Les effets de l'éruption volcanique sur le climat (VolCLIM) : le rôle de l'époque de l'année et de l'état climatique initial

 

Francesco Salvatore Pausata

Université du Québec à Montréal

 

Domaine : environnement

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2019-2020

Les grandes éruptions volcaniques sont considérées comme l'une des causes naturelles dominantes de la variabilité climatique annuelle et multi-décennale durant le dernier millénaire. En effet, les éruptions volcaniques peuvent éjecter des quantités importantes de dioxyde de soufre dans l'atmosphère, qui sont ensuite transformées en particules de sulfate. Ces particules peuvent affecter l'équilibre radiatif de la Terre et par conséquent le climat. La recherche actuelle a jusqu'à présent exploré la sensibilité de la réponse au climat aux conditions atmosphériques et océaniques au moment de l'éruption et le rôle de la saison de l'éruption seulement séparément. Aucune étude n'a encore abordé les deux sources d'incertitude dans un cadre comparatif, c'est-à-dire qu'aucune étude n'a déterminé s'il est plus important de représenter avec précision la variabilité climatique actuelle plutôt que de représenter avec précision le moment de l'éruption afin d'améliorer la performance des modèles climatiques.

L'objectif principal de ce projet de recherche est d'améliorer notre compréhension de la réponse climatique aux éruptions volcaniques tropicales, notamment en séparant le forçage volcanique des autres forçages internes et externes. En particulier, ce projet mettra l'accent sur deux sources d'incertitudes : (a) le rôle des conditions initiales, telles que l'état de El Niño-Southern Oscillation (ENSO) et de la Mouvement Meridional Atlantique (AMOC), et (b) le rôle de la saison dans laquelle se produit l'éruption volcanique. Ce faisant, des expériences clés avec un modèle climatique seront réalisées pour caractériser de manière robuste les mécanismes de la variabilité inter-annuelle et inter-décennale du climat (attribution) ; et limiter les incertitudes dans l'évolution du climat simulé suite à des éruptions volcaniques en raison de la variabilité chaotique interne (prédiction). Le modèle climatique sera utilisé pour effectuer un grand nombre de membres d'ensemble afin de séparer rigoureusement l'effet des éruptions volcaniques relativement aux variations naturelles. Nous allons imiter l'éruption de Tambora en 1815, qui a été à l'origine de « l'année sans l'été » en 1816. Nous allons injecter 60 Tg de dioxyde de soufre dans la stratosphère qui sera converti de manière interactive en particules d'aérosol de sulfate. L'éruption débutera le premier jour de mars, juin, septembre et décembre - afin de capturer l'empreinte saisonnière du forçage volcanique sur le climat, et débutera avec différents états ENSO et AMOC. Les résultats de ce projet permettront de comprendre quelle source d'incertitude est plus importante pour affecter la réponse climatique aux éruptions volcaniques et donc mieux diriger l'effort de la communauté pour des recherches futures. Les résultats amélioreront également notre compréhension de la variabilité climatique, ce qui à terme bénéficiera à la communauté en améliorant nos prévisions climatiques saisonnières et décennales si de grandes éruptions se produisaient dans un proche avenir.