S, entraînant un temps sec/chaud dû au mouvement de l'air descendant (les zones sèches subtropicales sont indiquées en orange dans les vues schématiques). Les tropiques en expansion (indiqués par des flèches orange) sont associés à un déplacement vers le pôle des zones sèches subtropicales. Une bande de basse pression se trouve à 50°-60°N/S, avec un temps pluvieux et orageux par rapport aux bandes de courant-jet polaire de fort vent d'ouest dans les niveaux supérieurs de l'atmosphère. (Source de la figure: adapté de NWS 2016). |
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| Les caractéristiques hivernales liées à El Niño et à La Niña en Amérique du Nord. Les anomalies météorologiques et la circulation atmosphérique typiques de janvier à mars sont observées dans des conditions El Niño et La Niña modérées à fortes : pendant El Niño (en haut), il y a une tendance à un fort courant-jet et une trajectoire de tempête dans le sud des États-Unis. Le tiers sud de l'Alaska et le nord-ouest des États-Unis Pacifique Nord-Ouest tendent à être plus chauds que la moyenne, tandis que le sud des États-Unis tend à être plus frais et plus humide que la moyenne. Pendant La Niña (en bas), il y a une tendance d'un courant-jet très ondulant sur les États-Unis et le Canada, avec des conditions plus froides et plus tempérées que la moyenne dans le Nord et des conditions plus chaudes et moins orageuses dans le Sud. (Source de l'illustration : adapté de Lindsey 2016). |
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| Relation de saison froide entre les indices climatiques et les anomalies de précipitation et de température aux États-Unis déterminées à partir des données de la division climatique des États-Unis, pour les années 1901-2014. Les anomalies de précipitations moyennes en novembre et mars aux États-Unis étaient corrélées avec (a) l'indice d'oscillation décennale du Pacifique (PDO), (b) l'indice El Niño-oscillation australe (ENSO) et (c) l'indice Pacifique Nord (NPI). Les anomalies de température de novembre à mars aux États-Unis étaient corrélées avec (d) l'indice PDO, (e) l'indice ENSO et (f) le NPI. La température et les précipitations des États-Unis liées à l'oscillation décennale du Pacifique sont très semblables (et peuvent même être causées par) les variations associées à l'ENSO et à la faible résistance des Aléoutiennes (indice du Pacifique Nord). (Source des illustrations : Newman et al., 2016 ; © American Meteorological Society, utilisée avec permission). |
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| Total (à gauche) des tendances hivernales 2010-2060 décomposées en composantes internes (au centre) et forcées (à droite)pour deux membres de l'ensemble CCSM3 contrastés (séries 29 et 6) pour (a) la température de l'air de surface [ombrage ; °F/(51 ans)] et la pression au niveau de la mer (SLP, contours) et (b) les précipitations [ombrage de couleur; pouces par jour/51 ans)] et SLP (contours). L'intervalle de contour SLP est de 1 hPa/(51 ans), avec des contours solides (pointillés) pour les valeurs positives (négatives) ; le contour zéro est épaissi. Le même modèle climatique (CCSM3) simule un large éventail de tendances possibles du climat nord-américain sur la période 2010-2060 en raison de l'influence de la variabilité climatique interne superposée aux tendances climatiques forcées. (Source des illustrations : adapté de Deser et al., 2014 ; © American Meteorological Society, utilisé avec permission). |
Principale conclusion 1
Principale conclusion 2
Il y a eu des changements marqués dans les températures extrêmes à travers les États-Unis contigus. La fréquence des vagues de froid a diminué depuis le début des années 1900, et la fréquence des vagues de chaleur a augmenté depuis le milieu des années 1960. L'ère du Dust Bowl des années 1930 reste la période de pointe de la chaleur extrême. Le nombre d'enregistrements à haute température établis au cours des deux dernières décennies dépasse de loin le nombre d'enregistrements à basse température. (Très haute confiance)
Principale conclusion 3
La température moyenne annuelle sur les États-Unis contigus devrait augmenter (confiance très élevée). Des hausses d'environ 1,4°C (2,5°F) sont prévues pour la période 2021-2050 par rapport à 1976-2005 dans tous les scénarios du RCP, ce qui signifie que les années récentes d'établissement des records pourraient être «communes» dans les prochaines décennies (confiance élevée). Des augmentations beaucoup plus importantes sont projetées vers la fin du siècle (2071-2100) : 2.8°-7.3°F (1.6°-4.1°C) dans un scénario inférieur (RCP4.5) et 5.8°-11.9°F (3.2°-6.6°C) dans le scénario supérieur (RCP8.5) (niveau de confiance élevé).
Principale conclusion 4
Les températures extrêmes dans les États-Unis contigus devraient augmenter encore plus que les températures moyennes. Les températures des jours extrêmement froids et des journées extrêmement chaudes devraient augmenter. Les vagues de froid deviendront moins intenses tandis que les vagues de chaleur deviendront plus intenses. Le nombre de jours en dessous du point de congélation devrait diminuer tandis que celui en dessus de 90°F (32,2°C) augmentera. (Très haute confiance)
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| Changements observés dans la température annuelle, hivernale et estivale (°F). Les changements sont la différence entre la moyenne pour l'époque actuelle (1986-2016) et la moyenne pour la première moitié du siècle dernier (1901-1960 pour les États-Unis contigus, 1925-1960 pour l'Alaska et Hawaii). Les estimations sont dérivées de l'ensemble de données nClimDiv journals.ametsoc.org. , (Source des illustrations : NOAA / NCEI). |
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| Reconstruction de la température à base de pollen pour l'Amérique du Nord tempérée. La courbe bleue représente la reconstruction à base de pollen des moyennes sur 30 ans (comme anomalies de 1904 à 1980) pour la région tempérée (30°-55°N, 75°-130°W). La courbe rouge montre la reconstruction moyenne décennale par anneaux d'arbre correspondante, qui a été lissée et utilisée pour calibrer l'estimation basée sur le pollen à plus basse fréquence. Les zones bleues (moyennes) claires indiquent 2 estimations d'incertitude-type (1 erreur-type) associées à chaque valeur sur 30 ans. La courbe noire montre des valeurs de température instrumentale uniformément lissées jusqu'en 1980. La ligne noire en pointillé représente l'anomalie de température moyenne des données instrumentales lissées de manière comparable pour la période 2000-2006. (Source de l'illustration : NOCE NCEI). |
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| Les changements observés dans les températures quotidiennes les plus froides et les plus chaudes (°F) de l'année dans les États-Unis contigus. Les cartes (en haut) représentent les changements dans les stations ; les changements sont la différence entre la moyenne actuelle (1986-2016) et la moyenne de la première moitié du siècle dernier (1901-1960). Les séries temporelles (en bas) représentent la moyenne pondérée par secteur pour les États-Unis contigus. Les estimations proviennent de stations à long terme dont les données manquantes sont minimes dans l'ensemble de données Global Historical Climatology Network-Daily. (Source des données : NOAA / NCEI). |
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| Changements observés dans les vagues de froid et de chaleur dans les États-Unis contigus. Le panneau supérieur représente les changements dans la fréquence des vagues de froid ; le panneau du milieu représente les changements dans la fréquence des vagues de chaleur ; et le panneau du bas représente les changements dans l'intensité des vagues de chaleur. Les indices de fréquence des vagues de froid et de chaleur sont définis dans Zhang et al., et l'indice d'intensité des vagues de chaleur est défini dans Russo et al. Les estimations proviennent de stations à long terme dont les données manquantes sont minimes dans l'ensemble de données Global Historical Climatology Network-Daily. (Source des illustrations : NOAA / NCEI). |
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| Détection et évaluation de l'attribution des tendances de la température moyenne annuelle (°F). Les valeurs de la zone maillée indiquent si les tendances linéaires pour 1901-2015 sont détectables (c'est-à-dire, distinctes de la variabilité naturelle) et/ou cohérentes avec les exécutions historiques tout-forçage du CMIP5. Si la tendance de la grille est à la fois détectable et supérieure ou égale au réchauffement dans les essais All-Forcing, la grille est évaluée comme ayant une contribution anthropogénique détectable au réchauffement au cours de la période. Les régions grises représentent des zones de la grille avec des données qui sont trop éparses pour la détection et l'attribution. (Source des illustrations : mise à jour de Knutson et al., 2013 ; © American Meteorological Society, utilisée avec permission.) |
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| Changements projetés des températures moyennes annuelles (°F). Les changements sont la différence entre la moyenne pour le milieu du siècle (2036-2065, en haut) ou la fin du siècle (2070-2099, en bas) et la moyenne pour le présent proche (1976-2005). Chaque carte représente la moyenne multimodale pondérée. Les augmentations sont statistiquement significatives dans tous les domaines (c'est-à-dire que plus de 50% des modèles montrent un changement statistiquement significatif et plus de 67% sont d'accord sur le signe du changement). (Source des illustrations : CICS-NC et NOAA NCEI). |
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| Changements prévus dans les températures quotidiennes les plus froides et les plus chaudes (°F) de l'année dans les États-Unis contigus. Les changements sont la différence entre la moyenne pour le milieu du siècle (2036-2065) et la moyenne pour le présent proche (1976-2005) selon le scénario supérieur (RCP8.5). Les cartes de la rangée supérieure représentent la moyenne multimodèle pondérée alors que les cartes de la rangée inférieure représentent la moyenne des trois modèles les plus chauds (c'est-à-dire les modèles ayant la plus forte augmentation de température). Les cartes sont dérivées de 32 projections de modèles climatiques qui ont été réduites statistiquement en utilisant la technique Localized Constructed Analogs. Les augmentations sont statistiquement significatives dans tous les domaines (c'est-à-dire que plus de 50% des modèles montrent un changement statistiquement significatif et plus de 67% sont d'accord sur le signe du changement). (Source de la figure: CICS-NC et NOAA NCEI). |
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| Changements prévus du nombre de jours par année avec une température maximale supérieure à 90°F (32,2°C) et une température minimale inférieure à 32°F (0°C) dans les États-Unis contigus. Les changements sont la différence entre la moyenne pour le milieu du siècle (2036-2065) et la moyenne pour le présent proche (1976-2005) selon le scénario supérieur (RCP8.5). Les cartes de la rangée supérieure représentent la moyenne multimodèle pondérée alors que les cartes de la rangée inférieure représentent la moyenne des trois modèles les plus chauds (c'est-à-dire les modèles ayant la plus forte augmentation de température). Les cartes sont dérivées de 32 projections de modèles climatiques qui ont été réduites statistiquement en utilisant la technique Localized Constructed Analogs. Les changements sont statistiquement significatifs dans tous les domaines (c'est-à-dire que plus de 50% des modèles montrent un changement statistiquement significatif et plus de 67% sont d'accord sur le signe du changement). (Source des illustrations : CICS-NC et NOAA NCEI). |
La température moyenne annuelle sur les États-Unis contigus a augmenté de 1,2°F (0,7°C) pour la période 1986-2016 par rapport à 1901-1960 et de 1,8°F (1,0°C) sur la base d'une régression linéaire pour la période 1895-2016 (très haut niveau de confiance). Les données de surface et de satellite sont cohérentes dans leur représentation du réchauffement rapide depuis 1979 (confiance élevée). Les données de paléo-température montrent que les dernières décennies sont les plus chaudes des 1500 dernières années (niveau de confiance moyen).
Principale conclusion 1
Les précipitations annuelles ont diminué dans une grande partie de l'Ouest, du Sud-Ouest et du Sud-Est et ont augmenté dans la plupart des Plaines du Nord et du Sud, dans le Midwest et dans le Nord-Est. Une augmentation moyenne nationale de 4% des précipitations annuelles depuis 1901 résulte principalement de fortes augmentations de la saison automnale. (Confiance moyenne)
Principale conclusion 2
Les fortes précipitations dans la plupart des régions des États-Unis ont augmenté en intensité et en fréquence depuis 1901 (niveau de confiance élevé). Il existe d'importantes différences régionales dans les tendances, les augmentations les plus importantes se produisant dans le nord-est des États-Unis (niveau de confiance élevé). En particulier, les systèmes convectifs à moyenne échelle (groupes organisés d'orages) - le principal mécanisme de précipitation de la saison chaude dans la partie centrale des États-Unis - ont augmenté en nombre et en précipitations depuis 1979 (niveau de confiance moyen).
Principale conclusion 3
La fréquence et l'intensité des fortes précipitations devraient continuer à augmenter au cours du XXIe siècle (confiance élevée). Les systèmes convectifs à mésoéchelle dans le centre des États-Unis devraient continuer à augmenter en nombre et en intensité à l'avenir (niveau de confiance moyen). Il y a cependant d'importantes différences régionales et saisonnières dans les changements prévus des précipitations totales : le nord des États-Unis, y compris l'Alaska, devrait recevoir plus de précipitations en hiver et au printemps et certaines régions du sud-ouest des États-Unis recevront moins de précipitations en hiver et au printemps (confiance moyenne).
Principale conclusion 4
L'étendue de la couverture de neige printanière de l'hémisphère Nord, l'épaisseur maximale de neige en Amérique du Nord, l'équivalent en eau de neige dans l'ouest des États-Unis et les années de neige extrême dans le sud et l'ouest des États-Unis ont augmenté (confiance moyenne). Les projections indiquent des déclins importants du manteau neigeux dans l'ouest des États-Unis et des précipitations plus abondantes en pluie qu'en neige pendant la saison froide dans de nombreuses parties du centre et de l'est des États-Unis (niveau de confiance élevé).
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| Changements annuels et saisonniers des précipitations aux États-Unis. Les changements sont la moyenne pour l'époque actuelle (1986-2015) moins la moyenne de la première moitié du siècle dernier (1901-1960 pour les États-Unis contigus, 1925-1960 pour l'Alaska et Hawai'i) divisée par la moyenne pour la première moitié du siècle. (Source des illustrations : [graphique du haut] adapté de Peterson et al., 2013, © American Meteorological Society, utilisé avec permission, [bas de quatre panneaux] NOAA NCEI, source de données: nCLIMDiv]. |
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| Changements observés dans la valeur de retour sur 20 ans des totaux de précipitations quotidiennes saisonniers pour les États-Unis contigus entre 1948 et 2015, à l'aide des données de l'ensemble de données du Réseau mondial de climatologie historique (GHCN). (Source des illustrations : adapté de Kunkel et al., 2013 ; © American Meteorological Society.) Utilisé avec permission. |
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| Changement projeté (%) des précipitations saisonnières totales provenant des simulations du CMIP5 pour 2070-2099. Les valeurs sont des moyennes multimodales pondérées et exprimées en pourcentage de variation par rapport à la moyenne de 1976-2005. Ce sont des résultats pour le scénario supérieur (RCP8.5).Les pointillés indiquent que les changements sont évalués comme étant importants par rapport aux variations naturelles.Les hachures indiquent que les changements sont jugés faibles comparativement aux variations naturelles. Les régions vides (le cas échéant) sont celles où les projections sont jugées non concluantes. Source des données : Projet d'intercomparaison de modèles couplés du Programme mondial de recherche sur le climat (PMRC). (Source de l'illustration : NOCE NCEI). |
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| Variation projetée de la période de récurrence de 20 ans pour les précipitations quotidiennes des moyennes (cartes de gauche) et de la fin du XXIe siècle (cartes de droite). Les résultats sont présentés pour un scénario inférieur (cartes du haut, RCP4.5) et pour un scénario plus élevé (cartes du bas, RCP8.5). Ces résultats sont calculés à partir des données de réduction d'échelle LOCA. (Source des illustrations : CICS-NC et NOAA NCEI). |
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| Variation projetée (variation en pourcentage par rapport à la moyenne de la période de référence 1976-2005) du nombre de jours de précipitations journalières zéro ("No-Precip") et non nul (par tranches de centile) pour la fin du XXIe siècle (RCP8 .5). Les seuils des centiles de précipitations sont basés sur les quantités de précipitations quotidiennes non nulles de la période de référence 1976-2005 qui ont été classées de faibles à élevées. Ces résultats sont calculés à partir des données de réduction d'échelle LOCA. (Source des illustrations : CICS-NC et NOAA NCEI) |
Annexe A: Jeux de données d'observation utilisés dans les études sur le climat
Annexe B: Stratégie de pondération du modèle
Annexe C: Méthodologies de détection et d'attribution
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