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L’urgence d’agir : l’évolution climatique du Québec

Le système climatique planétaire se réchauffe de façon non équivoque sous l’action des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES). C’est ce qu’affirme le dernier rapport du GIÉC, appuyé par une somme colossale de travaux scientifiques. L’analyse des observations de l’atmosphère, de l’océan et de la cryosphère [1] provenant des divers réseaux de mesure en surface et satellitaires est partie intégrante de ces travaux. S’y trouvent également les nombreuses recherches mettant à profit les grands ensembles de simulations du climat historique et futur produites grâce à un effort international concerté, et jusqu’à ce jour inégalé, en modélisation climatique. 

Les scénarios de l’évolution du climat sont construits à partir des projections réalisées par des modèles climatiques auxquels on a fourni des scénarios d’évolution des GES et des aérosols. Ces scénarios sont des représentations plausibles de la composition future de l’atmosphère, découlant de diverses hypothèses de développement mondial pour les prochaines décennies. Le dernier rapport du GIÉC repose principalement sur la toute dernière génération de scénarios de GES appelés les profils représentatifs d'évolution de concentration (« Representative Concentrations Pathways (RCP) ».

Le graphique 1 illustre l’évolution du changement de la moyenne mondiale de la température à la surface de la Terre d’ici la fin du siècle, induite par chacun des scénarios RCP. Le scénario RCP4.5 se traduit par un réchauffement global d’environ 2 °C en 2100 par rapport à la moyenne de la fin du 20e siècle. Même s’il prend en compte un certain effort d’atténuation des GES, le RCP8.5, s’approche plus du laisser-aller (« business as usual ») et mène à un réchauffement global d’environ 4 °C par rapport à la fin du 20e siècle. Les difficultés rencontrées dans les négociations internationales visant la réduction des GES, les conditions économiques et politiques mondiales ainsi que le fait que l’augmentation des concentrations de CO2 (valeur actuelle de près de 400 ppm) suive la tendance du RCP8.5 en font un scénario tout à fait plausible. 



On sait depuis longtemps que les changements attendus du climat seront plus prononcés au fur et à mesure que l’on se déplace vers les hautes latitudes boréales. Compte tenu de sa position géographique, cela signifie que le Québec doit s’attendre à un réchauffement plus élevé que la moyenne mondiale, et ce, peu importe la concentration de GES. Par conséquent, la modification perceptible du régime des températures sera plus hâtive au Québec que dans d’autres régions de l’Amérique du Nord, particulièrement en hiver. Dans la foulée des travaux du GIÉC et à l’aide des plus récentes recherches, le consortium Ouranos a récemment évalué l’évolution du climat du Québec selon les scénarios de GES RCP4.5 et RCP8.5.

Pour faciliter l’analyse et la compréhension du climat québécois, le territoire a été subdivisé en quatre grandes régions, lesquelles sont basées sur le comportement de diverses variables climatiques. Les délimitations du nord du Québec, du centre, du sud et du golfe apparaissent sur la figure 2. Leurs caractéristiques respectives font en sorte que le climat n’évoluera pas exactement de la même manière au sein de chacune des régions et que les répercussions des changements du climat seront différentes. Par exemple, la région du nord du Québec qui se distingue par la présence de pergélisol et par la spécificité de ses écosystèmes fait l’objet de recherches et publications distinctes.

L’évolution des températures

Le réchauffement du climat québécois est déjà en cours, car on observe depuis 1950 une tendance significative à la hausse des températures moyennes annuelles dans la plupart des stations météorologiques du Québec. Bien que les températures varient naturellement de façon importante d’une année à l’autre, l’analyse des données montre que cette tendance de fond sur plusieurs décennies surpasse les fluctuations naturelles. Les observations indiquent également que le réchauffement des températures minimales est plus prononcé que celui des températures maximales, ce que projettent également les modèles climatiques pour les années futures. De plus, les extrêmes de température tels que le minimum le plus froid, le minimum le plus chaud, le maximum le plus froid et le maximum le plus chaud connaissent déjà et connaîtront des réchauffements plus importants que les normales de saison.

Le tableau 1 détaille les hausses des moyennes saisonnières des températures de surface associées aux projections climatiques utilisant les scénarios de GES RCP4.5 et RCP8.5, tout au long du 21e siècle et pour chaque grande région. On y voit que les normales hivernales du sud du Québec devraient être plus chaudes de 1 °C à 3 °C d’ici 2040 et que le réchauffement pourrait atteindre de 5 °C à 8 °C d’ici 2100. La région du nord, qui recoupe le Nunavik, peut s’attendre à une hausse des normales hivernales de 1,3 à environ 5 °C d’ici 2040 tandis que le RCP8.5 pourrait provoquer des augmentations de 8 °C à près de 15 °C vers 2100.

Les normales estivales de températures se réchaufferont substantiellement dans les prochaines années. D’ici 2040, le sud du Québec devrait voir ses normales plus chaudes de 1 à 2 °C tandis que le réchauffement suivant le RCP8.5 pourrait atteindre de 4 à 7,2 °C vers la fin du siècle. Les hausses de températures estivales pour le nord ressemblent à ce que l’on projette pour le sud : de 0,5 à 2 °C vers 2040 et de 3,2 à 7,4 °C vers 2100.

Tableau 1. Sommaire des valeurs observées 1971-2000 (CRU 3.21 TS) et des changements (Δ) relatifs projetés des températures moyennes pour les quatre régions d’intérêt pour l’horizon 2020 (2011 à 2040), l’horizon 2050 (2041 à 2070) et l’horizon 2080 (2071 à 2100). Les changements sont présentés pour les saisons : annuel (ANN); décembre, janvier, février (DJF); mars, avril, mai (MAM); juin, juillet, août (JJA); septembre, octobre, novembre (SON). L’intervalle fourni dans les colonnes de changements projetés (Δ) indique les 10e et 90e percentiles des simulations climatiques de CMIP5 (n=33 pour RCP4.5; n=29 pour RCP8.5). Tiré de Ouranos, 2014.



Peu importe la saison et la région du Québec, les réchauffements anticipés mentionnés précédemment vont bien au-delà des variations naturelles des températures. Pour qui vient de vivre deux hivers rigoureux consécutifs, la perspective d’avoir des hivers beaucoup plus doux est sans doute fort attrayante. Toutefois, il faut garder en tête que de tels réchauffements auront des impacts dans de nombreux secteurs d’activité en plus de modifier notre environnement (Ouranos, 2014). Parmi les impacts favorables, on peut s’attendre à une diminution des vagues de froid et de la demande en énergie pour le chauffage. La productivité agricole et forestière pourrait être augmentée grâce à des saisons de croissance plus longues et des températures plus chaudes. Ces gains potentiels ne vont toutefois pas sans risques, car les rendements pourraient être limités notamment par l’assèchement du sol entre les épisodes de pluie et l’apparition de nouveaux ennemis des cultures (insectes ravageurs, maladies, mauvaises herbes). D’autres impacts défavorables doivent être sérieusement envisagés : l’allongement de la saison des pollens, des canicules plus prononcées, plus longues et plus fréquentes, l’aggravation des îlots de chaleur urbains, l’augmentation des cycles gel-dégel qui malmènent les infrastructures, la dégradation du pergélisol au Nunavik, l’augmentation des redoux hivernaux qui présentent des risques pour les vergers et qui augmentent les risques d’inondations, la détérioration de la qualité de l’eau de surface causée par l’augmentation de sa température. 

La hausse des températures aura des conséquences majeures pour les régions côtières québécoises. Durant la saison froide, la présence de la glace marine le long des côtes les protège des fortes vagues produites lors des tempêtes. Or, dans un climat plus chaud, la diminution graduelle de la glace marine fera en sorte que le littoral québécois restera sans protection plus tardivement en automne et plus tôt au printemps. Vers 2041-2070, la période d’englacement serait réduite d’environ deux mois dans la baie d’Hudon et de 30 à 50 jours dans le golfe et l’estuaire du Saint-Laurent. Ainsi, même s’il n’y avait pas de changement notable dans le régime des tempêtes, les risques d’érosion côtière seront plus élevés, car le littoral sera exposé aux fortes vagues sur une plus grande partie de l’année. À cela s’ajoutent les dommages causés le long des côtes par l’augmentation des cycles gel-dégel ainsi que les risques de submersion aggravés par la hausse du niveau de la mer.

La hausse du niveau de la mer mérite que l’on s’y attarde davantage. À l’échelle du globe, la hausse du niveau de la mer est déjà mesurable et est compatible avec l’effet de dilatation de l’eau produit par le réchauffement déjà amorcé, et dans une moindre mesure avec la fonte observée des glaciers continentaux. Puisque l’eau plus chaude occupe un plus grand volume, le réchauffement et la dilatation se manifestent assez rapidement à la surface de la mer, mais se propagent lentement vers les profondeurs de l’océan. Par conséquent, des réductions hâtives et importantes des GES contribueraient à limiter la hausse du niveau de la mer. La fonte des glaciers continentaux ne joue qu’un rôle secondaire dans la hausse déjà observée, mais elle prendra de l’importance vers la fin du 21e siècle. Pour considérer les impacts futurs de la hausse du niveau de la mer, il importe de tenir compte des mouvements verticaux de la croûte terrestre afin d’obtenir l’effet net du niveau relatif de la mer mesuré par rapport à un repère terrestre. Vers 2080-2100, les projections basées sur le RCP8.5 suggèrent une hausse du niveau relatif de la mer de 30 cm à 75 cm dans le golfe du Saint-Laurent. La situation des Iles-de-la-Madeleine est préoccupante, car l’archipel est situé dans une zone où la croûte terrestre s’enfonce, conséquence de la dernière glaciation, ce qui s’ajoute à toute hausse du niveau moyen de la mer [2]. La situation diffère dans la baie et le détroit d’Hudson où la croûte terrestre se soulève fortement depuis la disparition de l’épaisse calotte glaciaire laurentidienne; on s’attend donc à une baisse du niveau relatif de la mer d’environ 30 cm à 150 cm d’ici la fin du siècle.

L’évolution des précipitations

L’étude des précipitations pose plus de défis que les températures, notamment parce qu’elles tirent leur origine de phénomènes couvrant de nombreuses échelles de grandeur, mais aussi par la diversité des formes sous lesquelles elles peuvent se produire. Les épisodes de pluie ou de neige de longue durée sont généralement produits par les grands systèmes météorologiques sur de grandes superficies tandis que les orages peuvent générer d’importantes quantités de précipitation très localisées sur de courtes durées. Cela pose un défi à la fois pour les réseaux d’observation et pour les modèles climatiques. Par exemple, la taille du maillage des grilles de calcul des modèles climatiques dépend de la puissance accessible sur les superordinateurs. Cela fait en sorte que les maillages actuellement utilisés conviennent mieux à la simulation des grands systèmes météorologiques qu’aux orages localisés. Cette situation devrait s’améliorer au gré des progrès en informatique. Au Québec, les précipitations montrent une forte variabilité interannuelle ainsi que des fluctuations à l’échelle décennale. Avec une telle variabilité naturelle, les tendances de fond doivent être analysées sur de longues périodes et les changements significatifs sont plus difficiles à détecter.

Toutes les raisons mentionnées précédemment font en sorte que les projections de précipitations ont des niveaux de certitude plus faibles que celles des températures. D’ailleurs, pour de nombreux endroits dans le monde, il n’est pas possible de se prononcer sur l’évolution des précipitations. À cet égard, la situation du Québec est plus simple, car, bien qu’il y ait certaines marges d’incertitude, plusieurs aspects de l’évolution des précipitations sont clairs et reposent sur un large consensus parmi les modèles climatiques.

Sous nos latitudes, l’évolution des précipitations sera fortement conditionnée par l’évolution des températures. La raison en est fort simple : une loi de la physique [3] stipule que de l’air plus chaud peut contenir une plus grande quantité de vapeur d’eau. Lorsque cette vapeur additionnelle se condense, elle accroît les quantités de précipitations produites. Ainsi, on peut attribuer au réchauffement déjà en cours des hausses significatives des normales estivales et automnales des cumuls journaliers de précipitations dans le secteur de Kuujjuaq de même que pour plusieurs stations météorologiques du sud du Québec au printemps et en automne pendant la période 1950-2011. 

Les projections climatiques basées respectivement sur les scénarios RCP4.5 et RCP8.5 montrent des changements de précipitations assez semblables pour la première moitié du siècle, mais diffèrent vers 2080-2100 en réponse à un réchauffement plus élevé pour le RCP8.5. La pluviométrie du nord du Québec sera fortement modifiée, car bon nombre projections de cumuls saisonniers de précipitations atteindront des valeurs qui excèdent la variabilité naturelle après 2040, peu importe le RCP, et ce pour toutes les saisons. Le tableau 2 montre que toutes les régions du Québec peuvent s’attendre à des hausses significatives en hiver et au printemps des cumuls de précipitations vers 2080-2100. Le centre et le nord du Québec devraient aussi connaître des hausses des cumuls en été et en automne. Par contre, la situation n’est pas claire en été pour le sud du Québec, car certains modèles projettent de faibles baisses des précipitations tandis que d’autres projettent de faibles hausses, ces changements étant du même ordre que les fluctuations naturelles.

Tableau 2. Sommaire des valeurs observées 1971-2000 (CRU 3.21 TS) et des changements (Δ) relatifs projetés des précipitations totales pour les quatre régions d’intérêt pour l’horizon 2020 (2011 à 2040), l’horizon 2050 (2041 à 2070) et l’horizon 2080 (2071 à 2100). Les changements sont présentés pour les saisons : annuel (ANN); décembre, janvier, février (DJF); mars, avril, mai (MAM); juin, juillet, août (JJA); septembre, octobre, novembre (SON). L’intervalle fourni dans les colonnes de changements projetés (Δ) indique les 10e et 90e percentiles des simulations climatiques de CMIP5 (n=33 pour RCP4.5; n=29 pour RCP8.5). Tiré de Ouranos, 2014.



Ce sont les indices de précipitations extrêmes qui connaîtront les changements les plus marqués. Entre 1950 et 2010, seules les quantités de précipitations provenant des jours les plus pluvieux dans le sud du Québec présentent une tendance significative à la hausse. Par contre, dans le futur, tous les indicateurs de précipitations abondantes ou extrêmes seront significativement en hausse, et ce pour toutes les régions. Le Québec est l’une des régions du monde où les modèles climatiques sont unanimes quant à la direction du changement des extrêmes de précipitations. Vers 2080-2100, les quantités de précipitations provenant des jours les plus pluvieux augmenteraient de 40 à 70 % dans le sud et le centre du Québec selon le RCP8.5, et de 70 à 100 % dans le nord et la région du golfe. L’intensité des épisodes de cinq jours consécutifs les plus pluvieux est prise en compte dans le calcul des risques d’inondations et augmenterait de 15 à 25 % pour la plupart des régions. Une autre façon d’envisager les événements de précipitations extrêmes est d’examiner leur période de retour. Prenons par exemple un événement extrême d’une intensité telle que sa période de retour est de 20 ans (c.-à-d. que chaque année la probabilité que cet événement se produise est de 1/20). Vers 2046-2065, ce même événement aurait une période de retour de 7 à 10 ans, et ce, dans toutes les régions du Québec. C’est donc dire que les épisodes de précipitations extrêmes que nous connaîtrons dans les prochaines années seront plus fréquents et plus sévères que ceux connus jusqu’à maintenant.

Les changements dans les précipitations abondantes et extrêmes auront vraisemblablement des impacts sur les systèmes de drainage urbains, sur la gestion et l’aménagement des bandes riveraines ainsi que sur les risques d’inondations.

L’évolution du couvert de neige

Le couvert de neige dépend à la fois de la température et des précipitations. Sachant que l’air plus chaud peut contenir une plus grande quantité de vapeur d’eau et potentiellement générer plus de précipitations, tant que la température demeure sous le point de congélation, une augmentation de température peut avoir pour conséquence de provoquer une augmentation des chutes de neige et des accumulations au sol. Une région est considérée comme couverte de neige de façon continue lorsque l’accumulation dépasse 2 cm (ou 2 mm en équivalent eau). La pratique de certaines activités telles que la motoneige et le ski de fond nécessitent un couvert de neige naturelle d’au moins 15 cm. Les variations interannuelles et décennales de la neige au sol sont importantes au Québec, mais ne sont pas uniformes sur le territoire.

Historiquement, l’enneigement maximal, défini plus techniquement comme étant le maximum annuel de l’équivalent eau de la neige, survient en avril partout au Québec, à l’exception de l’extrême sud-ouest où il se produit en mars et de la majorité des régions montagneuses où l’enneigement culmine en mai. Sur la période 1949-2004, pour le nord et le centre du Québec, l’enneigement maximal semble à la hausse même si la tendance n’est significative qu’à très peu d’endroits. Cela veut dire que les températures ne s’y sont pas encore suffisamment réchauffées pour empêcher les hausses de précipitation d’accroître la quantité de neige au sol. Par contre, dans le sud du Québec et dans la région du golfe du Saint-Laurent l’enneigement maximal semble à la baisse, cette tendance n’étant significative que pour une toute petite sous-région du sud de la province.

Il en va autrement des conditions d’enneigement vers 2041-2070. On s’attend à ce que l’enneigement maximal diminue sur presque tout le territoire et qu’il se produira en mars plutôt qu’en avril. Dans le sud du Québec, le couvert pourrait être maximal en février avec une accumulation moindre par rapport à la période 1971-2000. On s’attend à des réductions importantes dans les basses terres de la région du golfe où la couverture de neige pourrait être inférieure à 100 cm dès le mois de février. Dans le nord, les changements seront minimes, mais les réductions les plus fortes de la neige au sol se produiront en mai.

Puisque le début et la fin de l’enneigement sont très sensibles aux températures, c’est surtout au niveau de la durée de l’enneigement que les changements – autant ceux déjà en cours que ceux appréhendés – seront les plus marqués. Déjà, sur la période 1948-2005, on estime que la durée de l’enneigement a diminué significativement de 2 jours/décennie dans le sud du Québec. Dans le nord, où il faut se fier aux données satellitaires qui ont un historique plus court et plus récent, on constate sur les trente dernières années dans le secteur de Kuujjuaq que l’enneigement débute de 1 à 2 semaines plus tard en automne et se termine de 2 à 3 semaines plus tôt au printemps. En comparant la médiane de l’ensemble de projections climatiques basées sur le RCP8.5 pour la période 2041-2070 comparativement à 1970-1999, la durée de l’enneigement diminuerait d’environ 25 jours dans le nord, de 25 à 45 jours dans le centre, de 45 à 75 jours dans la région du golfe et de 45 à 65 jours dans le sud du Québec.

Conclusion

On vient de voir que le climat du Québec changera de façon importante dans les prochaines décennies. Même si à l’échelle internationale on parvenait à limiter le réchauffement de la température globale à 2 °C par rapport à la fin du 21e siècle d’ici 2100 (RCP4.5), il en résulterait un réchauffement marqué des températures qui engendrerait une série d’impacts et de risques pour la société québécoise. Les conséquences du laisser-aller (RCP8.5) seraient encore plus importantes. Comme d’autres populations nordiques, les Québécois pourront constater rapidement les changements tangibles de leur climat. Le changement est déjà en cours, car dans certaines régions, les températures, les précipitations et l’enneigement montrent des tendances de fond significatives qui excèdent les fluctuations naturelles de ces paramètres.

Si le réchauffement du climat est dans une certaine mesure inévitable, il faut éviter à tout prix de baisser les bras. Grâce aux travaux du GIÉC, on sait maintenant que des réductions de GES substantielles et surtout hâtives freinent l’un des mécanismes responsables de la hausse du niveau de la mer. Cela revêt une importance capitale pour les populations du golfe du Saint-Laurent qui seront exposées à plusieurs conséquences négatives du réchauffement climatique. Diminuer rapidement les émissions de GES, permettra de gagner du temps précieux pour la mise en place de mesures d’adaptation et d’atténuation des risques. La situation du nord du Québec est aussi préoccupante, car les populations qui y vivent subiront des transformations majeures et rapides de leur environnement.

Les températures, des précipitations et de la neige sont des aspects du climat pour lesquels les analyses des données observées et simulées sont abondantes et fiables. Beaucoup d’autres phénomènes plus complexes du climat québécois n’ont pas été mentionnés dans cet article, mais sont abordés dans Ouranos (2014 b). Les recherches se poursuivent pour perfectionner nos connaissances et améliorer notre degré de confiance dans les projections climatiques.

Références

Ouranos. 2014a. Sommaire de la synthèse des connaissances sur les changements climatiques au Québec. Édition 2014. Montréal, Québec, Ouranos, 12 p.

Ouranos. 2014 b. Vers l’adaptation. Synthèse des connaissances sur les changements climatiques au Québec. Partie 1 : Évolution climatique au Québec. Édition 2014. Montréal, Québec, Ouranos, 79 p.

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  [1] Crysophère: composante du système climatique constituée de la totalité de la neige, de la glace et du gélisol (y compris le pergélisol) au-dessus et au-dessous de la surface des terres émergées et des océans (source: IPCC 4th Assessment Report, WG 1 Glossary).  
  [2] Le niveau moyen de la mer est mesuré par rapport au centre de la terre grâce à des satellites altimétriques. Le niveau moyen de la mer influence la hauteur des vagues. Le niveau relatif de la mer est mesuré par rapport à un repère fixe sur la terre ferme à l’aide de marégraphes et est très important pour évaluer les impacts sur la côte.
  [3] La relation de Clausius-Clapeyron montre que le contenu en vapeur d’eau augmente de 7 % pour chaque 1°C.