Radiative feedbacks associated with changes in water vapor, temperature, surface albedo and clouds remain a major source of uncertainty in our understanding of climate's response to anthropogenic forcing. In this dissertation climate model data is used to investigate variations in feedbacks that result from changing CO��� forcing and the time scales on which feedbacks operate, focusing on the applicability of one method in particular, the radiative kernel technique, to these problems. This computationally efficient technique uses a uniform, incremental change in feedback variables to infer top-of-atmosphere (TOA) radiative flux changes. The first chapters explore the suitability of the linear radiative kernel technique for large forcing scenarios. We show that kernels based on the present-day climate misestimate TOA flux changes for large perturbations, translating into biased feedback estimates. We address this issue by calculating additional kernels based on a large forcing climate state with eight times present day CO��� concentrations. Differences between these and the present-day kernels result from added absorption of radiation by CO��� and water vapor, and increased longwave emission due to higher temperatures. Combining present-day and 8xCO��� kernels leads to significant improvement in the approximation of TOA flux changes and accuracy of feedback estimates. While climate sensitivity remains constant with increasing CO��� forcing when the inaccurate present-day kernels are used, sensitivity increases significantly when new kernels are used. Comparison of feedbacks in climate models with observations is one way towards understanding the disagreement among models. However, climate change feedbacks operate on time scales that are too long to be evaluated from the observational record. Rather, short-term proxies for greenhouse-gas-driven warming are often used to compute feedbacks from observations. The third chapter of this dissertation examines links between the seasonal cycle and global warming using pattern correlations of spatial distribution of feedback variables and radiative flux changes. We find strong correlations between time scales for changes in surface temperature and climate variables, but not for TOA flux anomalies, reaffirming conclusions drawn in previous work. Finally, we investigate the fitness of the radiative kernel technique for evaluation of short-term feedbacks in a comparison with the more accurate, but more computationally expensive, partial radiative perturbations. / Graduation date: 2013

Dans le contexte actuel du changement climatique, les glaciers arctiques contribuent de manière importante à l’élévation du niveau marin. Parmi eux, les glaciers dits « polythermaux » sont relativement répandus mais leur comportement demeure toujours mal connu. Afin de mieux comprendre la réponse de ces glaciers aux modifications du climat, nous nous somme intéressés au glacier McCall, situé en Alaska arctique, une zone marquée par un réchauffement du climat relativement prononcé.<p>Nous avons utilisé les techniques modernes de radio-écho sondage (radar) et de modélisation numérique, en combinaison avec des observations et mesures de terrain, afin d’identifier les processus physiques responsables de l’évolution de ce glacier ces dernières décennies.<p>Les données radar ont permis de reconstituer la géométrie actuelle du glacier, de distinguer les zones de glace « froide » (dont la température est située sous le point de fusion) des zones de glace « chaude » (température au point de fusion), ainsi que de détecter la présence d’eau à la base du glacier.<p>Ces informations ont été introduites dans un modèle à deux dimensions d’écoulement de la glace, afin de simuler le retrait du glacier depuis le Petit Age de la Glace (fin du 19ème siècle) selon différents scenarios.<p>Les résultats montrent que le modèle est capable de simuler l’évolution du glacier ces dernières décennies de manière réaliste et que le glacier McCall peut-être considéré comme un bon indicateur du changement climatique. Ils démontrent également que le retrait du front du glacier est principalement dû aux perturbations de son bilan de masse, chaque jour plus négatif. Cependant, la percolation et le regel d’une partie de l’eau de fonte sont des processus essentiels pour expliquer le maintien du glacier. Ceux-ci ont pour effet d’ajouter de la glace à l’ensemble du système qui serait autrement perdue par écoulement et drainage. De plus, ils ont paradoxalement pour effet de diminuer la température de la glace et participent donc à ralentir sa perte de masse.<p>En conclusion, la tendance générale au retrait du glacier McCall se confirme pour les années à venir et sa disparition semble inévitable. Cependant, nos résultats suggèrent que cette évolution future pourrait être moins rapide qu’annoncé, en raison de phénomènes complexes de regel d’une partie de l’eau de fonte jouant un rôle « tampon » en contrebalançant les effets directs du réchauffement atmosphérique dans la région.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished