Projet de recherche CG/DD1/13 (Action de recherche CG)
Contexte
Les 25 dernières années ont vu le développement de modèles tridimensionnels de la circulation générale de l'atmosphère et de l'océan (Global Circulation Models, GCM). Ces modèles tentent de représenter de manière complète les éléments de la physique du climat et montrent une réelle capacité à reproduire les principales caractéristiques de la circulation générale, tant dans l'atmosphère que dans l'océan. Toutefois, en raison de leur énorme besoin en ressources informatiques, les GCM ne permettent que de simuler l'évolution du climat sur quelques décennies voire siècles, au mieux un millénaire. Seuls des modèles plus simples et donc moins gourmands en temps calcul permettent de simuler les variations climatiques au cours de quelques dizaines de milliers d'années, ainsi que la variabilité climatique au cours de ces périodes.
Objectifs
L'objectif est de fournir des indications précises sur le climat et la variabilité climatique des deux mille prochaines années. La connaissance de l'histoire du climat et de certains facteurs influençant celui-ci, tels la concentration en CO2, la variabilité solaire ou les éruptions volcaniques, est bien meilleure pour les deux mille dernières années que pour n'importe quelle autre époque.
Toutefois, les deux derniers millénaires n'ont pas connu de climat drastiquement différent du climat actuel. Dès lors, afin d'étudier des situations climatiques extrêmes et leur variabilité, il est nécessaire de sélectionner d'autres périodes de référence en plus des deux derniers millénaires. Des intervalles centrés autour de 6, 11 et 21 kyr BP ont été retenus. MoBidiC (Modèle Bidimensionnel du Climat) est un modèle climatique, sectoriel à 2 dimensions. Il représente les principales composantes du système climatique (atmosphère, océan, glace de mer, calotte de glace) et leurs interactions avec une résolution de 5° en latitude.
L'amélioration et la validation du modèle constituent la première étape indispensable de cette recherche. On notera essentiellement le passage à un modèle global, l'inclusion d'un modèle dynamique des océans et d'une représentation thermodynamique de la glace de mer. Le modèle MoBidiC permet de simuler des situations climatiques "à l'équilibre" très variées, que ce soit le climat actuel, le climat du dernier maximum glaciaire ou des climats intermédiaires. Dès lors, un test d'évaluation du modèle consiste à comparer les résultats à l'équilibre de MoBidiC à ceux de simulations réalisées avec des modèles GCM.
Cet outil permet surtout de simuler l'évolution du climat au cours de quelques milliers d'années. La capacité du modèle à reproduire les variations climatiques du passé est testée en comparant les résultats des simulations aux observations. Il peut s'agir des enregistrements paléoclimatiques provenant de coraux, de cernes d'arbres, de carottes de glace, de sédiments marins ou continentaux, complétés par des données instrumentales et satellitaires pour les périodes plus récentes.
Enfin, ce modèle climatique est un outil simple et rapide pour la détection de comportements climatiques liés à des effets de seuil. En effet, il permet de réaliser un grand nombre d'expériences pour tester la réponse du système climatique à des variations faibles soit d'un forçage, soit d'un processus interne représenté dans le modèle. Il permet également d'étudier l'enchaînement des différents processus lors de changements climatiques.
Produits et résultats
Cette recherche fournit une information directe sur les climats présent, passé et futur. Le modèle climatique simule différentes variables globales (volume de glace, température, intensité de la circulation océanique par exemple) caractérisant le climat. L'analyse de l'évolution temporelle et spatiale de ces variables montre la variabilité climatique. La comparaison de différentes simulations permet de déterminer l'origine de cette variabilité. Des scénarios pour le futur permettront de montrer la gamme de changements du climat et de sa variabilité, en tenant compte ou non de l'effet anthropique.
Collaboration internationales
L'étude de la variabilité climatique à des échelles de temps de la saison au siècle s'inscrit également dans le cadre de nombreux efforts de recherche internationaux. Des programmes tels que PAGES (Past Global Changes, a core project of the International Geosphere-Biosphere Programme) et CLIVAR (Climate Variability and Predictability, a programme of the World Climate Research Programme ont pour but d'apporter une compréhension quantitative de la variabilité des climats de la Terre. Des enregistrements à haute résolution des variations climatiques à long terme deviennent disponibles et une reconstruction globale des paléoclimats est en cours de réalisation. Dès lors les comparaisons entre les reconstructions et les simulations permettent à la fois de donner une vision plus globale de la variabilité climatique et aussi d'apporter une interprétation plus fine des processus entrant en jeu dans cette variabilité.
Le programme de recherche PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project ) vise à étudier la capacité des modèles atmosphériques tridimensionnels à simuler des climats passés (6 kyrBP et 21 kyrBP) fort différents du climat actuel.
Les expériences réalisées dans le cadre de ce programme de recherche permettent d'évaluer les performances de MoBidiC face à des modèles de plus grande complexité. La version du modèle développée dans le cadre de ce projet de recherche est également utilisée pour les simulations IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) visant à déterminer l'impact climatique de différents scénarios de variations de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre.
