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Rapport technique thématique no 4. - Oscillations climatiques à grande échelle ayant une incidence sur le Canada

Répercussions sur le climat canadien

Température pendant la saison froide

Les plus forts liens entre les téléconnexions à grande échelle et le climat canadien surviennent avec la température durant la saison froide. La plus forte variation interannuelle dans la température hivernale est, dans une grande mesure, contrôlée par l’ENSO. Plus particulièrement, le réchauffement anormal du Pacifique tropical oriental associé à l’El Niño déclenche des ondes dans la haute atmosphère qui donnent lieu à une téléconnexion de type PAN positive au-dessus de l’Amérique du Nord (Wallace et Gutzler, 1981). Le début de ce régime entraîne des températures plus chaudes que la normale qui s’étendent vers l’est depuis la côte ouest du Canada jusqu’au centre du pays, de la fin de l’automne au début du printemps suivant le début d’épisodes El Niño (Shabbar et Khandekar, 1996) (voir la figure 6). En outre, la fréquence et la durée des vagues de chaleur en hiver sont nettement accrues, et les vagues de froid sont nettement moins fortes pendant des hivers El Niño (Shabbar et Bonsal, 2004). Dans l’ensemble, les réactions de la température aux épisodes de La Niña sont à l’opposé, avec des hivers plus froids que la normale (y compris une fréquence plus élevée de vagues de froid) dans l’ouest et le centre du Canada. Toutefois, les répercussions de La Niña sont souvent plus concentrées dans l’Ouest par rapport à celles qui sont associées à El Niño (Hoerling et al., 1997; Hsieh et al., 2009). Il faut également souligner que les réactions de la température à chaque épisode de l’ENSO varient considérablement, tant sur le plan temporel que sur le plan spatial. Comme il a été mentionné plus tôt, la PAN survient également en l’absence d’épisodes ENSO de grande amplitude. En moyenne, la phase positive de la téléconnexion PAN est associée à des températures supérieures à la moyenne dans l’ouest du Canada, dans une région semblable à celle pour l’El Niño, mais s’étirant plus loin dans le nord du Canada et se limitant aux quatre provinces de l’Ouest (figure 6). Les hivers de PAN négative sont associés à des températures plus froides dans cette région (voir Climate Prediction Center Internet Team, 2005b).

Sur des échelles de temps plus longues, les variations de la température pendant la saison froide au Canada ont été associées à la variabilité atmosphère-océan du Pacifique Nord, mesurée par l’ODP. Bonsal et al. (2001) ont déterminé que des périodes d’ODP positive étaient significativement reliées à des températures plus chaudes que la normale en hiver dans les régions de l’ouest et du centre du pays, tant à l’échelle interannuelle qu’à l’échelle interdécennale (et vice versa) (figure 6). Ils ont également constaté que les réactions de la température liées à l’El Niño (La Niña) étaient plus fortes et plus constantes pendant des phases positives (négatives) de l’ODP (pour de plus amples détails, voir les figure 4 et figure 5 dans Bonsal et al., 2001).

Figure 6. Régions types du Canada qui subissent l’influence des différentes phases de l’ENSO, de l’ODP, de la PAN et de l’OAN au cours de la saison froide : température.

Description longue pour la figure 6

Cette carte du Canada affiche les endroits où la température hivernale est touchée par les phases d'El Niño-oscillation australe (ENSO), de l'oscillation décennale du Pacifique (ODP), de la téléconnexion Pacifique nord-américaine (PNA), et de l'oscillation nord-atlantique (ONA). En règle générale, il est démontré que l'El Niño-oscillation australe a des répercussions sur la température de la côte ouest du Canada jusqu'au centre du Canada, à partir de la frontière septentrionale de l'écozone+ de la cordillère boréale jusqu'à la limite est de la baie James. L'oscillation décennale du Pacifique et la téléconnexion Pacifique-Amérique du Nord ont des répercussions sur une région similaire, comme l'El Niño-oscillation australe. L'aire de répartition de l'oscillation décennale s'étend de la côte ouest du Canada aux alentours de l'extrémité ouest de la baie d'Hudson, à peu près à la suite de la limite nord de l'aire de répartition d'El Niño-oscillation australe, tandis que la téléconnexion Pacifique-Amérique du Nord s'étend jusqu'à l'extrémité nord-ouest du Canada, à peu près à la frontière de l'écozone+ de l'Arctique, se terminant avant de la baie d'Hudson. L'aire de répartition de l'oscillation nord-atlantique couvre les régions du nord-est du pays, ce qui influe les températures de l'île de Baffin et au sud-est vers la partie nord de l'écozone+ maritime de l'Atlantique.

Des températures plus chaudes (plus froides) que la normale dans les régions désignées pendant les épisodes d’El Niño (La Niña), d’ODP positive (négative), de PAN positive (négative) et d’OAN négative (positive).

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De façon générale, les rapports des téléconnexions dans l’est du Canada ne sont pas aussi forts, comparativement à l’Ouest. Dans cette région, le principal facteur climatique est l’OAN qui, pendant la saison froide, a une incidence sur les températures des régions nord-est du pays (figure 6). Cela comprend des hivers plus froids que la normale associés à une OAN positive et vice versa (Bonsal et al., 2001). Les températures plus froides sont reliées à une dépression d’Islande intensifiée qui donne lieu à une augmentation de la fréquence d’un courant du nord dans le nord-est du Canada. En raison de la forte association entre l’OAN et l’OA, des températures anormalement froides sont également observées dans cette région du Canada pendant les phases positives de l’OA.

Il faut savoir que les associations susmentionnées entre ces oscillations à grande échelle et les températures de la saison froide dans diverses régions du Canada ont également donné lieu à d’importantes relations entre ces régimes de téléconnexion et plusieurs variables liées aux écosystèmes du pays. Ces variables incluent notamment la durée de la présence de glace sur les lacs et les cours d’eau (Bonsal et al., 2006), le moment de la fonte des neiges et le débit maximal des cours d’eau au printemps (Stewart et al., 2005; Burn, 2008), le début du printemps (Bonsal et Prowse, 2003; Schwartz et al., 2006), et même la survenue et la mortalité du dendroctone du pin Ponderosa dans l’Ouest canadien (Stahl et al., 2006a).

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Précipitations pendant la saison froide

Même s’ils ne sont pas aussi étroits que pour la température, il existe des liens importants entre les téléconnexions à grande échelle et les précipitations pendant la saison froide au Canada (figure 7). Plus particulièrement, les hivers suivant le début d’un épisode El Niño sont en général associés à un régime distinct de précipitations sous la normale, s’étirant du sud de la Colombie-Britannique, traversant les Prairies et aboutissant dans la région des Grands Lacs. Les épisodes La Niña entraînent une réaction opposée (Shabbar et al., 1997). Les liens entre l’ODP et les précipitations hivernales sont également évidents, mais ces répercussions se limitent à l’Ouest canadien (le sud du Yukon, la Colombie-Britannique et l’Alberta et la partie sud de la Saskatchewan et du Manitoba) où les ODP positives sont associées à des précipitations inférieures à la normale et vice versa (voir la figure 7) (Bonsal et al., 2001).

Figure 7. Régions types du Canada qui subissent l’influence des différentes phases de l’ENSO, de l’ODP, de la PAN et de l’OAN au cours de la saison froide : précipitations.

Description longue pour la figure 7

Cette carte du Canada affiche les endroits où les précipitations sont touchées par les phases d'El Niño-oscillation australe (ENSO), de l'oscillation décennale du Pacifique (ODP), de la téléconnexion Pacifique nord-américaine (PNA), et de l'oscillation nord-atlantique (ONA). L'aire de répartition d'El Niño-oscillation australe couvre la partie sud du Canada, de la Colombie-Britannique en passant par les Prairies et dans la région des Grands Lacs. L'aire de répartition de l'oscillation décennale du Pacifique est limitée à l'ouest et au centre du Canada, à partir de la frontière nord de l'écozone+ de la Cordillère boréale s'étendant jusqu'au sud-est de la région du lac Winnipeg. Les phases de la téléconnexion Pacifique-Amérique du Nord sont généralement limitées à l'Alberta. L'aire de répartition de l'oscillation nord-atlantique couvre la région sud-est de l'île de Baffin et du Labrador.

Des précipitations inférieures (supérieures) à la moyenne associées aux épisodes d’El Niño (La Niña), d’ODP positive (négative), de PAN positive (négative) et d’OAN positive (négative).

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Comme dans le cas de la température, les réactions des précipitations pendant un épisode El Niño (La Niña) dans l’ouest du pays ont tendance à être amplifiées lors de phases d’ODP positives (négatives) (p. ex. Kiffney et al., 2002; Stahl et al., 2006b). La réaction des précipitations pendant un hiver PAN a tendance à se limiter à l’ensemble de l’Alberta (figure 7) (voir Climate Prediction Center Internet Team, 2005a) où une PAN positive est associée à des valeurs inférieures à la moyenne et vice versa. Certaines études ont également permis de constater qu’il y avait une corrélation significative entre des périodes de PAN positives et un enneigement réduit dans l’Ouest canadien pendant toutes les saisons (Brown et Goodison, 1996). Au Canada, l’incidence de l’OAN sur les précipitations est modeste et se limite en général aux régions du Nord-Est, où des valeurs positives sont associées à des précipitations inférieures à la normale en hiver (figure 7). L’OAN positive permet de plus fréquentes vagues d’air arctique froid et sec, ce qui donne lieu à moins d’humidité précipitable.

Il faut savoir que ces rapports entre les téléconnexions et les précipitations se sont également reflétés dans les caractéristiques du débit des cours d’eau dans diverses régions du pays. Plus particulièrement, dans l’Ouest canadien, on remarque une fréquence plus élevée d’événements de faible débit des cours d’eau associés à des conditions plus sèches pendant des épisodes El Niño et des phases positives de l’ODP et le régime de la PAN (et vice versa). Dans les régions du nord-est du pays, une réduction du débit des cours d’eau survient lors de phases positives de l’OAN et de l’OA (voir Bonsal et Shabbar, 2008 et les documents qui y sont cités pour un résumé détaillé des rapports entre les oscillations à grande échelle et le débit des cours d’eau au Canada).

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Climat estival

Au Canada, les rapports entre les téléconnexions et le climat estival ne sont pas aussi forts ni aussi constants si on les compare à ceux de la saison hivernale. Néanmoins, certaines études ont recensé diverses associations avec des conditions de sécheresse pendant l’été. Bonsal et Lawford (1999) ont indiqué que pendant la majorité des épisodes El Niño, la persistance d’un régime de SST du Pacifique Nord, consistant en une eau anormalement froide dans l’est et le centre du Pacifique Nord et une eau anormalement chaude le long de la côte ouest de l’Amérique du Nord, a donné lieu à des périodes sèches plus longues en été dans les Prairies canadiennes. En outre, Shabbar et Skinner (2004) ont constaté qu’en été, les épisodes El Niño ont entraîné un déficit en eau dans l’ouest du Canada, tandis que les épisodes La Niña ont produit une abondance d’humidité, principalement dans l’extrême ouest du Canada. Ils ont également déterminé qu’en hiver, la phase positive de l’OMA a tendance à être associée à des conditions estivales sèches dans les régions centrales et nordiques des Prairies canadiennes, les Grands Lacs inférieurs et la vallée du Saint Laurent et des portions de la côte ouest du Canada (voir la figure 8). D’autres études relatives à l’écosystème ont révélé que les épisodes El Niño et la phase positive de l’ODP entraînent des conditions plus sèches et des incendies de forêts plus graves dans l’ouest, le nord-ouest et des parties du nord-est du Canada. À l’opposé, les épisodes La Niña et les phases négatives de l’ODP entraînent un surcroît d’humidité en été et des incendies de faible gravité dans les régions occidentales du pays (Skinner et al., 2006). En outre, une analyse de la fréquence des tornades et d’ENSO laisse entendre que les épisodes La Niña ont tendance à supprimer les tornades dans l’ouest du Canada, tandis que les épisodes El Niño ont tendance à en faire augmenter le nombre (Etkin et al., 2001).

Figure 8. Régions types du Canada qui subissent l’influence de l’ENSO et de l’OMA pendant la saison estivale.

Description longue pour la figure 8

Cette carte du Canada affiche l'endroit où les précipitations subissent l'influence d'El Niño-oscillation australe (ENSO) et de l'oscillation multidécennale de l'Atlantique (OMA) pendant la saison estivale. L'aire de répartition de l'El Niño-oscillation australe couvre principalement le sud-ouest et le centre du Canada, du sud de la Colombie-Britannique au nord de la région du lac Winnipeg. L'oscillation multidécennale de l'Atlantique englobe trois régions : une petite région du nord de la Colombie-Britannique et le Yukon; une région du centre à partir de la frontière ouest de l'écozone+ des plaines boréales, qui s'étend à l'est de la baie d'Hudson; et une troisième région, couvrant les Grands Lacs inférieurs et la vallée du Saint-Laurent.

Des conditions plus sèches (plus humides) que la normale sont enregistrées dans les régions désignées pendant les épisodes El Niño (La Niña) et les phases positives (négatives) de l’OMA.

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Tendances en matière d’oscillations à grande échelle et le climat canadien 

Il a été établi que les différentes phases dans les téléconnexions à grande échelle ont servi à amplifier (ou dans certains cas à atténuer) les tendances climatiques observées dans diverses régions de l’Amérique du Nord, y compris le Canada. Par conséquent, plusieurs des changements climatiques observés au 20e siècle peuvent être attribués, du moins en partie, aux changements survenus dans ces divers régimes de téléconnexion (Solomon et al., 2007). Par exemple, Hurrell (1996) a constaté que l’OAN, l’ENSO et les variations dans la circulation du Pacifique Nord expliquaient collectivement une portion importante de la variabilité des températures hivernales dans l’hémisphère Nord au cours du 20e siècle. Plus précisément pour l’Amérique du Nord, le passage du climat du milieu des années 1970 à des ODP positives et un plus grand nombre d’épisodes El Niño semblent avoir entraîné des changements opposés d’un bout à l’autre du continent, puisque l’Ouest s’est réchauffé davantage que l’Est (Trenberth et al., 2007). Par conséquent, cette transition a également été associée à la tendance à des températures plus chaudes en hiver et au printemps dans l’ouest du Canada. Toutefois, à l’heure actuelle, il n’y a pas de consensus sur la mesure dans laquelle l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre a influé sur la survenue de ces oscillations climatiques à grande échelle. En outre, les répercussions des changements climatiques futurs projetés sur les principaux régimes de téléconnexion qui touchent le Canada demeurent incertaines, étant donné que les divers modèles climatiques ne s’entendent pas sur le nombre et la structure à venir de modes océaniques et atmosphériques à grande échelle. En ce qui concerne l’ENSO, par exemple, la capacité des modèles climatiques globaux (MCG) actuels de simuler les épisodes El Niño et La Niña observés diffère considérablement d’un modèle à l’autre; toutefois, ces épisodes sont beaucoup mieux simulés à l’aide d’un ensemble de modèles. À l’heure actuelle, la majorité des MCG n’indiquent pas de changements perceptibles dans l’amplitude ou la fréquence prévues de l’ENSO au 21e siècle (Meehl et al., 2007). En résumé, il faut d’autres percées dans les MCG pour déceler des changements à venir dans les téléconnexions à grande échelle et leurs effets sur le climat canadien.

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