Introduction to the Special Issue on the Aquatic Climate Change Adaptation Services Program / Présentation du numéro spécial sur le Programme des services d’adaptation aux changements climatiques en milieu aquatique

The Minister of the Environment announced a $148.8 million Government of Canada climate change adaptation initiative, a thematic area under the Government's Clean Air Agenda, in November 2011. Fisheries and Oceans Canada (DFO) received $16.5 million for a five-year program: the Aquatic Climate Change Adaptation Services Program (ACCASP), led by the Ecosystems and Oceans Science Sector.

The objective of ACCASP is to bring climate change considerations into the mainstream of decision-making in the delivery of DFO's programs and policies. The adaptation program, managed nationally by a secretariat in the Ecosystems and Oceans Science sector in Ottawa, is being delivered through the department's regional science institutions. The program has three primary components: i) development of a series of regional risk assessments to identify key vulnerabilities to climate change; ii) research projects to increase understanding of impacts; and iii) development of applied science–based tools to enable adaptation across DFO's strategic outcomes.

In the first two years of the program, teams of scientists were tasked with providing an evidence-based assessment of the future state of marine and freshwater ecosystems on two time scales: decadal and half-century. Literature was reviewed and climate models and trend analyses were utilized to develop projections. The projections provided a baseline from which additional teams of scientists and economists could conduct impact and vulnerability assessments at the basin and sub-basin scale. Equipped with this new information, subject matter experts in DFO's core business were brought together to assess the risks of a changing climate on their ability to deliver on their respective mandates. The risk assessments, one for each of Canada's three oceans and another for inland waterways, were also used to strategically direct funds for research to better understand climate impacts and develop adaptation tools during the rest of the program period. Program managers from DFO collaborated with regional ACCASP scientists to ensure that the selection of research and adaptation tool projects were relevant to their needs by addressing their climate sensitive decisions. Figure 1 shows four major steps during the five-year program. Further information on ACCASP, its risk assessments, research, and adaptation tools, can be found at http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/oceanography-oceanographie/accasp/index-eng.html.

Fig. 1 Chart showing four major steps involved under ACCASP.

The papers presented in this special issue represent a small portion of the work that has been accomplished to date through DFO's climate adaptation program and showcase significant advances in the knowledge of climate trends and projections in Canadian waters.

Globally there has been more frequent and severe coastal flooding causing catastrophic loss of life and damage to property under a changing climate. The flooding is usually caused by extreme sea level as a combination of high storm surge and wave run-up associated with hurricanes and typhoons, as well as large astronomical tides. Nevertheless, it has been shown that the rise in mean sea level is mainly responsible for more frequent flooding in many parts of the world in recent decades (UNESCO/ICO, 2010). Han, Ma, Chen, Thomson, and Slangen (2015b) investigate mean relative sea level changes at coastal locations across Canada in the twentieth and twenty-first centuries. Xu, Savard, and Lefaivre (2015) present a data assimilative model for hindcast and forecast storm surges. Zhai et al. (2015) estimate sea level allowances for Atlantic Canada in the twenty-first century. Guo, Perrie, Long, Toulany, and Sheng (2015) study the impacts of climate change on the autumn wave climate in the North Atlantic.

Climate change will also impact marine operations and ecosystems by affecting marine winds, ocean temperature, salinity, and sea-ice extent among other factors. Loder and Wang (2015) describe trends and variability in sea surface temperature in the Northwest Atlantic. Loder, van der Baaren, and Yashayaev (2015) examine projections of surface air temperature, sea surface temperature, sea surface salinity, and mixed-layer depth in the Northwest Atlantic. Han, Colbourne, Pepin, and Xie (2015a) develop statistical projection methods, showing a rise in sea surface temperature and near-bottom temperature and a decrease in cold-intermediate-layer area, sea-ice extent, and iceberg numbers off eastern Canada. Perrie et al. (2015) present projections of changes in surface air temperature and surface wind in the Gulf of St. Lawrence. Peterson, Pettipas, and Rosing-Asvid (2015) study trends and variability in sea ice and icebergs off eastern Canada. Hamilton and Pittman (2015) describe sea-ice forecasts with an operational ocean observatory in the Canadian Arctic Archipelago.

Finally, we thank the authors for their contributions, the external reviewers for their valuable comments, the DFO ocean science managers for their support, and the editorial board of Atmosphere-Ocean for their help.

Présentation du numéro spécial sur le Programme des services d'adaptation aux changements climatiques en milieu aquatique* Rédacteur en chef, numéro spécial sur le PSACCMA : [email protected]

† Coordonnateur du PSACCMA

[Traduit par la rédaction] En novembre 2011, le ministre de l'Environnement a annoncé un investissement du gouvernement du Canada s’élevant à 148,8 millions de dollars, et ce, dans le cadre d'une initiative sur l'adaptation aux changements climatiques, un thème lié au programme de l'air pur du gouvernement. Pêches et Océans Canada (MPO) a reçu 16,5 millions de dollars pour un programme quinquennal : le Programme des services d'adaptation aux changements climatiques en milieu aquatique (PSACCMA), que dirige le Secteur des sciences des écosystèmes et des océans.

Le PSACCMA vise à intégrer les considérations relatives aux changements climatiques à la gestion des programmes et des politiques du MPO. Le programme d'adaptation, que gère à l’échelle nationale un secrétariat au sein du Secteur des sciences des écosystèmes et des océans à Ottawa, est appliqué à partir des organismes scientifiques régionaux du ministère. Le programme comporte trois volets principaux : i) la préparation d'une série d’évaluations des risques visant à déterminer les vulnérabilités associées aux changements climatiques; ii) des projets de recherche entrepris afin de comprendre les répercussions des changements climatiques; iii) la création d'outils fondés sur les sciences appliquées et qui permettraient d'adapter les résultats stratégiques du MPO.

Au cours des deux premières années du programme, des équipes de scientifiques ont dû produire une évaluation, fondée sur des preuves, de l’état futur des écosystèmes marins et d'eau douce, sur des échelles temporelles de dix et cinquante ans. Elles ont examiné le corpus scientifique, et des modèles climatologiques et des analyses de tendances ont servi à établir des projections. Ces projections fournissent les conditions de base à partir desquelles des équipes de scientifiques et d’économistes pouvaient mener des études d'impact et de vulnérabilité aux échelles d'un bassin ou d'un sous-bassin. À l'aide de ces nouvelles informations, les experts en matière de responsabilités fondamentales du MPO se sont réunis pour évaluer les risques que produiraient les changements climatiques sur leur capacité de mener à bien leur mandat respectif. Ces évaluations de risques, une pour chacun des trois océans du Canada et une autre pour les voies d'eau intérieures, ont aussi servi à distribuer stratégiquement des fonds de recherches. Ceux-ci serviront, durant le reste du programme, à améliorer notre compréhension des impacts du climat et à créer des outils d'adaptation. Les gestionnaires de programmes du MPO ont collaboré avec les scientifiques régionaux du PSACCMA, afin de veiller à ce que la sélection de projets de recherche et de création d'outils d'adaptation corresponde à leurs besoins, en tenant compte de leurs processus décisionnels liés au climat. La Fig. 1 montre quatre étapes majeures du programme quinquennal. De plus amples renseignements sur le PSACCMA, les évaluations de risques, la recherche et les outils d'adaptation se trouvent à l'adresse: http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/oceanography-oceanographie/accasp/index-fra.html.

Fig. 1 Quatre étapes majeures du PSACCMA.

Les articles qui figurent dans ce numéro spécial représentent une petite partie des travaux accomplis jusqu’à présent dans le cadre du programme d'adaptation au climat du MPO. Ils illustrent les progrès considérables réalisés quant aux projections et aux tendances du climat relativement aux eaux canadiennes.

À l’échelle de la planète, les inondations côtières frappent plus fréquemment et plus durement depuis que le climat change. Elles ont ainsi causé des décès et des dommages catastrophiques. L'inondation est généralement causée par un niveau extrême de la mer résultant d'une onde de tempête intense, combinée à des vagues associées à des ouragans et typhons, ainsi qu’à des grandes marées astronomiques. Néanmoins, il a été démontré que l’élévation du niveau moyen de la mer reste le principal responsable de la fréquence accrue des inondations, au cours des récentes décennies, dans de nombreuses parties du monde (UNESCO/IOC, 2010). Han, Ma, Chen, Thomson, and Slangen (2015b) examinent les changements relatifs du niveau moyen de la mer le long des littoraux canadiens pour les 20^e et 21^e siècles. Xu, Savard, and Lefaivre (2015) présentent un modèle d'assimilation des données menant à des prévisions et des prévisions a posteriori d'ondes de tempêtes. Zhai et coll. (2015) estiment les marges relatives au niveau de la mer pour le Canada atlantique au 21^e siècle. Guo, Perrie, Long, Toulany, and Sheng (2015) étudient les répercussions des changements climatiques sur la climatologie des vagues automnales dans l'Atlantique Nord.

Les changements climatiques influeront aussi sur les activités et les écosystèmes maritimes en perturbant les vents maritimes, la température et la salinité de l'océan, ainsi que l’étendue de la glace marine, entre autres facteurs. Loder et Wang (2015) décrivent les tendances et la variabilité de la température de la surface de la mer dans l'Atlantique du nord-ouest. Loder, van der Baaren, and Yashayaev (2015) examinent les projections de la température de l'air en surface, de la température de la surface de la mer, de la salinité à la surface de la mer et de la profondeur de la couche de mélange dans l'Atlantique du nord-ouest. Han, Colbourne, Pepin, and Xie (2015a) ont élaboré des méthodes de projection statistiques montrant une élévation de la température superficielle de la mer et de la température près du fond, ainsi qu'une diminution de la superficie de la couche intermédiaire froide, de l’étendue de la glace marine et du nombre d'icebergs au large de la côte est du Canada. Perrie et coll. (2015) présentent des projections de modification de la température de l'air en surface et des vents en surface dans le golfe du Saint-Laurent. Peterson, Pettipas, and Rosing-Asvid (2015) étudient les tendances et la variabilité de la glace marine et des icebergs au large de la côte est canadienne. Hamilton et Pittman (2015) décrivent les prévisions de glace de mer effectuée à l'aide d'un observatoire opérationnel océanique situé dans l'archipel arctique canadien.

Finalement, nous remercions les auteurs pour leur contribution, les réviseurs externes pour leurs commentaires pertinents, les gestionnaires en océanographie du MPO pour leur soutien et le comité de rédaction d’Atmosphere-Ocean pour leur aide.