Une nouvelle génération de modèles climatiques a vu son émergence rapide au cours des dernières années. Ces modèles opèrent à l’échelle kilométrique globale et peuvent résoudre la convection profonde sans paramétrisation. La capacité à résoudre les circulations globales à l’échelle kilométrique ainsi qu’à méso-échelle avec des conditions aux limites réalistes ouvre la voie à des résultats sans précédent pour l’étude des orages et autres formations convectives organisées à grande échelle.

Dans cette présentation, je montrerai de tels résultats obtenus avec le modèle X-SHiELD à 3.25 km global développé au Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL). Les simulations présentées sont des simulations longues (>1 an) de changement climatique forcées par la température de surface de l’océan et par le CO₂. De telles simulations de changement climatique à l’échelle kilométrique sont parmi les premières existantes.

Dans un premier temps, j’illustrerai comment le modèle peut être utilisé pour interpréter les observations à haute résolution. En comparant les simulations du modèle aux changements observés par le radar spatial CloudSat avec la variabilité interannuelle, je montrerai qu’un signal climatique peut être identifié dans la réponse des contenus en glace atmosphérique au réchauffement de surface. Ce signal traduit des réponses différenciées à l’échelle kilométrique et à méso-échelle interprétables en termes d’augmentation de l’énergie potentielle convective et de diminution conjointe de la circulation méso-échelle dans une atmosphère plus chaude.

Dans un deuxième temps, je montrerai ce que l’échelle kilométrique globale nous enseigne de l’énergétique des orages et de leur intensification avec le réchauffement climatique. Je m’intéresserai en particulier à l’énergie considérable mise en œuvre par la convection pour soulever l’eau dans le champ de gravité et montrerai que cette énergie, par ailleurs dissipée par friction lors de la précipitation, régule la production d’énergie cinétique dans les orages. Je montrerai que le modèle prévoit une augmentation rapide de l’énergie dissipée avec le réchauffement de surface, notamment au cœur des orages.

Ces résultats indiquent que le soulèvement de l’eau se comporte comme un frein à l’intensification des orages et que ce frein devrait maintenir son efficacité dans une atmosphère plus chaude. Pour finir, je montrerai que si le modèle prévoit une augmentation de la production d’énergie cinétique à l’échelle kilométrique, il indique en revanche des diminutions futures de la production à méso-échelle et à grande échelle.

Lieu
École normale supérieure – PSL
24 rue Lhomond
Aile Erasme – Salle serre – E509
Accès par la cage d’escalier D