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Les aérosols impliqués comme le moteur principal de variabilité climatique en Atlantique Nord au 20ème siècle

Aerosols implicated as a prime driver of twentieth-century North Atlantic climate variability

Booth, B., N. Dunstone, P. Halloran, T. Andrews, and N. Bellouin
Nature
12 avr 2012

Les changements climatiques systématiques ont été reliées à la variabilité multi-décennale des températures observées à la surface de la mer dans l’océan Atlantique Nord. Ces liens sont nombreux, influençant une classe de processus climatiques tels que l’activité des ouragans et les sécheresses du Sahel en Afrique et d’Amazonie. La variabilité est distincte des changements de moyenne globale historique de température, et est communément attribuée aux oscillations naturelles de l’océan. Un grand nombre d’études ont mis en évidence que les aérosols peuvent influencer les changements au long-terme des températures à la surface de la mer, mais les modèles climatiques ont souvent échoué à reproduire ces interactions et le rôle des aérosols dans la variabilité décennale reste incertain. Ici, nous utilisons un modèle climatique moderne du système terrestre pour montrer que les émissions d’aérosols et la période d’activité volcanique explique 76% de l’écart-type multi-décennale simulé en 1860-2005 des températures à la surface de la mer Nord Atlantique. Après 1950, la variabilité simulée s’intègre dans les estimations observationnelles ; nos estimations pour 1910-1940 retiennent le double du réchauffement des précédentes générations de modèles mais n’expliquent pas entièrement la tendance observée. D’autres processus, tels que la circulation océanique, ont aussi contribué à la variabilité au début du 20ème siècle. Nous trouvons que l’inclusion des effets microphysiques des nuages  et aérosols, qui sont inclus dans quelques précédents ensembles multi-modèles, dominent l’ampleur (80%) et le modèle spatial de la surface totale du forçage par les aérosols dans l’Atlantique Nord. Nos résultats suggèrent que les émissions d’origine anthropique des aérosols influencent un ensemble d’évènements climatiques historiques socialement importants tels que les pics d’activité des ouragans et les sécheresses sahéliennes. Les modèles de prédictions à l’échelle décennale du climat régional Atlantique vont probablement être améliorés grâce à l’incorporation des interactions microphysiques nuages-aérosols et les estimations des concentrations futures d’aérosols, dont les émissions sont directement touchées par les actions politiques.

 

Abstract :

Systematic climate shifts have been linked to multidecadal variability in observed sea surface temperatures in the North Atlantic Ocean. These links are extensive, influencing a range of climate processes such as hurricane activity and African Sahel and Amazonian droughts. The variability is distinct from historical global-mean temperature changes and is commonly attributed to natural ocean oscillations. A number of studies have provided evidence that aerosols can influence long-term changes in sea surface temperatures, but climate models have so far failed to reproduce these interactions and the role of aerosols in decadal variability remains unclear. Here we use a state-of-the-art Earth system climate model to show that aerosol emissions and periods of volcanic activity explain 76 per cent of the simulated multidecadal variance in detrended 1860–2005 North Atlantic sea surface temperatures. After 1950, simulated variability is within observational estimates; our estimates for 1910–1940 capture twice the warming of previous generation models but do not explain the entire observed trend. Other processes, such as ocean circulation, may also have contributed to variability in the early twentieth century. Mechanistically, we find that inclusion of aerosol–cloud microphysical effects, which were included in few previous multimodel ensembles, dominates the magnitude (80 per cent) and the spatial pattern of the total surface aerosol forcing in the North Atlantic. Our findings suggest that anthropogenic aerosol emissions influenced a range of societally important historical climate events such as peaks in hurricane activity and Sahel drought. Decadal-scale model predictions of regional Atlantic climate will probably be improved by incorporating aerosol–cloud microphysical interactions and estimates of future concentrations of aerosols, emissions of which are directly addressable by policy actions.

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