Pôle Alpin Risques Naturels (PARN) Alpes–Climat–Risques Avec le soutien de la Région Rhône-Alpes (2007-2014)
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Compilation des connaissances 1.3.0
Autres paramètres climatiques




Analyse spatialisée des connaissances par domaines géographique
Mise à jour : Janvier 2015



Reconstitutions paléoclimatiques

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Arc alpin :
Les différences de pressions de l’air les plus importantes ont été trouvées entre les sites de basses et de hautes altitudes. Les pressions de l’air des sites de basse altitude suivent les température de l’air de manière proche, indiquant une importante force d’aversion pour la GAR. L’importante augmentation centennale de la pression de l’air des sites de haute altitude par rapport aux sites de basse altitude a été utilisée comme une preuve indépendante et non « thermomètrique » d’un réchauffement au 19 et 20e siècle d’une « colonne d’air alpine » dans les régions représentatives des 3 km inférieurs de la troposphère.
Pressions de l’air dans la GAR pour les sites de haute et basse altitude, avec filtre 30 ans et un an, anomalies par rapport à la moyenne 1961-1990.

Böhm et al. 2005 - A

Région Mediterranéenne et Alpes (Afrique et Europe centrale) :
Les résultats des études du niveau des lacs, des isotopes du carbone et des foraminifères sont en accord avec la reconstruction d'étés plus froids et plus humides dans la Méditerranée vers 6000 BP basées sur les techniques d'analogues polliniques modernes contraintes ou non avec les données de niveaux lacustres et les simulations avec des modèles climatiques globaux de l'atmosphère (AGCM) [voir références dans l'étude]. Les expérimentations avec des modèles climatiques globaux (GCM) et des données proxy (indirectes) du nord de l'Afrique et de la région Méditerranéenne suggèrent une intensification du contraste terre–mer induite par les variations de l'orbite terrestre pendant la première moitié de l'Holocene aboutissant à un renforcement de la mousson africaine associé à un déplacement vers le nord de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT). De plus, cette migration de la ZCIT est associée à un déplacement vers le nord des anticyclones subtropicaux sur l'océan Atlantique Nord. Cette position plus au nord de l'anticyclone pendant le début jusqu'au milieu de l'Holocène aurait moins bloqué le flux d'ouest sur l'Europe du Sud en été en comparaison avec les conditions actuelles. Les températures d'hiver et d'été pourraient avoir été inférieures de 2°C aux températures actuelles et la différence entre précipitations et évapotranspiration pourrait avoir été plus élevées de 50–200 mm qu'à présent dans la région Méditerranéenne occidentale (Cheddadi et al., 1997). Les variations du débit des rivières et de localisation des langues glaciaires dans le nord des Alpes sont pleinement en accord avec la reconstruction de conditions plus froides et plus humides dans l'ouest de la région Méditerranéenne et des conditions plus chaudes et plus sèches dans le nord des Alpes pendant la première partie de l'Holocène (Huntley and Prentice, 1988; Cheddadi et al., 1997).
Le synchronisme général observé entre les oscillations climatiques séculaires marquées par une augmentation du débit des rivières dans le sud des Alpes, l'élévation du niveau des lacs dans le Jura et les avancées glaciaires dans les Alpes pourrait avoir résulté d'un déplacement alternativement vers le sud et vers le nord du courant-jet Atlantique d'Ouest. Ces observations sont en accord avec les modèles de circulation généraux décrits dans la littérature [voir références dans l'étude] en ce qui concerne la période holocène ou ceux utilisés pour expliquer les mécanismes de la variabilité des pluies en Méditerranée au cours du siècle dernier. Une expansion de la cellule polaire et un rétrécissement de l'extension latitudinale de la cellule de Hadley pourraient avoir induit un déplacement vers le sud des trajectoires principales de la dépression à moyenne latitude, et inversement.
Analyse bibliographique

Magny & al. 2002 - A

Europe Centrale :
Pendant les 5 derniers siècles : En hiver, les anomalies froides et sèches ont dominé de 1566 à 1605 et pendant 220 ans, de 1676 à 1896, avec la présence de hautes pressions sur la Scandinavie, qui ont dirigé plus fréquemment des masses d'air polaire continental froid vers l'Europe centrale (indice négatif de l'oscillation Nord Atlantique). Des advections durables d'air Arctique vers l'Europe centrale et occidentale ont été bien mises en évidence pour les mois très rigoureux de février 1684 et de janvier 1709. Après 1895, l'occurrence de telles situations a fortement diminué, à l'exception des décennies 1936-1945 et 1956-1965. Cette tendance s'est accentuée au cours des trente dernières années du 20e siècle avec une fréquence particulièrement faible des mois d'hiver froid.

Pfister a souligné qu'au printemps, les anomalies froides et sèches ont aussi prédominé au cours des 500 dernières années, principalement de 1566 à 1885 avec des pointes pour les décennies 1566-1575 et 1736-1745. Cette dernière décennie a subi une fréquence exceptionnellement élevée de types de circulation méridiens de Nord, qui ont apporté en Suisse des conditions hivernales en avril, voire même en mai (1740).

Les anomalies froides estivales sont apparues fréquemment au 16e et 17e siècle, notamment de 1566 à 1635 et de 1666 à 1695. Des situations de blocage durable, notamment par flux de nord-ouest, ont apporté de fortes précipitations neigeuses en altitude.
Evaluation des anomalies de température et de précipitation à l'aide d'indices à partir des séries continues et validées de Bâle (depuis 1756) et de Genève (depuis 1768) utilisées par Pfister (1998, 1999) dans sa reconstitution spatio-temporelle des anomalies météorologiques et des catastrophes naturelles.

Une base de données des conditions météorologiques, établie par Pfister, remonte à 1496 avec une reconstitution de la configuration générale du champ de pression mensuel au sol. Il s'agit ainsi d'un complément simplifié de la: série des « Grosswetterlagen », situations météorologiques quotidiennes sur l'Europe centrale qui sont disponibles à partir de 1881 jusqu'à maintenant.

 

Paul 2002 - A

Alpes Centrales Suisses :
Les changements du niveau des lacs à travers les Alpes fournissent une indication du fait que les positions hautes de la limite supérieure de la forêt reflètent les conditions chaudes et sèches au cours de l'Holocène. Les renversements climatiques de l'Holocène moyen et supérieur peuvent avoir été comparables au refroidissement du Petit Âge Glaciaire aux alentours de 1850 AD, quand des étés frais étaient accompagnés par des précipitations accrues. Cependant, de manière générale, les conditions climatiques de l'Holocène inférieur dans les Alpes étaient plus continentales qu'aujourd'hui, avec des étés chauds et secs et des hivers foids. La transition vers les régimes climatiques d'aujourd'hui n'a pas été synchrone. Par exemple, dans les Alpes du Sud (entre Aoste et Garda, en Italie et en Suisse du Sud), le régime climatique continental s'est achevé brutalement vers 9100 cal. BP. Dans le Nord des Alpes et en Europe Centrale, une transition soudaine similaire s'est produite à 8200 cal. BP. Cette dernière transition a été probablement causée par une augmentation de la circulation des masses d'air humides en provenance de l'ouest et du nord-ouest, conduisant à des températures estivales plus basses et des températures hivernales plus hautes, et à une augmentation générale des quantités de précipitations. En raison d'une situation orographique particulière, le mode climatique continental a persisté jusqu'à aujourd'hui dans certaines vallées des Alpes centrales.
Analyse de données et synthèse bibliographique [voir l'étude]

Tinner & Ammann 2001 - A


Observations

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Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Monde :
Le réchauffement du système climatique est sans équivoque et, depuis les années 1950, beaucoup de changements observés sont sans précédent depuis des décennies voire des millénaires. L’atmosphère et l’océan se sont réchauffés, la couverture de neige et de glace a diminué, le niveau des mers s’est élevé et les concentrations des gaz à effet de serre ont augmenté.

Le réchauffement océanique constitue l’essentiel de l’augmentation de la quantité d’énergie emmagasinée au sein du système climatique et représente plus de 90 % de l’énergie accumulée entre 1971 et 2010 (degré de confiance élevé). Il est quasiment certain que l’océan superficiel (jusqu’à 700 m de profondeur) s’est réchauffé entre 1971 et 2010, et ce dernier s’est probablement réchauffé entre les années 1870 et 1971.

Au cours des deux dernières décennies, la masse des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique a diminué, les glaciers de presque toutes les régions du globe ont continué à se réduire et l’étendue de la banquise arctique et celle du manteau neigeux de l’hémisphère Nord au printemps ont continué à diminuer (degré de confiance élevé).

Le forçage radiatif total est positif et a conduit à une absorption nette d’énergie par le système climatique. La plus grande contribution à ce forçage radiatif provient de l’augmentation de la teneur de l’atmosphère en CO2 depuis 1750.

On détecte l’influence des activités humaines dans le réchauffement de l’atmosphère et de l’océan, dans les changements du cycle global de l’eau, dans le recul des neiges et des glaces, dans l’élévation du niveau moyen mondial des mers et dans la modification de certains extrêmes climatiques. On a gagné en certitude à ce sujet depuis le quatrième Rapport d’évaluation. Il est extrêmement probable que l’influence de l’homme est la cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle.

Sur la base de mesures directes du rayonnement solaire total, on peut affirmer avec un degré de confiance élevé que les changements de ce rayonnement solaire n’ont pas contribué au réchauffement de la planète au cours de la période allant de 1986 à 2008, période pour laquelle les mesures directes par satellite du rayonnement solaire total sont disponibles. Le cycle de variabilité solaire de 11 ans influe sur les fluctuations climatiques décennales dans certaines régions (degré de confiance moyen). Aucun lien robuste entre les changements de rayonnement cosmique et la nébulosité n’a été trouvé.
Résumé à l'intention des décideurs (RID) : Les observations du système climatique s’appuient sur des mesures directes et sur la télédétection à partir de satellites ou d’autres plates-formes. À l’échelle mondiale, les observations de l’ère instrumentale ont débuté vers le milieu du XIXe siècle pour certaines variables telles que la température, les jeux de données d’observation étant plus complets et diversifiés à partir des années 1950.

Les observations du système climatique s’appuient sur des mesures directes et sur la télédétection à partir de satellites ou d’autres plates-formes. À l’échelle mondiale, les observations de l’ère instrumentale ont débuté vers le milieu du XIXe siècle pour certaines variables telles que la température, les jeux de données d’observation étant plus complets et diversifiés à partir des années 1950.

Les substances et processus naturels et anthropiques qui modifient le bilan énergétique de la Terre sont des facteurs qui provoquent le changement climatique. Le forçage radiatif (FR) quantifie le changement des flux énergétiques dû à l’évolution de ces facteurs en 2011 relativement à 1750, sauf indication contraire. Un FR positif entraîne un réchauffement de la surface, tandis qu’un FR négatif provoque un refroidissement de la surface. Le FR est évalué sur la base d’observations in situ et par télédétection, des propriétés des gaz à effet de serre et des aérosols, et à partir de calculs faisant appel à des modèles numériques représentant les processus observés. Certains composés émis influent sur la concentration atmosphérique d’autres substances.

La force de ces facteurs est quantifiée sous forme d’un forçage radiatif (FR) en watts par mètre carré (W m-2) comme dans les précédentes évaluations du GIEC. Le FR est un changement de flux énergétique causé par un facteur; il est calculé à la tropopause ou au-dessus de l’atmosphère. Selon le concept de FR utilisé habituellement dans les précédents rapports du GIEC, toutes les conditions à la surface et dans la troposphère sont fixes. Pour le calcul du FR concernant les gaz à effet de serre au mélange homogène et les aérosols, dans le présent rapport, les variables physiques, à l’exception de l’océan et de la banquise, peuvent réagir aux perturbations avec des ajustements rapides.

IPCC 2013 - R: WG1 SPM

Europe :
La technique d'analyse par perturbations des quantiles a été appliquée à la série des SLP à travers l'Europe et l'Atlantique Nord, au nombre de jours avec des régimes météorologiques donnés, ainsi qu’à l'indice AMO. Cette analyse montre que les pics de précipitations dans les oscillations des années 1910, 1950–1960 et 1990–2000 [voir la page 'Précipitations'] coïncident pour l'hiver (DJF) avec des anomalies positives de SLP entre les Açores et la Scandinavie. Les pics dans l'oscillation des précipitations sont donc expliqués par une augmentation de la fréquence de circulation d’ouest (climat plus maritime). Les creux dans l'oscillation des années 1930–1940 et 1970 coïncident avec les périodes où le blocage atmosphérique sur la Scandinavie s’est produit plus fréquemment. Les liens avec l'indice NAO semblent moins forts : les pics dans les oscillations des années 1910 et 1990 correspondent aux phases positives de l'indice NAO, mais l'oscillation haute des années 1950–1960 ne coïncide pas avec une telle phase.
Bien que les oscillations dans les précipitations sur l'Europe occidentale aient un lien plus fort avec l’Oscillation Açores-Scandinavie (ASO) qu’avec l'indice NAO, il existe tout de même des liens avec l'indice NAO. L’indice NAO, qui reflète l’anomalie dipolaire nord-sud dans les SLP de l'océan Atlantique Nord, était en phase positive pendant les pics dans l’oscillation des précipitations des années 1910 et 1990. Au cours du pic des années 1950–1960, l'indice NAO n'était pas dans une phase positive (il est allé plutôt vers une phase négative une dizaine d'années plus tard), alors que l'indice ASO était positif au cours de cette période. Pour les pics dans les oscillations des années 1910 et 1990–2000, les indices NAO et ASO étaient tous deux en phase positive, alors que dans les années 1990–2000 l'indice ASO était beaucoup plus élevé que l'indice NAO.

Après l’analyse des oscillations multidécennales dans les données de SLP, les auteurs ont pu montrer que pour la saison d'hiver (DJF), les oscillations multidécennales des extrêmes de précipitations coïncident avec des périodes anormales dans la différence de pression entre les Açores et la Scandinavie (indice ASO), et avec le nombre de jours avec des vents d'ouest/d’est. Cette dépendance doit être expliquée par les liens entre SLP, circulation atmosphérique et climat. Pour l'été (JJA), les pics dans les oscillations multidécennales des extrêmes de précipitations coïncident pour Uccle avec des périodes où les types de temps cycloniques (faible SAP) sont plus fréquents. Les oscillations climatiques multidécennales en Europe de l'Ouest et dans les régions de l'Atlantique Nord (Amérique du Nord et Afrique du Nord) apparaissent donc liées aux fluctuations de la circulation atmosphérique, qui persistent pendant des périodes de 10 à 15 ans. Les recherches présentées dans cette étude montrent que ces oscillations ont joué un rôle de premier plan dans l'explication de certaines tendances à la hausse générale des extrêmes de précipitations au cours des 20 dernières années. C'est le cas pour les extrêmes de précipitations en DJF à Uccle, en Belgique, et pour d'autres stations en Europe du centre-ouest, tels que les Pays-Bas, le Danemark et le sud de la Norvège. Une tendance à la baisse (pour la prochaine décennie) pourrait même avoir été initiée dans cette région.
Cette recherche a également montré des anti-corrélations entre l'Europe centrale-occidentale et l’Europe du sud. Il serait intéressant d'étudier si ces oscillations et corrélations peuvent également être trouvées dans les séries de débit des rivières. Des différences nord-sud similaires à celles que l'on trouve dans la présente étude peuvent être observées dans d'autres études sur les tendances récentes des débits de rivières à travers l'Europe.
Les facteurs de contrôle des oscillations climatiques sont inconnus à ce jour. Ils pourraient être le résultat d'interactions complexes entre l'atmosphère, les océans, la glace de mer, etc., avec des effets de retard en raison des échelles de temps caractéristiques de ces différentes composantes, forcés de plus ou potentiellement principalement par l'activité solaire. Les recherches pour trouver ces facteurs clés sont la clé pour améliorer notre compréhension du changement climatique, en particulier la variabilité et les tendances.
L'analyse est basée sur un ensemble unique de données couvrant une période de 108 années d'intensité des précipitations sur 10 minutes à Uccle (Bruxelles), qui n’est pas affecté par les variations instrumentales. La technique utilisée pour l'identification et l'analyse de l'évolution des extrêmes est l'analyse par perturbation des quantiles. Les auteurs ont également vérifié la cohérence des résultats avec les longues séries de précipitations de 724 stations à travers l'Europe et le Moyen-Orient.
Plusieurs études ont identifié des liens entre le climat de l'Atlantique Nord, les schémas de circulation atmosphérique ou SLP/SAP (Sea Level Pressure/), l’indice de l'Oscillation Atlantique Nord (NAO) et les températures de surface océaniques (SST) de l'Atlantique Nord, comme en témoigne l'indice AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) [voir références dans l’article]. Les auteurs ont donc également appliqué leur technique d'analyse de perturbation par quantile à la série des SLP à travers l'Europe et l'Atlantique Nord, au nombre de jours avec un régime de temps donné (disponibles pour le Royaume-Uni, sous la forme de l’indice synoptique quotidien de Lamb) et à l'indice AMO.

Willems 2013 - A

Monde :
Un faible degré de confiance est accordé à toute augmentation observée à long terme (40 ans ou plus) de l’activité cyclonique dans les zones tropicales (intensité, fréquence, durée), si l’on prend en considération l’évolution des capaci-tés d’observation. Il est probable que les principales trajectoires des tempêtes extratropicales se sont déplacées vers les pôles dans les deux hémisphères. Les tendances observées relativement aux phénomènes de faible étendue, telles les tornades et les tempêtes de grêle, bénéficient d’un faible degré de confiance en raison de l’hétérogénéité des données et des limites que présentent les systèmes de surveillance.

On estime avec un degré de confiance moyen que certaines régions ont subi des sécheresses plus intenses et plus longues, notamment en Europe méridionale et en Afrique de l’Ouest, tandis que le phénomène est devenu moins fréquent, moins intense ou plus court ailleurs, par exemple dans le centre de l’Amérique du Nord et dans le Nord-Ouest de l’Australie.
On a des raisons de penser que certains extrêmes ont varié sous l’effet des activités humaines, notamment en raison de la hausse des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
 
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Il est probable que les influences d’origine anthropique ont entraîné une élévation des températures minimales et maximales quotidiennes sur la planète. On estime avec un degré de confiance moyen qu’elles ont contribué à l’intensification des précipitations extrêmes à l’échelle du globe. Il est probable que les activités humaines ont favorisé l’accroissement des niveaux extrêmes des hautes eaux côtières dû à l’élévation du niveau moyen de la mer. L’attribution à une influence humaine de tout changement décelable dans l’activité des cyclones tropicaux ne bénéficie que d’un faible degré de confiance, pour diverses raisons: incertitudes qui entachent les relevés historiques, compréhension imparfaite des mécanismes physiques qui lient les paramètres des cyclones tropicaux au changement climatique et degré de variabilité de l’activité cyclonique. Il est délicat d’attribuer un phénomène extrême donné au changement climatique d’origine anthropique.
 
Synthèse bibliographique et avis autorisé.

IPCC 2012 - R: SREX SPM

Suisse :
La vitesse maximale des rafales de vent a augmenté au cours de la période pour laquelle les données sont disponibles (1891-2007). Elle a dépassé 30 m s−1 pour la première fois au début du 20ème siècle, atteint presque 35 m s−1 au milieu des années 1930, presque 40 m s−1 à la fin des années 1960 et presque 45 m s−1 en 1990.

Zurich :
Les auteurs ont trouvé une moyenne de 0,21 jours par an avec des vitesses maximales quotidiennes des rafales de vent d'au-moins 30 m s−1 pour la période Janvier 1891–1929, 0,85 jours par an pour la seconde période 1930–1968, et 2,51 jours par an pour la troisième période 1969–2007. Les extrêmes de vitesse maximale journalière des rafales de vent ont augmenté d'environ 12 m s−1 entre la première et la dernière période.

Les résultats de cette étude d'une augmentation de l'activité des tempêtes depuis les années 1960 correspond bien aux mesures de pression des quatre stations d'Europe Centrale Kremsmünster, Vienne, Karlov, et Prague (Matulla et al., 2008). Les changements observés dans la vitesse maximale des rafales de vent sur la période étudiée pose la question des observations comparatives en Europe Centrale et des possibles causes météorologiques. Les dépressions cycloniques des latitudes moyennes au cours de la saison hivernale (Octobre à Mars) sont l'origine principale des tempêtes hivernales sévères qui affectent l'Europe Centrale et du Nord (Leckebusch and Ulbrich, 2004). Leur occurrence peut être reliée à l'Oscillation Nord-Atlantique (NAO) (Seierstad et al., 2007; Trigo et al., 2008; Pinto et al., 2009) qui est le mode dominant de variabilité de la circulation atmosphérique dans cette région pendant l'hiver (Matti et al., 2009). Les phases fortement positives de la NAO sont d'ailleurs connues pour causer plus de cyclones extrêmes (e.g., Pinto et al., 2009; Trouet et al., 2009). L'occurrence temporelle de l'activité des tempêtes en Autriche et en République Tchèque (Matulla et al., 2008) couvrant la période de la fin du 19ème siècle aux années 1990 ressemble fort à l'occurrence des maximales à Zurich. En Autriche, plusieurs tempêtes hivernales extrêmes en 2007 et 2008 ont produit les dommages aux forêts les plus importants depuis 60 ans (Steyrer et al., 2008).
 

Usbeck & al. 2010 - A

Rhône-Alpes (France) :
Les évènements remarquables concernant le vent qui viennent immédiatement à l’esprit sont d’une part, les tempêtes de Noël 1999 qui, bien qu’un peu moins fortes en Rhône-Alpes qu’ailleurs en métropole, ont toutefois donné de très fortes rafales de vent (144 km/h au col des Sauvages dans le Rhône, à 831 mètres d’altitude), et d’autre part la récente tempête nommée Xynthia qui, à ce même col, a donné des rafales de 140 km/h.

Aucune tendance n’est observée sur les dernières décennies concernant le nombre où l’intensité des tempêtes.
Ce rapport de Météo-France pour la DREAL Rhône-Alpes a été réalisé dans le cadre des travaux préparatoires au Schéma Climat-Air-Energie (SRCAE) de la région Rhône-Alpes.
Les données utilisées sont issues des points de mesure de la température et de la pluviométrie du réseau de Météo-France pour lesquels on dispose des moyennes mensuelles de ces paramètres météorologiques pour la période 1971-2000. Ces moyennes, souvent appelées normales, sont la base de l'information utilisée pour qualifier le climat.Région

Météo-France 2010 - R: SRCAE-RA

Suisse :
Une analyse de la climatologie de plusieurs sites suisses révèle que des changements importants dans le comportement de la pression et des minimums et maximums de températures extrêmes ont eu lieu au cours des deux dernières décennies. Les queues de distribution des extrêmes froids définies par le quantile 10% de température ont diminué d’un facteur 2 ou 3, tandis que les queues supérieures (au-delà du quantile 90%) ont augmenté d’un facteur 4 ou 5 en toutes saisons. La pression montre un comportement contrasté, avec des augmentations des hautes pressions en hiver et des basses pressions en été, alors que les précipitations montrent peu de changement. Sur la base des jeux de données observées, les biais de température associés à des extrêmes de pression ou de précipitation ont été calculés, ainsi que des combinaisons de précipitation et de pression extrêmes. Le biais dominant est associé à des périodes sans précipitations, au cours desquelles les températures sont au moins 1°C plus chaudes que le reste du temps. Les changements dans le comportement des combinaisons de pression extrême et des régimes de précipitations ont également une influence perceptible sur les températures.
L'objectif de cette étude a été de rendre compte des changements observés dans les quantiles de température, de précipitations et de pression, mais non pas d’explorer les mécanismes physiques qui expliquent ces changements. Les données utilisées proviennent de la base de données climatologique du service météorologique suisse, MétéoSuisse. Cette étude a compilé les données provenant de sites de basse (Bâle, 369 m d'altitude, Neuchâtel, 487 m, et Zurich, 569 m) et de haute altitude (Engelberg, 1018 m, Davos, à 1590 m, et Saentis, 2500 m). La qualité des jeux de données utilisées a été vérifiée par MétéoSuisse en termes d'homogénéité dans les enregistrements et de continuité dans la localisation géographique des stations de mesure. Des jeux de données quotidiennes ont été utilisés pour calculer les moyennes saisonnières, selon les périodes trimestrielles couramment utilisés : Décembre-Janvier-Février (DJF), Mars-Avril-Mai (MAM), Juin-Juillet-Août (JJA), et Septembre-Octobre-Novembre (SON).

Beniston 2009a - A

Grande Région Alpine (GAR) :
Les analyses ont mis en évidence un réchauffement moyen dans la GAR d'environ 1,3°K par siècle sur la période commune couverte par l'ensemble des variables (1886-2005). Un tel réchauffement est environ deux fois plus élevé que la tendance mondiale. Les différentes variables ont répondu de différentes manières à ce réchauffement. En particulier, la pression de vapeur est la variable indiquant le lien le plus évident de l'augmentation de la température, avec une tendance positive d'environ 0,5 hPa par siècle. A côté de la pression de vapeur, la pression ne montre pas de signal clair en réponse au réchauffement, avec une augmentation d'environ 1 hPa par siècle. Dans ce cas, cependant, les tendances saisonnières sont très différentes, la majeure partie de l'augmentation étant concentrée au printemps (2 hPa par siècle). Si l’on considère seulement les zones de basse altitude, l'humidité relative présente également une nette tendance à long terme, avec une baisse d'environ 5% par siècle. Cette diminution n’est pas présente dans la série représentant les stations de haute altitude. Les autres variables météorologiques montrent une moindre cohérence spatiale et saisonnière des tendances à long terme. En particulier, les précipitations présentent un intéressant dipôle nord-sud, avec une tendance positive dans la partie nord des Alpes et une diminution dans la partie sud. Les tendances de la nébulosité et de la durée d'insolation présentent également une structure dipolaire, même si dans ce cas, la différence la plus remarquable concerne les régions orientales et occidentales de la GAR. Les analyses montrent également que les interactions mutuelles qui lient les différentes variables se trouvent souvent seulement à certaines échelles de temps, seulement dans certaines parties de la GAR et seulement au cours de certaines saisons.
Cette étude présente une analyse approfondie de la base de données HISTALP dans le but de donner une image globale de la variabilité du climat et du changement séculaire dans la Grande Région alpine (GAR, 4-19 E, 43-49 N). La base de données comprend 242 sites HISTALP et concerne les températures, la pression, les précipitations, la nébulosité, la durée d'insolation, la pression de vapeur et l'humidité relative. Les analyses sont fondées sur quatre séries de moyennes régionales représentant les différents domaines de basse altitude dans la GAR et sur une série moyenne supplémentaire représentant les enregistrements de haute altitude.

Brunetti & al. 2009 - A

Piedmont et Vallée d'Aoste (Nord-Ouest de l'Italie) :
Alors que les températures sont positivement corrélées avec le régime EA tout au long de l'année, la NAO joue un rôle, avec une corrélation positive, seulement en hiver. Pour les autres saisons, c'est l'indice SCAN qui affecte (négativement) les températures dans le secteur d'étude. Les précipitations sont (négativement) corrélées à la NAO en hiver seulement, tandis qu'une phase positive du SCAN entraine une augmentation des précipitations tout au long de l'année. En général ces résultats sont en accord avec ceux de Wibig (1999) sur l'influence du SCAN sur les précipitations en Italie.

L'indice bloquant Euro-Atlantique présente des corrélations semblables à celles de la phase négative de la NAO : les basses températures en hiver et au printemps sont associées à la phase positive de l'EAB. L'indice ne montre aucune corrélation significative avec les précipitations, contrairement aux résultats de Quadrelli et al. (2001). L'indice bloquant Européen (EB) présente un comportement analogue à l'indice SCAN : Il est associé à d'importantes précipitations en été et en automne et à de basses températures de l'hiver à l'été . La corrélation avec les températures est en accord avec l'impact des épisodes bloquant sur les températures hivernales en Europe discuté par Trigo et al. (2004).
Les auteurs ont calculé la corrélation des précipitations moyennées par saison et des séries de températures avec les indices de télé-connexion NAO (Oscillation Nord Atlantique), SCAN (Scandinavie), EA (Atlantique Est) et EAWR (Atlantique Est /Russie Ouest). Les modèles de télé-connexion ont tous été calculés à partir des données de ré-analyse NCEP pour la période 1950-2000. La significativité des corrélations a été déterminée en utilisant à la fois un « Student's t-test » standard et une méthode de Monte-Carlo trainante, les deux méthodes donnant les mêmes résultats.

Ciccarelli & al. 2008 - A

Europe centrale – Nord des Alpes :
Les vents géostrophiques les 5% les plus forts et les 1% les plus forts (95e et 99e percentiles) étaient relativement élevés au cours de la fin du XIXe et du début du XXe siècle, après quoi ils se sont quelque peu stabilisés, pour augmenter à nouveau à la fin du XXe siècle. La diminution se produit soudainement en Europe centrale et sur plusieurs décennies dans le nord de l'Europe. La hausse ultérieure est plus prononcée en Europe du nord-ouest, et plus lente et régulière en Europe centrale. La climatologie des tempêtes en Europe a connu des changements significatifs tout au long des 130 dernières années et comprend d'importantes variations sur une échelle de temps quasi décennale. Les années les plus récentes présentent des conditions moyennes ou calmes, étayant les hypothèses des études antérieures avec de nouvelles preuves. Mises à part quelques dissemblances, un accord général entre les régions étudiées semble être la caractéristique la plus importante. La capacité de l'indice NAO pour expliquer la fréquence des tempêtes en Europe varie dans l'espace et à la période considérée.
Les statistiques annuelles et saisonnières des caractéristiques locales de pression atmosphérique ont déjà été utilisées comme indicateurs de la fréquence des tempêtes dans le Nord de l'Europe. Cette étude présente une mise à jour de ces procurations pour l'Europe du Nord et une analyse sans précédent pour l'Europe centrale qui, ensemble, étend considérablement les connaissances actuelles sur la fréquence des tempêtes européenne. Les calculs sont réalisés pour trois ensembles de stations, situées dans le Nord-Ouest, du Nord et en Europe centrale. Les résultats tirés des différences spatiales (vents géostrophiques) et des changements de pression par 24 h aux stations se soutiennent mutuellement.

Matulla & al. 2008 - A

Grande région alpine (Greater Alpine Region, GAR) :
Il y a une similitude frappante entre les tendances à long terme de la température de l'air et de la pression atmosphérique. Les tendances des données annuelles sur 50 et 100 ans ont le même signe au cours du 19e et du 20e siècle. Les tendances de printemps, été et automne montrent aussi cette similitude pour la plupart des sous-périodes de 50 et 100 ans. En revanche, les températures hivernales semblent avoir été influencées différemment par la pression atmosphérique au cours des deux derniers siècles, avec une évolution dans un sens opposé au cours du 19e siècle (avec des hivers froids à haute pression en Europe centrale probablement causés par une extension de l'anticyclone asiatique d'hiver), et des tendances plutôt de même signe au 20e siècle, surtout pendant la seconde partie du siècle durant laquelle une augmentation de 4,5 hPa de la pression atmosphérique en hiver s'est accompagnée d'un réchauffement de 1,6 degré. L'uniformité des tendances sub-régionales observées dans les données de pression indique la possibilité que l'augmentation de la pression n'est pas nécessairement en relation avec la partie orientale du continent, mais peut aussi bien émerger de sa partie sud. Un tel schéma, avec une activité cyclonique réduite en hiver dans les régions méditerranéennes, renforcerait l'advection en provenance de l'Atlantique et causerait le réchauffement observé des hivers dans la région alpine. Il pourrait également expliquer l'augmentation observée des précipitations centennales au NW et leur diminution au SE des Alpes.

Le fait que chaque variable ait été homogénéisée séparément rend les similitudes décrites entre la pression et la température d'autant plus remarquable. De plus, les données homogénéisées de pression atmosphérique renforcent aussi la confiance dans le début de la période instrumentale en général et peut également être utilisé comme une première explication simple de quelques-unes des caractéristiques régionales de la GAR par rapport au climat mondial. Il y a aussi une certaine divergence dans les courbes de pression atmosphérique et de température, par exemple, le découplage récent des courbes estivales depuis environ 1990. En tenant compte des problèmes de détection et d'ajustement des inhomogénéités récentes et du remplacement actuel des réseaux (automatisation), il pourrait bien s'agir d'un artefact.

La différence dans les séries de pression atmosphérique et de température entre haute et basse altitude (fig. Pression) montre une des plus fortes relations (proche de 0,9 pour AMJJAS / ONDJFM) entre n'importe quelle paire de combinaisons de paramètres climatiques dans la GAR. Cela est dû à l'expansion/ compression thermodynamique du réchauffement/ refroidissement des masses d'air en dessous des observatoires de haute altitude, qui produit une augmentation ou une diminution de la pression atmosphérique à haute altitude par rapport à celle mesurée à basse altitude. L'effet n'est pas nouveau, mais sa manifestation dans les séries à long terme est faible par rapport aux inhomogénéités présentes dans les données d'origine. Une étude de faisabilité (Böhm et al., 1998) a tenté d'utiliser cette approche pour calculer des « séries de températures de l'air virtuelles non thermométriques » pour des colonnes d'air entre certaines paires de stations de haute et basse altitude dans les Alpes orientales. Le modèle a bien fonctionné pour les séries d'anomalies de températures annuelles d'une "colonne d'air standard des Alpes orientales". Il a confirmé la réalité du biais systématique dans les séries de température "comme mesurée" et a également fourni un argument fort contre ceux qui doutent du réchauffement, ne croyant pas qu'il soit réel, et en le considérant seulement comme un artefact de l'urbanisation. Dans les Alpes (le seul endroit où des séries à long terme de pression atmosphérique à haute et basse altitude existent à des différences d'altitude de 2 à 2,5 km), le réchauffement de 100 à 120 dernières années calculé à partir des séries de pression atmosphérique correspond exactement à celui mesurée par les séries à long terme homogénéisées des sites urbains et ruraux de la région. Ceci est une indication claire qu'un possible « biais urbain systématique » ne peut pas être utilisé comme un argument pour douter du réchauffement climatique.
La base de données HISTALP contient des enregistrements mensuels homogénéisés de température, de pression atmosphérique, de précipitations, d'ensoleillement et de nébulosité pour la grande région alpine (‘Greater Alpine Region’, GAR, 4–19 °E, 43–49 °N, 0–3500m d'altitude). Les plus longues séries de température et de pression atmosphérique remontent jusqu'à 1760, les précipitations jusqu'à 1800, la nébulosité jusqu'aux années 1840 et l'ensoleillement jusqu'aux années 1880. Une procédure systématique de contrôle-qualité a été appliquée aux séries de données et un grand nombre d'inhomogénéités (plus de 2500) et d'observations aberrantes (plus de 5000) ont été détectées et supprimées. Les 557 séries HISTALP sont conservées sous différents formats de données : séries originales et homogénéisées, séries complétées des données manquantes et corrigées des valeurs aberrantes en mode stationnel et en mode grille (grid-1 series : champs d'anomalies sur des mailles de 1° × 1°, lat × long), et séries moyennes agrégées pour des sous-régions (Coarse Resolution Subregional, CRS) définies selon une régionalisation par analyse en fonctions orthogonales empiriques (EOF). Les caractéristiques principales de la variabilité du climat dans la région alpine (GAR) sont discutées à travers des exemples choisis et une analyse de tendance linéaire pour des sous-périodes de 25, 50 et 100 ans pour les quatre sous-régions horizontales et les deux sous-régions altitudinales identifiées.

Auer & al. 2007 - A

Suisse :
L’indice NAO semble être bien corrélé avec les valeurs de pression de l’air de surface en Suisse. Des anomalies de températures sont associées avec les fluctuations de la NAO. Quand la NAO est positive (depuis les années 1960), les champs de pression augmentent aussi dans les Alpes, ce qui se traduit par des anomalies positives des températures et négatives des précipitations, particulièrement en hiver.
 

Beniston 2007 - C1

Vercors (Alpes françaises) :
À l’échelle des Alpes, l’Oscillation Nord-Atlantique (ONA) est un des facteurs prépondérants des variations climatiques régionales, un indice positif indiquant généralement une période de hautes pressions, en particulier pendant les périodes hivernales (Beniston, 2006). Les phases positives de l’ONA (renforcement des flux d’ouest sur l’Europe) se traduisent généralement par une diminution anormale des précipitations dans les Alpes (également associée à une augmentation des températures). Ce constat n’est pas totalement valable à l’échelle du Vercors, et il demeure chronologiquement très instable. Un indice d’ONA élevé peut ainsi aussi bien correspondre à un écart pluviométrique positif dans le Vercors (1959-60) qu’à une très forte diminution des précipitations (1989-90). Il est par ailleurs difficile de dégager une relation généralisable ; la même observation est d’ailleurs faite à partir de l’étude stationnelle. Cela confirme les résultats qui concluent que le signal de l’ONA dans le massif alpin est faible, ou même absent, pour les stations de basses altitudes, alors qu’on le détecte de manière très significative pour les stations les plus élevées (>1500 m). Seules six stations sur les 31 étudiées dans le Vercors se situent à plus de 1000 m d’altitude. Pour cet espace préalpin, la variabilité ombrothermique interannuelle est certes dépendante du flux dominant imposé par la circulation générale, mais la topographie impose aussi une plus grande complexité, notamment à travers la nébulosité stratiforme plus ou moins persistante d’une saison et/ou d’une année à l’autre.

A l’échelle annuelle, l'analyse statistique du catalogue des trois principaux types de circulation atmosphérique (zonale, semi-méridienne et méridienne) de Gerstengarbe et Werner (2005) montre qu’au cours du 20ème siècle, les situations de blocages anticycloniques (plus de 1030 hPa pendant au moins 3 jours) ont été beaucoup moins fréquentes dans les années 1980 et 1990. La comparaison (grâce à des corrélations glissantes) avec le référentiel climatique stationnel (Montélimar) ou régional (HISTALP) suggère une liaison significative mais ponctuelle sur la période 1921-2004. Avec la série de Montélimar et dans un objectif d’étude bioclimatique, la même conclusion est faite à partir d’un indice de sécheresse de type De Martonne ou avec l’amplitude thermique moyenne annuelle. Mais les résultats à l’échelle de la région alpine ne sont pas toujours statistiquement significatifs (Moisselin et al., 2002). L’étude spécifique de la période estivale révèle par exemple les sécheresses de 1948, 1959, 1976 et 2003, associées au type ‘zonal’, type plus fréquent depuis les années 1980.
Ces résultats synthétiques sont issus de recherches menées à l’échelle d’un espace préalpin français, le Vercors et reposent soit sur l’examen de séries climatique brutes provenant de Météo France, soit sur des champs climatiques analysées, aussi bien pour la pluviométrie régionale que pour la classification des types de circulation atmosphérique en Europe.

Pour affiner l’étude des variations saisonnières et interannuelles de la circulation atmosphérique européenne et nord-atlantique, il est possible de s’appuyer sur une classification subjective réalisée sur la période 1881-2005 à partir de données météorologiques synoptiques (classification dite de Hess et Brezowsky) qui identifie trois groupes de circulations (zonale, semi-méridienne et méridienne), divisés ensuite en 10 principaux types et 29 sous-types (Hess et Brezowsky, 1952 ; Gerstengarbe et Werner, 2005). Chacun des sous-types persiste au moins 3 jours. Ce catalogue est peu influencé par les biais et tendances d’origine instrumentale, même si les techniques d’analyse synoptique ont fortement évoluée après le milieu du 20ème siècle.

 

Bigot & al. 2007 - P

Monde :
Les vents d'Ouest des moyennes latitudes se sont renforcés dans les deux hémisphères depuis les années 1960.
Revue bilbiographique.

IPCC 2007 - R: SPM

Greater Alpine Region :
Les régimes MSLP jouent un rôle significatif dans le GAR en hiver, mais beaucoup moins en été. Les températures à haute altitude sont manifestement liées à la circulation zonale de l'hémisphère Nord, tandis que les températures à basse altitude sont plutôt associées à la circulation au dessus du secteur NE de l'Atlantique . Au nord des Alpes, un régime de pression centré sur les îles britanniques induit la principale influence sur les précipitations hivernales, alors que les sous-régions méditerranéennes sont dominées par la NAO. L'impact du phénomène ENSO sur le climat du GAR est faible.
L'influence des circulations atmosphériques de grande échelle sur les températures et les précipitations du GAR a été étudiée à partir de modèles MSLP d'échelle continentale à globale dérivés du jeu de données mensuelles de pression du niveau de la mer EMULATE (EMSLP, 1850-2003), de l'indice mensuel d'Oscillation Nord Atlantique (NAO, 1821-2004), de l'indice d'Oscillation Arctique (AO, 1899-2002), de l'Indice d'Oscillation du Sud (SOI, ENSO, 1850-2004 et une reconstruction basée sur les cernes d'arbres 1706-1977) et de l'indice El Nino3 (1408-1978).

ALP-IMP 2006 - R

Europe/Alpes :
Beniston (2000) a montré que les tendances et les anomalies de températures, d'humidité et de pression se détachent plus clairement à haute altitude qu'à plus basse altitude, où les processus aux limites des couches, les caractéristiques locales et les effets urbains se combinent pour amortir les signaux climatiques de grande échelle. Les processus climatiques aux sites de haute altitude peuvent donc être considérés, dans de nombreux cas, comme le reflet de forçages de grande échelle, comme la NAO. Ces découvertes ont été confirmées par l'expérimentation numérique menée par GIORGI et al. (1997). Ils ont souligné la dépendance altitudinal de la réponse atmosphérique régionale aux forçages climatiques de grande échelle.

Calculé pour la période 1901-1999, 56 % des différences de pression observées en Suisse peuvent être expliqués par le comportement de la NAO. Pour la période 1961-1999, le chiffre s'élève à 83 %, ce qui est considérable étant donnés les nombreux facteurs qui peuvent déterminer les champs de pression régionaux. De même, le comportement synchrone entre les températures et la NAO est saisissant, particulièrement pour la deuxième moitié du 20e siècle.

Une caractéristique particulière de la phase positive de l'indice NAO est qu'elle est invariablement reliée à des précipitations anormalement basses et à des températures plus douces que la moyenne, particulièrement de la fin de l'automne au début du printemps, en Europe du Sud et Europe centrale (incluant les Alpes et les Carpates). L'inverse se produit également pendant les périodes où l'indice NAO est négatif.

Au Säntis, par exemple, les valeurs extrêmes les plus basses de la distribution des températures minimales disparaissent pendant les périodes de haut indice NAO, en faveur de températures beaucoup plus chaudes. Les températures en-dessous de -15°C au Säntis, qui représentent environ 30 % des hivers lorsque l'indice NAO est en-dessous du niveau de 10 %, ne se retrouvent que 15 % du temps lorsque les valeurs de la NAO sont hautes. Cela implique que les périodes avec des conditions de froid extrême sont réduites de 50 %.

L'humidité et les précipitations dans les Alpes sont également influencées par le comportement de la NAO. En cas d'indice négatif, plus de 50 % des valeurs enregistrées en hiver au Säntis excèdent 90 % d'humidité relative, alors qu'en cas d'indice positif ce niveau d'humidité relative n'est dépassé que pour 35 % des valeurs. Il y a donc une réduction claire de l'humidité ambiante à haute altitude.

Depuis le début des années 1970 et jusqu'en 1996, l 'indice NAO hivernal a été de plus en plus positif, indiquant une augmentation des flux d'ouest sur l'Atlantique Nord. Sur la région alpine, les indices NAO positifs ont entrainé des champs de pression superficiels plus hauts qu'à tout autre moment de ce siècle. Les recherches de Beniston et al. (1994) ont montré que près de 25 % des épisodes de pression excédant le seuil de 965 hPa enregistrés ce siècle à Zürich ( correspondant à environ 1030 hPa de pression au niveau de la mer ) se sont produits au cours de la période 1980-1992. Les quatre années successives 1989-1992 représentent 16 % des hautes pressions persistantes dans la région au cours de ce siècle.

La suppression des biais imposés par les épisodes de forte NAO aurait abouti à des augmentations relativement modestes des températures minimales et à des taux réduits d'augmentation des températures maximales, avec pour conséquence un réchauffement alpin comparable au réchauffement mondial moyen (Jones et Moberg, 2003).
 

Beniston 2005b - A

Canton du Tessin :
Pas de tendance annuelle ou saisonnière dans les épisodes de Foehn.

L'analyse des données provenant des stations météorologiques de Lugano et de Lucarno a été entreprise pour la période 1971-2003.

Reinhard & al. 2005 - A

Alpes :
Une preuve de l'augmentation de la fréquence et de la magnitude des épisodes de pluie convective a récemment été fournie par un certain nombre de stations météorologiques dans les Alpes et est étroitement liée à l'évolution de la probabilité de certains systèmes de circulation qui fournissent des masses d'air riches en vapeur d'eau.
 

Fricke & Kaminski 2002 in Krautblatter & Moser 2009 - A

Alpes européennes :
L’analyse révèle des corrélations faibles et intermittentes avec la NAO pour la frange Nord des Alpes et des corrélations un peu plus solide pour la frange Sud ; l’augmentation des précipitations hivernales ne peut donc pas être expliqué par les tendances observées de la NAO, au moins dans le cadre d’un modèle simple de régression linéaire.
Les valeurs de l'indice NAO mensuel sont celles exposées par Hurrell (2000). L'étude de corrélation a été entreprise pour plusieurs périodes indépendantes afin d'examiner la stationnarité du lien entre l'indice NAO et les précipitations alpines.

Schmidli & al. 2001 - A

Alpes suisses :
Aucune tendance ni périodicité statisticalement significatives n'ont été observées au cours du 20 e siècle pour les paramètres analysés.
Des paramètres journaliers (températures, précipitations, couverture nuageuse, direction et force du vent, chutes de neige sur 3 jours, hauteur et durée du manteau neigeux) ont été étudiés pour trois stations météo : Davos, Bever et Andermatt.

Bader & Kunz 2000a - R : PNR31

Alpes :
Conditions atmosphériques de l'hiver 1999 : courants d’ouest début décembre, hautes pressions (anticyclones) sur l’Europe vers mi-décembre, temps de dégel à Noël, tempêtes de neige et arrivées d’air polaire continental après le 20 janvier, temps d'hiver de froid et humide débutant fin février. D’après ce calendrier approximatif, les chutes de neige et les arrivées d’air froid de cet hiver sont intervenues presque dans les délais habituels. En revanche, la durée du régime de nord-ouest et la quantité énorme de masses de neige ont été exceptionnelles.

En janvier/ février 99, la conjonction de divers facteurs a conduit à l’accumulation d’une grande quantité de neige :
• A chaque retour de la situation typique, la zone qui présentait les vents les plus violents a concerné le secteur des Alpes. Ceci a eu pour conséquence un effet de barrage maximal.
• La zone de vents violents était très étendue (de l’Islande à la Méditerranée). Elle est restée pratiquement stationnaire plusieurs jours durant. Ceci a conduit à une situation de vent de nord-ouest avec un haut degré d’humidité.
• Le changement de type de situation, avec d’autres vagues étendues, a également provoqué des situations avec des vents de secteur nord-ouest.

Tous ces facteurs pris isolément ne sont pas inhabituels, mais leur conjonction durant l’hiver écoulé a été inhabituelle, bien que celle-ci ait une probabilité statistique d’occurrence mesurable.
 

ProClim 1999 - E

Alpes :
Les données de pression de l’air dans l’arc alpin montrent des fluctuations à l’échelle décennale, avec l’apparition de comportement inhabituels dans les années 1980 : la pression atteint des valeurs de moyenne annuelle plus élevées que n’importe quelle autre au cours du 20e siècle.

 

Haeberli & Beniston 1998 - A


Modélisations

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Monde :
De nouvelles émissions de gaz à effet de serre impliqueront une poursuite du réchauffement et des changements affectant toutes les composantes du système climatique. Pour limiter le changement climatique, il faudra réduire notablement et durablement les émissions de gaz à effet de serre.

Les projections pour les prochaines décennies font apparaître des structures de changement climatique semblables à celles projetées plus tard au cours du XXIe siècle, mais avec une amplitude moindre. La variabilité naturelle interne continuera de jouer un rôle majeur sur le climat, en particulier pour le court terme et à l’échelle régionale. Vers le milieu du XXIe siècle, l’ampleur des changements projetés dépend fortement du choix du scénario d’émissions.
Le changement climatique projeté sur la base des RCP est semblable à celui annoncé dans le RE4, aussi bien pour sa structure que pour son amplitude, en prenant en compte les différences de scénarios. La dispersion des projections pour les RCP les plus intenses est moindre que pour les scénarios analogues utilisés dans le RE4 car, à la différence des scénarios d’émission SRES utilisés dans le RE4, les RCP utilisés dans le RE5 sont définis comme des profils de concentration et donc les incertitudes liées au cycle du carbone affectant les concentrations atmosphériques en CO2 ne sont pas prises en compte dans les simulations CMIP5 forcées par des concentrations.

À l’échelle mondiale, l’océan continuera à se réchauffer au cours du XXIe siècle. De la chaleur sera absorbée à la surface et pénètrera jusqu’à l’océan profond, perturbant la circulation océanique.
D’après les projections, le signal de réchauffement le plus fort concernera l’océan superficiel des régions tropicales et des régions subtropicales de l’hémisphère Nord. Plus en profondeur, le réchauffement sera le plus prononcé dans l’océan Austral (degré de confiance élevé). Les estimations les plus probables du réchauffement de l’océan sur les cent premiers mètres sont d’environ 0,6 °C (RCP2,6) à 2,0 °C (RCP8,5) et d’environ 0,3 °C (RCP2,6) à 0,6 °C (RCP8,5) à une profondeur d’environ 1 000 m vers la fin du XXIe siècle.
Il est très probable que la circulation méridienne océanique de retournement de l’Atlantique (AMOC) va s’affaiblir au cours du XXIe siècle. Les estimations les plus probables et les plages d’incertitude pour le déclin de l’AMOC obtenus à partir de CMIP5 sont de 11 % (1 à 24 %) pour RCP2,6 et de 34 % (12 à 54 %) pour RCP8,5 (les intervalles correspondent à la dispersion des modèles CMIP5). Il est probable qu’il y aura un déclin de l’AMOC vers 2050. Toutefois, l’AMOC pourrait augmenter au cours de certaines décennies en raison de l’importante variabilité naturelle interne.
Selon les scénarios pris en compte, il est très improbable que l’AMOC subisse une transition brutale ou s’effondre au cours du XXIe siècle. Le degré de confiance est faible en ce qui concerne l’évaluation de l’évolution de l’AMOC après le XXIe siècle, en raison du nombre limité d’analyses et du caractère ambigu des résultats. Cependant, un effondrement après le XXIe siècle en raison d’un réchauffement important et prolongé ne peut être exclu.
Résumé à l'intention des décideurs (RID). Dans cette contribution au cinquième Rapport d’évaluation du GIEC (RE5), le Groupe de travail I (GTI) examine de nouveaux éléments concernant le changement climatique sur la base de nombreuses analyses scientifiques indépendantes d’observations du système climatique, d’archives paléoclimatiques, d’études théoriques des processus climatiques et de simulations à l’aide de modèles climatiques. Il s’appuie sur sa contribution au quatrième Rapport d’évaluation du GIEC (RE4) et incorpore de nouveaux résultats de recherche obtenus depuis.

Les projections des changements au sein du système climatique sont réalisées à l’aide d’une hiérarchie de modèles climatiques qui comprend des modèles climatiques simples, des modèles de complexité intermédiaire, des modèles climatiques détaillés et des modèles de système Terre. Ces modèles simulent les changements à partir d’un ensemble de scénarios de forçages anthropiques. Un nouvel ensemble de scénarios, les profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP), a été utilisé pour les nouvelles simulations de modèles climatiques réalisées dans le cadre de la cinquième phase du Projet de comparaison de modèles couplés (CMIP5) du Programme mondial de recherche sur le climat.

IPCC 2013 - R: WG1 SPM

France / Alpes :
Des indices de phénomènes extrêmes ont été calculés pour chaque tranche temporelle et chaque simulation. Ces indices étant calculés sur une base annuelle, on peut aisément établir des fourchettes d'erreur dues à la variabilité interannuelle. La crainte de voir les tempêtes devenir plus intenses n'est confirmée par aucun modèle : il n'y a pas d'accord sur le signe de la réponse entre les saisons, les régions et les modèles. L'augmentation du vent maximum d'une saison donnée ne dépasse jamais 10%. Pourtant quand Aladin est piloté par des analyses, il est capable de fournir des vents compatibles avec les observations lors des grandes tempêtes du passé, ce qui prouve que les modèles ont la capacité de produire ces phénomènes.
Le projet SCAMPEI repose sur une cascade de modèles numériques et statistiques. Cette chaîne permet de partir des concentrations en gaz à effet de serre et d'aboutir à une réponse régionale en terme d'enneigement et de phénomènes extrêmes. Une technique originale a été développée pour produire des séries quotidiennes du climat sur trois périodes (1961-1990, 2021-2050 et 2071-2100, respectivement : passé, futur proche et futur lointain) en fonction de la position géographique et de l'altitude. Les diverses sources d'incertitudes ont été illustrées (3 modèles français) et quantifiées (14 modèles du GIEC). A partir de simulations GIEC, les températures de surface de l'océan mondial ont été extraites et corrigées, puis ont été utilisées pour faire, avec des modèles atmosphériques (Arpege et LMDZ), un deuxième jeu de simulations plus fin (50 km sur l'Europe) et plus proche de la réalité. Les conditions atmosphériques autour de la France ont été utilisées pour un troisième jeu de simulations à résolution encore plus fine (10 km). Trois techniques de correction statistique ont été appliquées aux données des modèles régionaux pour leur donner un format et des caractéristiques climatiques conformes, sur le climat présent, aux analyses Safran (séries quotidiennes par tranche verticale de 300 m) : la méthode DSCLIM, la méthode quantile-quantile et une troisième méthode d'analogues, spécifique au massif alpin, a été produite par le projet.

SCAMPEI 2012 - R

Espace Alpin:
Les Alpes montrent une tendance à l'évapotranspiration potentielle jusqu’à environ 50 mm/an supplémentaires dans les fonds de vallée et sur le flanc sud, soit environ + 10% par rapport aux conditions actuelles. Cela va d'un côté correspondre à des possibilités accrues de culture, mais de l'autre côté à une demande en eau généralement plus élevée des cultures. Cela se traduit par des variations du bilan hydrique météorologique correspondant. Dans les parties hautes et centrales des Alpes, l'augmentation des précipitations suggère des changements positifs dans le bilan hydrique météorologique. Sur les flancs sud et moins élevées des Alpes, cependant, une augmentation de l'évapotranspiration potentielle indique la possibilité de conditions où la disponibilité en eau constituerait un facteur limitant pour la croissance des cultures.
L’indice de sécheresse (de Martonne) suggère des conditions généralement plus arides sur l’ensemble des Alpes à l'exception de certaines parties du centre et en altitude, où la tendance pourrait être inversée. L'indice en lui-même en a une nature comparative, étant un rapport classique entre précipitations et températures. La variation de l'indice indique l'intensité relative et le signe des changements de l'aridité dans la région. Le motif spatial est similaire à celui du bilan hydrique météorologique.
D’après les projections effectuées avec l'indice de Nesterov, tandis que les Alpes orientales devraient connaître une légère augmentation du danger d’incendie de forêt, la partie orientale (maritime) des Alpes devrait devenir beaucoup plus à risque sous l’effet du changement climatique en raison des effets combiné de l'aridité et de l’augmentation des températures (Fig. 22). Le piémont sud des Alpes serait aussi généralement plus à risque.
Dans tous les cas et en fonction du paramètre considéré, les résultats contiennent de l’incertitude et représentent une large gamme d'intensités possibles d'impacts. Particulièrement les impacts s'appuyant sur des paramètres avec des incertitudes élevées doivent être interprétées avec prudence. Un autre aspect est la valeur moyenne considérée pour l'ensemble de la région. Il faut toujours garder à l'esprit que les résultats représentent des valeurs agrégées qui ne sont pas représentatives des vallées ni des secteurs d’altitude supérieure à 1500 m, mais qui couvrent toute la gamme des altitudes des Alpes (ou des régions modèles étudiées).
Ce rapport présente les résultats des scénarios de changement climatique produits dans le cadre de la contribution de l'EURAC au WP4 « évaluation de la vulnérabilité » du projet Espace Alpin CLISP. Ces simulations ont été calculées sur la base de huit scénarios climatiques disponibles gratuitement auprès de sources nationales (Umweltbundesamt Deutschland) ou européennes (projet ENSEMBLES du 6e PCRD). Les scénarios diffèrent en fonction : (i) du scénario d'émission SRES sous-jacent (B1: scénarios d'émissions faibles, A1B: scénario d’émissions modérées/hautes ; (ii) du modèle de circulation générale (GCM) utilisé (ECHAM5, HADCM3, ARPEGE) et (iii) du modèle appliqué climatique régional (RCM) (REMO, CLM, RegCM3, ALADIN). Ces huit scénarios reflètent une large gamme de conditions climatiques futures possibles. Par conséquent, les résultats peuvent varier considérablement en fonction du GCM, du RCM et du scénario d'émission. Tous les paramètres ont été calculés en terme de changement absolu par rapport à la période de référence (1961–1990) dans la moyenne sur 20 ans pour deux périodes futures (2011–2030 ; 2031–2050). Ces résultats sont présentés sous forme de cartes (température et précipitations seulement) et sous forme de graphiques avec des valeurs moyennes pour la région alpine [cf. rapport + annexes].

EURAC 2011 - R: CLISP

Région Rhône-Alpes / Alpes françaises du Nord :
Les résultats obtenus sur l'évolution de la vitesse du vent moyen à 10 mètres dans les zones favorables, à l'échelle régionale, aux sources d’énergie éolienne, ne montrent pas de changement très visible jusqu’à la fin du siècle, la très grande majorité des variations restant inférieures en valeurs absolue à 0.1m/s. La tendance est toutefois à la baisse de la vitesse du vent. Ces résultats sont conformes aux résultats de la thèse de J. Najac (2008).
L’évolution de la vitesse du vent moyen à 10 m aux horizons 2030, 2050 et 2080 par rapport à la période de référence 1971–2000 a été déterminée à partir des données Arpège-Climat corrigées par la méthode quantile-quantile, sans aucun changement d’échelle sur ce paramètre étant donnée sa très grande variabilité spatiale.

Météo-France 2011 - R: SRCAE-RA

France :
Une étude multi-modèles de l'impact du changement climatique sur les ressources éoliennes en France a été réalisée pour la période 2046-2065 à la période 1971-2000 comme référence. Une méthode de réduction d'échelle statistique-dynamique a été utilisée pour estimer les distributions de vitesse et de direction du vent à 10 m, à haute résolution spatiale. De relativement bons accords entre les roses des vents observées et reconstruites ont été trouvés, ce qui justifie l'utilisation de la méthode dans les études d’impacts dus à l'évolution future du climat.

En ce qui concerne les vitesses moyennes du vent à 10 m, bien qu'il y ait confiance dans le signe des changements sur certains domaines (augmentation au nord-ouest et diminution au sud-est en ONDJFM, diminution dans le Centre en AMJJAS), il y a une grande incertitude en ce qui concerne l'amplitude de ces variations. En outre, les changements qui ont été mis en évidence restent faibles (5,8% au maximum). Ces résultats sont en bon accord avec des études antérieures (Najac et al., 2009).

Les changements dans les vents à 10 m qui ont été mis en évidence peuvent être liés à l'évolution l’occurrence des types temps météorologiques. La pertinence de cette approche repose sur des études récentes qui suggèrent que le changement climatique d'origine anthropique peut se manifester par une projection sur les modes naturels préexistants de la variabilité du système climatique. En ONDJFM, les changements dans l'occurrence des types de temps devraient conduire à une diminution de la vitesse du vent dans la région méditerranéenne et une augmentation dans le nord-ouest de la France. En AMJJAS, les changements dans l'occurrence des types de temps devraient conduire à une faible diminution de la vitesse du vent sur toute la France. Cependant, Najac et al. (2009) ont montré que des changements dans l’occurrence des types de temps ne sont qu'une partie du signal du changement climatique et ne suffisent pas à expliquer tout changement dans les vents à 10 m. En effet les changements dans la distribution des jours dans les types de temps peuvent être aussi importants.
Une méthode de réduction d'échelle statistique-dynamique est présentée pour estimer les distributions de vitesse et de direction du vent à 10 m à des résolutions spatiales élevées en utilisant une approche basée sur le type de temps associé à un modèle méso-échelle. Les champs quotidiens de vent à 850 hPa (predictors) des réanalyses ERA40 et les vitesses et directions quotidiennes du vent à 10 m (predictands) mesurées en 78 stations météorologiques sur la France sont utilisés pour construire et valider l'algorithme de réduction d'échelle sur la période 1974-2002. Tout d'abord, les champs de vent quotidiens à 850 hPa sont classés dans un grand nombre de classes de vent et un jour est choisi au hasard dans chaque classe de vent. Des simulations avec un modèle atmosphérique à méso-échelle non-hydrostatique sont ensuite effectuées pour les jours sélectionnés sur trois domaines interactivement imbriquées sur la France, avec un maillage horizontal plus fin de 3 km sur la Méditerranée. Les champs initiaux et couplés sont dérivés à partir de la réanalyse ERA40. Enfin, les distributions de vent à 10 m sont reconstruites en pondérant chaque simulation par la fréquence de classe de vent correspondante. L'évaluation et l'éstimation de l'incertitude de chaque étape de la procédure sont effectuées. Cette méthode est ensuite appliquée à une étude de l'impact du changement climatique : les champs quotidiens de vent à 850 hPa issus de 14 modèles de circulation générale du jeu de données multi-modèles CMIP3 sont utilisés pour déterminer les évolutions de la fréquence d'occurrence des classes de vent et pour évaluer l'évolution potentielle des ressources du vent en France. Deux périodes sont considérées : une période historique (1971-2000) de la simulation du climat du XXe siècle et une période future (2046-2065) du Rapport spécial sur les scénarios d'émissions (SRES) du GIEC. L’évolution des vents à 10 m en France et les incertitudes associés sont discutées.

Najac & al. 2011 - A

Monde :
Les intercomparaisons des simulations de scénarios climatiques montrent, de manière cohérente, une intensification du cycle hydrologique à l'échelle planétaire dans un climat futur, en liaison avec l'augmentation de l'évaporation océanique due à l'augmentation de la température de surface.
Cependant, l'analyse détaillée d'une simulation particulière semble indiquer que cette intensification s'accompagne, dans la plupart des régions, d'un ralentissement de ce cycle, en liaison avec une diminution de l'efficacité du mécanisme de formation des précipitations.

Les changements de précipitations induits par une augmentation de la concentration en CO2 semblent pouvoir être interprétés à grande échelle par une modification des contraintes dynamiques et thermodynamiques que les modèles reproduisent de manière cohérente. Il s'agit, par exemple, d'une intensification de la circulation de Hadley intertropicale ou d'une augmentation de la quantité d'eau contenue par l'atmosphère, notamment aux moyennes latitudes.

Europe :
Il est intéressant de noter que, si l'augmentation de l'apport d'eau au-dessus de l'Europe en hiver est essentiellement liée à la circulation moyenne atmosphérique, les changements du transport par les perturbations ont souvent un effet du même ordre de grandeur. Ils contribuent à étendre la région d'augmentation des précipitations vers le Nord de l'Europe. C'est l'importance de ces termes de transport dans le bilan qui peut expliquer la sensibilité des changements climatiques simulés en Europe en hiver à la représentation du rail des dépressions par les modèles.

En été, les changements du transport de l'eau atmosphérique vont au contraire dans le sens d'une diminution de l'eau disponible pour former des précipitations au-dessus de l'Europe. Malgré une augmentation de l'évaporation de surface, toutefois plus faible qu'en hiver, les précipitations diminuent faiblement. À noter que des simulations avec une dizaine de modèles climatiques régionaux européens, sous la contrainte du scénario A2 du GIEC, indiquent de manière cohérente une diminution des précipitations estivales, plus marquée sur le Sud de l'Europe. La diminution des pluies estivales s'explique ici par une diminution, plus importante en été qu'aux autres saisons de l'efficacité du processus de formation des précipitations, en conformité avec le ralentissement du cycle hydrologique.

La source des changements de précipitations varie suivant la région et la saison. Au-dessus de l'Europe, en hiver, ces précipitations sont principalement d'origine dynamique, faisant intervenir l'échelle des perturbations atmosphériques, tandis qu'en été, une des sources importantes est une décroissance accrue de l'efficacité des processus de formation des pluies.
Dans le cadre du projet international Coupled-Model Intercomparison Project (CMIP), Covey et al. ont analysé les résultats de 18 modèles couplés océan-atmosphère simulant l'impact climatique d'une augmentation de la concentration du CO2 atmosphérique à un taux régulier de 1 % par an.

Planton & al 2005 - A

Alpes :
Comme conséquence de l’augmentation attendue des concentrations de gaz à effet de serre (période 2071-2100 par rapport à 1971-2000, été seulement), les OAGCM simulent une altération des régimes de circulation et une augmentation générale de la température de l’air et de l’humidité absolue. L’augmentation marquée de la hauteur géo potentielle au dessus de l’Europe de l’Ouest et de l’Europe Centrale correspond avec une augmentation du nombre de jours avec des flux d’Est et de Nord-Est au dessus de la zone alpine.
Dans cette étude, une méthode d’extrapolation statistico-dynamique à deux périodes de 30 ans pour une simulation de scénario climatique avec un OAGCM. La première période représente le climat actuel (1971-2000) alors que la deuxième période représente un climat possible dans 100 ans (2071-2100). L’extrapolation a été réalisée pour la « Greater Alpine Region ». Cette étude est limitée au mois estivaux, c'est-à-dire, juin, juillet et août.

Les données utilisées proviennent du OAGCM ECHAM4/OPYC3 avec le scénario ISC92a. Dans le but d’analyser un changement climatique potentiel, les résultats des périodes de 30 ans 1971-2000 et 2071-2100 ont été sélectionnés.

Heimann & Sept 2000 - A

Alpes :
Les analyses statistiques montrent que la NAO explique plus du tiers des variations climatiques dans la zone de l’Atlantique Nord à l’Europe de l’Ouest. Quand la différence entre la pression de l’air dans les Açores et l’Islande est importante, les vents d’Ouest prédominent, comme de 1974 à 1995 (janvier 1993 par exemple). Dans de telles situations, le climat alpin est plus chaud avec moins de chutes de neige. Mais si la différence de pression est basse et les vents d’Ouest plus faibles, il y a plutôt des vents du Nord ou la « Bise » comme pendant l’hiver 1963 quand les lacs ont gelés ou en 1985. Mais l’oscillation ne peut pas expliquer les précipitations hivernales.

Cependant, il y a des autres pressions et modèles de fluides qui peuvent être observés en hiver et qui peuvent être considérés comme « normaux ». Une de ces situations, caractérisée par des pressions centrées au dessus du Golfe de Gascogne et de la Russie mène à des flux Nord-Ouest observés pendant l’hiver sur de longues périodes. Ceci explique également une bonne partie de la variabilité à long terme. Sur la base des connaissances actuelles et à partir des observations et des modèles disponibles, il est impossible de savoir si les événements atmosphériques et océaniques liés à cette deuxième situation sont liés à la NAO.

Les deux modèles sont exclusivement dérivés d’analyses statistiques. Certains facteurs physiques sont en interaction avec la distribution de la pression (comme la température océanique de surface ou la distribution de la banquise), mais il n’est pas possible de les corréler avec des oscillations de pression.

La plupart des calculs « modélisés » indiquent plus d’énergie dans le système atmosphérique avec un effet de serre renforcé. Ceci pourrait amener à des vents d’Ouest plus fréquents, et donc un climat hivernal plus chaud pour les Alpes.
 

ProClim 1999 - E


Hypothèses

 
Résultats de recherche et interprétations
Méthodes d'observation et d'analyse
Références
Europe :
La vitesse quotidienne maximale du vent est considérée comme le meilleur paramètre pour déterminer les changements dans la vitesse du vent et dans le nombre d'événements de tempêtes (Rockel and Woth, 2007). Dans le contexte du climat futur en Europe Centrale, on prédit une augmentation des tempêtes extrêmes (e.g., Rockel and Woth, 2007; Leckebusch et al., 2008a,b; Pinto et al., 2009), à la fois pour la vitesse maximale des événements extrêmes (Leckebusch et al., 2006) et pour leur extension spatiale (Leckebusch et al., 2008a).
Revue bibliographique

Usbeck & al. 2010 - A

Allemagne du Sud :
En hiver, une augmentation de la fréquence et de la durée des conditions météorologiques d’Ouest (conditions cycloniques Ouest) est à attendre ; ceci est important pour la formation des crues. En été, aucun grand changement n’est à attendre.
 

Hennegriff & al 2006 - A

Suisse :
La modélisation des tempêtes suggèrent une fréquence accrue des flux de Sud depuis la Méditerranée et des fortes tempêtes comme Lothar en 1999.
 

Beniston 2004 in Bravard 2006 - P

 

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