"Les scénarios comptent parmi les principaux outils dont nous disposons pour évaluer l'évolution de systèmes complexes qui sont, par leur nature même, imprévisibles, que l'on connaît insuffisamment et au sujet desquels subsistent de grandes incertitudes scientifiques."⁽¹⁷⁾

Les scénarios jouent un rôle important dans la recherche sur les impacts et l'adaptation. Comme nous l'avons vu dans la section précédente, ils constituent le seul outil dont nous disposons pour prévoir les conditions futures, dont dépendra la vulnérabilité dans une large mesure. Outre les changements climatiques, l'évolution de la conjoncture sociale, économique et politique aura une influence marquée sur les impacts nets du changement climatique et notre capacité à s'y adapter. Il est important de reconnaître que les scénarios climatiques et socio-économiques sont fortement interreliés, puisque les variations des émissions planétaires de gaz à effet de serre dépendront dans une certaine mesure de l'évolution des conditions économiques et sociales.

Dans la présente section, nous donnons un aperçu des différents types de scénarios dont disposent les chercheurs qui s'intéressent aux impacts et à l'adaptation, nous faisons état des développements récents et nous traçons les orientations futures.

Qu'est-ce qu'un scénario?

Les scénarios servent à prévoir l'évolution possible des conditions dans l'avenir. Il faut entendre par scénario une « description cohérente, structurée et plausible d'un état futur possible du monde ».⁽³³⁾ Il est important de distinguer le scénario d'une prévision, les termes « prévision » et « prédiction » désignant un futur plus probable. Un scénario est une représentation, parmi d'autres, d'un futur possible; on peut s'en servir pour obtenir des données utiles dans les études sur la vulnérabilité, les impacts et l'adaptation; circonscrire l'éventail des futurs plausibles; explorer les ramifications des décisions en matière d'adaptation et d'atténuation; et sensibiliser les gens au problème du changement climatique. En proposant un éventail de futurs possibles, les scénarios nous permettent de tenir compte des incertitudes associées aux différentes voies que peut emprunter le développement social, économique et environnemental.

Le Groupe de travail du GIEC sur les scénarios d'évaluation des répercussions climatiques (GTSERC) est un des principaux artisans des scénarios climatiques. L'information présentée ici se fonde en grande partie sur les lignes directrices générales qu'il a publiées au sujet de l'utilisation des données des scénarios pour l'évaluation des impacts climatiques et de l'adaptation⁽³⁴⁾ de même que sur le chapitre du troisième rapport d'évaluation du GIEC portant sur la question de l'élaboration des scénarios.⁽³⁵⁾

Types de scénarios

Modèles climatiques planétaires

La méthode d'élaboration de scénarios la plus courante et la plus largement reconnue utilise l'information provenant des modèles climatiques planétaires (MCP). Ces modèles, également appelés modèles de circulation générale, sont des représentations mathématiques des processus physiques à grande échelle qui se produisent dans le système Terre-atmosphère-océan, qui nous tracent un portrait complet du changement climatique futur avec une bonne cohérence interne. On peut obtenir de l'information générale au sujet des MCP sur le site Web des Scénarios canadiens de répercussions climatiques.

Les MCP les plus récents contiennent une représentation des variations annuelles de la composition atmosphérique entre 1860 et 1990 environ et sont donc capables de simuler les conditions planétaires moyennes au cours de cette période avec beaucoup plus de fiabilité que les modèles précédents. Ils nous permettent également de modéliser les effets des aérosols sulfatés, qui ont tendance à refroidir le climat, de même que les effets d'une augmentation des concentrations de gaz à effet de serre, qui ont tendance à réchauffer les températures. Dans l'ensemble, ces nouveaux modèles sont généralement plus fiables que leurs prédécesseurs, étant donné qu'ils tiennent compte d'un plus grand nombre de processus et de rétroaction et qu'ils ont habituellement une résolution spatiale supérieure.

Malgré les améliorations apportées à la résolution des MCP et à la représentation de quelques processus climatiques au cours des dernières années, des lacunes subsistent. Par exemple, l'élaboration d'un MCP est un très long processus; l'exécution d'une seule expérience au moyen d'un MCP pour un scénario d'émissions particulier peut prendre entre plusieurs mois et une année complète, selon la résolution et la complexité du modèle. En outre, les données de sortie n'ont pas encore une résolution suffisamment fine pour pouvoir être utilisées directement dans la plupart des recherches sur les impacts. Aussi procède-t-on généralement à une réduction d'échelle, de manière à obtenir des ensembles de données rectangulaires de plus haute résolution spatiale. Or, cette opération de réduction d'échelle nécessite un temps considérable et peut introduire d'autres erreurs et incertitudes. Cela dit, des travaux sont en cours dans le but d'améliorer la résolution des modèles et de mieux représenter les conditions en surface. Dans un certain nombre d'études récentes et en cours, les chercheurs s'emploient à manipuler les données des scénarios pour construire des ensembles de données établissant des projections pour certaines régions ou certains secteurs au Canada (voir le tableau 3). Les résultats de ces études seront utiles en recherche sur les impacts et l'adaptation.

Tableau 3 : Exemples de recherches récentes et en cours effectuées au moyen de modèles climatiques planétaires (financées par le Fonds d'action pour le changement climatique, volet Sciences)

Les chercheurs utilisent des scénarios dérivés de MCP depuis une quinzaine d'années. Dans les premiers projets de recherche sur les impacts et l'adaptation, on appliquait généralement un seul scénario climatique. Or, il est maintenant recommandé d'en utiliser plusieurs afin de mieux représenter l'éventail des climats possibles. Récemment, deux études réalisées au Canada ont fait appel à plusieurs scénarios de changement climatique; la première portait sur la gestion des eaux et le changement climatique dans le bassin de l'Okanagan⁽³⁶⁾ et la seconde, sur les mesures possibles de conservation et de gestion pour la préservation des milieux forestiers insulaires dans l'écosystème des prairies.⁽³⁷⁾

Le GIEC-GTSERC a établi le Centre de diffusion des données (CDD) du GIEC en 1998, afin de faciliter l'accès aux extrants des MCP et aux scénarios de changement climatique pour la recherche sur la vulnérabilité, les impacts et l'adaptation. Malheureusement, les chercheurs n'ont accès qu'aux données à l'échelle planétaire, de sorte qu'ils doivent être en mesure de traiter et de manipuler de grands volumes de données. Cela peut poser un problème pour certains d'entre eux.

Au Canada, les chercheurs qui étudient les impacts et l'adaptation peuvent accéder aux scénarios de changement climatique par l'intermédiaire du projet Scénarios canadiens de répercussions climatiques, qui fournit des scénarios de changement climatique pour le Canada et l'Amérique du Nord, ainsi que de l'information connexe concernant l'élaboration des scénarios et leur application aux études sur les impacts (voir la figure 2). Conçu pour faciliter la recherche sur les impacts du changement climatique au Canada, il permet aux chercheurs de visualiser les scénarios et de télécharger des données à partir du site Web. En outre, il met à leur disposition des outils qui les aident à choisir les scénarios à utiliser dans leurs recherches et qui leur permettent de construire des scénarios ayant une résolution spatiale et temporelle plus fine que celle que l'on obtient actuellement dans les produits dérivés des modèles climatiques planétaires.

FIGURE 2: Exemple de données que le projet des Scénarios canadiens de répercussions climatiques met à la disposition des chercheurs qui étudient les impacts du changement climatique.

Modèles climatiques régionaux

L'élaboration de modèles climatiques régionaux (MCR) a beaucoup progressé depuis 10 ans.⁽³⁸⁾ Les données des MCR ont une résolution spatiale plus élevée que celle des MCP. Elles s'appuient sur les données du MCP, de sorte qu'elles peuvent comporter les mêmes erreurs systématiques.⁽³⁹⁾ Un de leurs avantages, par contre, réside dans le fait qu'ils fournissent de l'information spatialement plus détaillée et dont l'échelle convient mieux aux études sur les impacts climatiques.⁽⁴⁰⁾

Les données issues des MCR suscitent un vif intérêt parmi les chercheurs qui étudient les impacts du changement climatique et l'adaptation. Les chercheurs canadiens, en effet, ont accès à une quantité limitée de données provenant du modèle climatique régional canadien (MRCC) par l'entremise du Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique, dont le site Web renferme d'ailleurs des simulations sur des tranches temporelles (1975-1984, 2040-2049 et 2080-2089). Le consortium Ouranos, qui a ses bureaux à Montréal, fournit des services d'aide à l'élaboration du MRCC et exécute également des simulations climatiques à des échelles géographiques très en demande dans les études sur les impacts et l'adaptation.⁽⁴¹⁾ Les MCR ont été utilisés dans des études récentes, notamment un projet réalisé au Canada dans le but d'étudier les effets du changement climatique sur les incendies dans la forêt boréale.⁽⁴²⁾ On y aura probablement de plus en plus recours dans la recherche sur les impacts et l'adaptation, à mesure que s'amélioreront les modèles et qu'augmentera la disponibilité des données sur les scénarios issus des MCR.

Autres types de scénarios climatiques

Scénarios synthétiques

Les scénarios synthétiques, parfois appelés « arbitraires » ou « incrémentiels », sont les scénarios de changement climatique les plus simples actuellement disponibles. Ils servent principalement à l'analyse des sensibilités, qui a pour but de déterminer la réaction d'un système donné (p. ex., rendement agricole, débit fluvial) à un large éventail de variations climatiques. Le scénario synthétique s'obtient en rajustant d'une quantité arbitraire (p. ex., accroissement des précipitations de 10 p. 100) la valeur historique d'une variable climatique donnée. Dans la plupart des études où l'on utilise des scénarios synthétiques, on a tendance à appliquer des facteurs qui demeurent constants tout au long de l'année, bien que l'on introduise parfois des variations saisonnières.

Scénarios analogiques

Les scénarios analogiques utilisent des données climatiques recueillies soit sur le site à l'étude (analogues temporels), soit à un autre endroit dont le climat ressemble à celui que l'on prévoit dans le site à l'étude (analogues spatiaux). Les scénarios analogues temporels peuvent être construits à partir de l'information paléoclimatique dérivée des données géologiques (p. ex., vestiges de flore et de faune fossiles, dépôts sédimentaires, cernes de croissance d'arbre ou carottes de glace) ou des relevés instrumentaux. Les scénarios analogiques ont l'avantage de représenter des conditions qui ont réellement existé, de sorte que nous savons qu'elles sont physiquement plausibles et que nous disposons généralement de données pour un certain nombre de variables climatiques. Néanmoins, comme les scénarios analogiques ne rendent pas les gaz à effet de serre responsables des changements, certains chercheurs leur attribuent une valeur limitée dans l'évaluation quantitative des impacts du changement climatique.⁽⁴³⁾

Scénarios socio-économiques

On emploie également des scénarios pour obtenir de l'information sur les variations projetées des conditions sociales et économiques. Ces scénarios renferment de l'information sur la population et le développement humain, les conditions économiques, la couverture terrestre et l'utilisation des terres, et la consommation d'énergie.

Jusqu'à maintenant, les scénarios socio-économiques ont surtout servi à alimenter les MCP en données concernant les futures émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols. L'évolution des concentrations de gaz à effet de serre et d'aérosols dépend évidemment d'une foule de facteurs, dont la croissance de la population, l'activité économique et la technologie. On élabore une suite de scénarios d'émissions qui rendent compte de toutes les situations possibles en ce qui concerne les émissions. Pour son troisième rapport d'évaluation,⁽⁴⁴⁾ le GIEC a commandé un rapport spécial sur les scénarios d'émissions (voir la référence 45), qui en décrit une quarantaine. Six d'entre eux sont considérés comme des « scénarios marqueurs », dont l'emploi est recommandé dans l'élaboration des modèles climatiques. Ils indiquent que la température moyenne du globe pourrait s'élever d'une valeur comprise entre 1,4 et 5,8 °C d'ici 2100.

Plus récemment, des chercheurs ont employé des scénarios socio-économiques pour étudier la sensibilité, la capacité d'adaptation et la vulnérabilité de systèmes sociaux et économiques face au changement climatique.⁽¹⁷⁾ Ce type de scénario pose toutefois un certain nombre de difficultés. Par exemple, en plus des incertitudes entourant les prévisions de la population, de la consommation d'énergie et de l'activité économique, les estimations d'un grand nombre de ces variables ne sont généralement disponibles que pour de grandes régions, et il faut alors les ramener à des échelles plus petites, ce qui ajoute à l'incertitude.

Le Centre de diffusion des données du GIEC fournit des liens vers le Center for International Earth Science Information Network (CIESIN) de l'université Columbia, à New York, où l'on a accès à des estimations nationales de la population et du produit intérieur brut (PIB). D'autres groupes travaillent à des scénarios socio-économiques à l'échelle planétaire, notamment le World Business Council for Sustainable Development et le Conseil mondial de l'énergie. Au Canada, Statistique Canada a élaboré des scénarios de variables socio-économiques, comme des projections démographiques, pour diverses périodes allant jusqu'à 2026.