Comment un modèle de simulation climatique est construit ?

Introduction : Claude Lorius  s’exprime sur le climat futur

L’analyse du système climatique, réalisée à l’aide de modèles numériques, repose sur des mesures et des calculs faisant appel à des lois physiques, chimiques, biologiques connues. Assorties d’hypothèses portant sur l’évolution de la production des gaz à effet de serre, les projections issues de ces modèles dessinent des fourchettes d’évolution du système climatique au XXIe siècle.

Les scientifiques français impliqués dans ce travail, notamment au CNRS, au CEA et à Météo-France, ont été les premiers à rendre leur copie et viennent de dévoiler les grandes lignes de leurs résultats. Leurs nouveaux modèles prévoient notamment un réchauffement plus important en 2100 que les versions précédentes.

Simulations climatiques : changement de température de l’atmosphère 1880-2100

TP : utilisation d’un modèle de simulation

Les modèles climatiques s’appuient sur :

• la mise en équations des mécanismes essentiels qui agissent sur le système Terre ;
• des méthodes numériques de résolution.

Les résultats des modèles sont évalués par comparaison aux observations in situ et spatiales ainsi qu’à la connaissance des paléoclimats.

Ces modèles, nombreux et indépendants, réalisent des projections climatiques. Après avoir anticipé les évolutions des dernières décennies, ils estiment les variations climatiques globales et locales à venir sur des décennies ou des siècles.

L’analyse scientifique combinant observations, éléments théoriques et modélisations numériques permet aujourd’hui de conclure que l’augmentation de température moyenne depuis le début de l’ère industrielle est liée à l’activité humaine :

• CO2 produit par la combustion d’hydrocarbures, la déforestation, la production de ciment ;
• CH4 produit par les fuites de gaz naturel, la fermentation dans les décharges, certaines activités agricoles.

Les modèles s’accordent à prévoir, avec une forte probabilité d’occurrence, dans des fourchettes dépendant de la quantité émise de GES :

• une augmentation de 1,5 à 5°C de la température moyenne entre 2017 et la fin du XXIe siècle ;
• une élévation du niveau moyen des océans entre le début du XXIe siècle et 2100 pouvant atteindre le mètre ;
• des modifications des régimes de pluie et des événements climatiques extrêmes ;
• une acidification des océans ;
• un impact majeur sur les écosystèmes terrestres et marins.

Les affirmations suivant lesquelles un réchauffement climatique est en cours, qu’il est principalement causé par les gaz à effet de serre émis par les activités humaines, sont très largement partagées par les scientifiques. Néanmoins elles ne font pas l’unanimité. Des personnalités, généralement extérieures à la communauté des climatologues, doutent de l’impact des activités humaines sur le climat. 

Comment les scientifiques peuvent-ils prévoir le climat futur de la Terre ?

Quelles sont les limites de ces prévisions ?

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), IPCC en anglais, a pour premier objectif d’évaluer pour le compte de la communauté internationale l’information scientifique, technique et socio-économique relative au changement climatique, ses impacts et les différentes options pour l’atténuer ou s’y adapter.

Créé en 1988 par l’Organisation météorologique mondiale (OMM) et par le Programme des Nations unies pour l’environnement (PNUE), ouvert à tous leurs membres, il regroupe 170 pays. Le Giec s’appuie sur des  travaux scientifiques dans le domaine de l’évolution du climat réalisés par des météorologues, des océanographes, des glaciologues, des biogéochimistes, des astronomes, des hydrologues, des agronomes, des économistes, des géographes, des géologues et par des spécialistes de bien d’autres disciplines.

Le travail d’évaluation du GIEC s’apparente à celui d’une gigantesque revue scientifique internationale se traduisant par la publication d’une série de rapports tous les cinq à six ans : 1990, 1995, 2001, 2007, 2013 et 2018.

Les travaux des chercheurs au sein du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec)  paru en 2007 aboutissent à un consensus sur la réalité du réchauffement climatique au cours des cent dernières années et sur le fait que sa cause est très vraisemblablement – avec une probabilité supérieure à 90 % – et essentiellement due à une augmentation des gaz à effet de serre d’origine humaine.

Un site permet de visualiser des modélisations de climats sur 540 millions d’années .

• Mettre en évidence le rôle des différents paramètres de l’évolution climatique, en exploitant un logiciel de simulation de celle-ci, ou par la lecture de graphiques.
• Exploiter les résultats d’un modèle climatique pour expliquer des corrélations par des liens de
  cause à effet.

https://www.lmd.jussieup.fr/~crlmd/simclimat/

Comment se construit un modèle climatique ?

Comment sont construits les modèles utilisés pour modéliser le climat du futur ?

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