Journée de travail IPSL-CIRED

22/05/2025 09:30

Une expédition pour décrypter le cycle de l’eau en Antarctique

16/05/2025 12:30

Forum International de la Météo et du Climat 2025 / Journées pédagogiques et grand public

15/05/2025 09:30

Laser-based mass spectrometry in the planetary sciences: convergence of emerging priorities and enabling technologies

17/06/2025 11:30

Séminaire du LATMOS.

Big Data Assimilation Revolutionizing Numerical Weather Prediction Using Fugaku

13/06/2025 14:00

Séminaire du LMD.

Simulated climatologies of Northern Hemisphere blocking and storm tracks in AGCMs

12/06/2025 14:30

Séminaire du LMD à l’ENS.

Rétroactions des eaux souterraines et de l'irrigation sur le climat passé et futur

22/03/2023 15:00

Les flux terrestres jouent un rôle important dans le cycle de l’eau et dans l’évolution du climat à différentes échelles de temps. Il est intéressant de noter le contrôle que l’humidité du sol peut exercer sur l’évapotranspiration, puisqu’une anomalie de la première peut induire une perturbation sur la seconde. Cela produit des changements dans l’évolution saisonnière et à long terme des variables climatiques telles que les précipitations et la température. Le couplage entre l’humidité du sol et l’évapotranspiration et ses effets sur le climat ont conduit à se pencher sur les éléments du paysage qui ont un certain effet sur l’humidité du sol. Cette thèse se concentre sur deux d’entre elles : les écoulements descendants des pentes (de surface et souterrains) causés par la topographie d’origine naturelle et les transferts d’eau pour les activités d’irrigation d’origine humaine.

L’un des outils d’étude du climat est l’utilisation de modèles de circulation générale, qui couple un modèle atmosphérique et un modèle de surface terrestre. Les modèles de surface, bien que de plus en plus complexes, ont une représentation limitée ou nulle de l’effet de la topographie sur les flux de surface terrestre et des effets anthropiques sur les ressources en eau. L’objectif de cette thèse est de comprendre l’effet de chaque élément du paysage sur les flux terrestres et sur le climat actuel et futur, en utilisant le modèle de surface terrestre ORCHIDEE, qui fait partie du modèle climatique IPSL.

La première partie de cette thèse utilise une représentation simple des écoulements des pentes dans ORCHIDEE. La maille est divisée en une zone haute et une zone basse pour représenter la topographie, cette dernière étant potentiellement plus humide. LMDZOR, qui couple ORCHIDEE à LMDZ (le modèle atmosphérique de l’IPSL) a été utilisé pour effectuer deux simulations à long terme (entre 1980 et 2100) sous changement climatique, avec et sans écoulement de pente. Les résultats montrent une augmentation de l’humidité du sol et de l’évapotranspiration, une légère augmentation des précipitations et une baisse de la température de l’air. Dans le cadre du changement climatique, les écoulements de pente atténuent une partie des diminutions de l’humidité du sol, de l’évapotranspiration et des précipitations liés au changement climatique, et diminuent légèrement le réchauffement.

La deuxième partie présente un schéma d’irrigation inclus dans ORCHIDEE, pour une utilisation à l’échelle mondiale. La demande en eau est calculée à partir du déficit hydrique du sol et de la surface irriguée. L’approvisionnement dépend des réservoirs naturels sous deux contraintes : un volume laissé disponible pour les écosystèmes (flux écologique) et une répartition de l’eau en fonction des infrastructures locales existantes. Le nouveau schéma a été testé en mode offline (forcé avec les données météorologiques). La comparaison avec les données observées montre que l’inclusion de l’irrigation diminue les biais négatifs de modélisation pour l’évapotranspiration mais augmente les biais positifs pour l’indice de surface foliaire (sauf dans les zones d’irrigation intensive où le biais négatif de l’indice diminue). De même, l’irrigation diminue le débit des grands fleuves, mais cela ne conduit pas à une meilleure représentation de la dynamique du débit par rapport aux observations.

Les résultats montrent que les éléments du paysage augmentent certains flux des bilans hydriques et énergétiques et, pour les écoulements de pente, atténuent une partie des diminutions dues au changement climatique. Dans le cas de l’irrigation, des simulations onlines sont nécessaires pour connaître son effet sur l’évolution des variables hydroclimatiques dans le cadre du changement climatique. De plus, il est nécessaire de considérer les effets conjoints des deux éléments du paysage, ce qui demande d’inclure les flux de pente et l’irrigation dans une nouvelle version d’ORCHIDEE.

Impacts d'une déstabilisation des calottes polaires sur le climat et les maladies vectorielles au XXIème siècle

17/03/2023 10:00

Les moustiques, vecteurs majeurs de maladies, sont sensibles aux précipitations nécessaires au développement de leurs stades immatures aquatiques, et aux températures qui conditionnent leur cycle de vie. Le changement climatique impacte la transmission des maladies vectorielles, telles que le paludisme, première maladie parasitaire mondiale, et la Fièvre de la Vallée du Rift (FVR), zoonose décimant les troupeaux, entraînant un risque sanitaire et causant des pertes économiques en Afrique.

Les rapports du Groupe Intergouvernemental d’Experts du Climat (GIEC) présentent des projections climatiques pour le XXIème siècle avec différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre standards appelés « Representative Concentration Pathway » (RCP). Ceux-ci démontrent que d’ici 2080, avec le scénario RCP8.5, le risque de transmission du paludisme est estimé à la baisse dans la région du Sahel et à la hausse sur les plateaux est-africains, suite à l’augmentation des températures. Par ailleurs, les paléoclimats indiquent que la fonte des calottes de glace peut induire des changements climatiques abrupts. Cependant, les projections standards du GIEC ne considèrent pas une potentielle déstabilisation de ces calottes. L’Antarctique et le Groenland sont pourtant vulnérables aux dérèglements climatiques et une fonte rapide de ces calottes, même partielle, provoquerait des changements climatiques majeurs même en régions tropicales. Aucune étude n’avait jusque-là quantifié l’impact d’une fonte même partielle de celles-ci sur la distribution des moussons et sur le risque de transmission du paludisme et de la FVR en Afrique.

Ce travail repose sur des simulations numériques du climat futur réalisées à partir du modèle climatique global couplé IPSL-CM5A-LR avec pour forçage radiatif le scénario RCP8.5. Des simulations de relâchement d’eau douce correspondant à la fonte accélérée et partielle des calottes polaires ont été réalisées avec différentes hypothèses de fonte :

• pour le Groenland, un flux d’eau douce équivalent à une augmentation globale du niveau marin de 0.5, 1, 1.5 et 3m est libéré en Atlantique Nord ;
• pour l’Antarctique, une quantité d’eau douce équivalente à une hausse globale du niveau des mers de 3m (fonte de tout l’Antarctique de l’Ouest) est relâchée au large de sa région Ouest.

Ces apports d’eau douce ont lieu de 2020 à 2070, en flux continu.

Cette étude a démontré que les impacts, océaniques et atmosphériques, liés à la fonte du Groenland sont plus forts sur le climat global, particulièrement sur les systèmes de mousson en Afrique, que ceux liés à la fonte de tout l’Ouest Antarctique, ce qui est certainement dû au courant circumpolaire. Par la suite, seuls les scénarios considérant une fonte partielle du Groenland ont été utilisés pour étudier leurs impacts potentiels sur le paludisme. Les températures et précipitations simulées et/ou observées permettent de piloter des modèles mathématiques du risque de transmission. Cinq modèles mathématiques de paludisme ont été utilisés. Une fonte accélérée du Groenland induit un décalage des zones de mousson américaines et africaines vers le sud. Le risque de paludisme augmente dans le sud de l’Afrique, diminue au Sahel et augmente modérément sur les plateaux d’Afrique de l’Est. Pour l’étude de la FVR, le modèle Liverpool Rift Valley Fever (LVRF) a été validé par pays en comparant les simulations, obtenues à partir des températures et précipitations journalières issues des réanalyses climatiques, avec différents jeux de données. Puis, un travail exploratoire a permis de déterminer une corrélation entre le risque de transmission simulé et les principaux modes de variabilité climatique régionaux (ENSO et DMI). Les résultats montrent que le modèle reproduit correctement les épidémies de FVR au Kenya, Somalie et Zambie, et plus modérément au Sénégal et en Mauritanie. Une augmentation du risque de FVR est montrée sur les zones épidémiques d’Afrique de l’Est lors du phénomène El Niño.