Simulations climatiques pour le prochain rapport du GIEC

La douzième session du Groupe de recherche sur les modèles couplés (WGCM, Working group on coupled modelling) du Programme mondial de recherche sur le climat (WCRP, World climate research programme) ( 1 ) s'est tenue à l'École normale supérieure de Paris du 22 au 24 septembre 2008. Elle a réuni une cinquantaine d'experts internationaux représentant 19 groupes de modélisation de par le monde. La communauté française y était bien représentée avec la présence de chercheurs de l'IPSL et de Météo France.

Le principal objectif de cette session était de définir les simulations climatiques qui seront réalisées dans le cadre du Projet d'intercomparaison de modèles climatiques CMIP-5 (Coupled Model Intercomparison Project) qui vise à :

• évaluer les modèles de climat ;
• interpréter les changements climatiques récents ;
• simuler les changements climatiques futurs ;
• comprendre les changements climatiques simulés et leurs différences en fonction des modèles.

Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet constitueront l'un des principaux supports du 5e rapport du GIEC qui devrait paraître début 2013. Pour respecter cette échéance, les simulations devront être terminées fin 2010 afin de laisser du temps pour les analyses et les intercomparaisons et il était donc urgent d'en définir le protocole expérimental.

Plusieurs types de simulations ont été retenus.

Sont prévues naturellement les simulations désormais classiques d'évolution du climat d'une part au cours du XXe siècle et d'autre part au cours du XXIe siècle selon différents scénarios socio-économiques d'émission de CO2 (c'est-à-dire en réponse à un forçage de la concentration en CO2), mais aussi selon un scénario idéalisé ( 2 ). Ces projections climatiques à long terme apportent une information globale sur l'évolution future du climat et sont de ce fait un outil d'aide à la décision pour la société civile en matière de mitigation du changement climatique pour ce qui concerne notamment les émissions de CO2.

Des simulations nouvelles sont également programmées :

• des projections d'évolution du climat à l'échelle de 30 ans
  Pour obtenir des résultats à plus haute résolution, qui sont très coûteux en temps de calcul, il est nécessaire de réduire la portée temporelle des simulations ; ces simulations à court terme permettront d'obtenir des informations plus précises du point de vue de la régionalisation des projections climatiques et d'offrir ainsi à la société un outil d'aide à l'adaptation au réchauffement climatique. Certaines utiliseront un modèle couplé océan-atmosphère et seront initialisées à partir d'états réalistes de l'océan afin d'étudier la prédictibilité du climat à l'échelle décennale c'est-à-dire sa dépendance aux conditions initiales. D'autres seront initialisées avec les sorties des simulations climatiques standards, mais utiliseront des modèles atmosphériques à plus haute résolution, notamment pour la prédiction de phénomènes extrêmes, et/ou des modèles atmosphériques plus complexes, comme des modèles incluant une représentation plus détaillée de la chimie atmosphérique pour l'étude de l'évolution de la qualité de l'air ou du trou d'ozone stratosphérique.
• des simulations couplées climat-carbone
  Parce qu'elles tiennent compte des échanges de carbone entre l'atmosphère, les océans et les surface continentales, et donc des effets de rétroaction entre climat et cycle du carbone, ces simulations permettent d'étudier l'impact climatique de l'augmentation anthropique des émissions, et non plus de la concentration atmosphérique, des gaz à effet de serre.
• des simulations idéalisées avec des aqua-planètes
  Dans ce type de simulation, le modèle de planète utilisé est une planète sans continent (donc sans mousson), ni glace de mer, ni variation saisonnière de l'insolation... afin d'étudier dans un cadre simplifié comment les modèles prédisent la réponse des nuages et des précipitations à un réchauffement global et in fine pourquoi ils ne prédisent pas tous la même chose en réponse à une même perturbation.

Pour certaines de ces simulations, le groupe d'experts recommande fortement d'utiliser dans les modèles des simulateurs d'observations satellitaires afin de diagnostiquer ce que mesureraient les satellites géostationnaires et les satellites CALIPSO et CloudSat de l'A-Train s'ils observaient une atmosphère similaire à celle simulée par les modèles, et ainsi de pouvoir comparer de façon cohérente les simulations aux observations spatiales.

Enfin, les équipes de modélisation climatique sont encouragées à participer à d'autres projets d'intercomparaison soutenus par WGCM, notamment ceux orientés vers l'étude des paléoclimats (PMIP, Paleoclimate Modelling Intercomparison Project), des nuages et de leur rôle dans le climat (CFMIP, Cloud Feedback Model Intercomparison Project) ou des couplages entre le climat et le cycle du carbone (C4MIP, Coupled Carbon Cycle Climate Model Intercomparison Project).

Notes :

1. Sous l'égide du Conseil international pour la science (ICSU), de l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et de la Commission océanographique intergouvernementale (COI) de l'Unesco, le WCRP a pour objectif d'accroître les connaissances scientifiques fondamentales relatives au système climatique physique et aux processus climatiques, en vue de déterminer le degré de prévisibilité du climat et l'étendue de l'influence de l'homme sur le climat.
2. Ce scénario idéalisé est un scénario prévoyant une évolution non réaliste mais suffisamment simple de la concentration en CO2 atmosphérique pour aider à une meilleure compréhension de la réponse du système climatique.

Pour en savoir plus :
Rapports et présentations données lors des journées du WGCM


Contacts :
Sandrine Bony , co-chair WGCM, LMD / IPSL, Tél. : 01 44 27 50 14
Jean-Louis Dufresne , LMD / IPSL, Tél. : 01 44 27 50 14