Conférences "Climat" au CNRM

Résumé des séminaires récents sur le thème "Climat" au CNRM

SEMINAIRE CNRM/GAME : "Les modèles de climat sont imparfaits : profitons en !" ou "De l’intérêt du nudging en point de grille pour comprendre les erreurs des modèles de circulation générale atmosphérique et la variabilité climatique" par Hervé Douville (CNRM/GMGEC) (et S. Bielli, M. Déqué, B. Pohl, D. Saint Martin) - 25 mai 2009 pdf

Résumé :

Alors que les modèles couplés océan-atmosphère sont aujourd’hui des outils incontournables pour la prévision climatique à longue échéance et les scénarios climatiques, la compréhension de la variabilité climatique passe encore largement par des simulations purement atmosphériques dans lesquelles on substitue au couplage océanique un forçage en températures de surface de la mer observées. Bien qu’elle soit critiquable du point de vue physique, cette méthode se justifie par la difficulté des modèles couplés à reproduire les principaux modes de variabilité climatique et les téléconnections associées. Aujourd’hui, la disponibilité de ré-analyses atmosphériques toujours plus fiables et couvrant des périodes toujours plus longues ouvre de nouveaux horizons, à la fois pour la compréhension des erreurs des modèles et celle de la variabilité climatique observée. Elle permet notamment d’imaginer de nouvelles expériences dans lesquelles l’atmosphère globale est guidée régionalement vers ces ré-analyses afin d’étudier l’influence de cette région sur le climat simulé et observé. Après avoir présenté la technique de guidage utilisée, nous fournirons trois illustrations de son utilisation. La première, réalisée dans le cadre du projet AMMA, porte sur la compréhension de la variabilité régionale sur l’Afrique de l’Ouest. La seconde, au coeur du projet ANR IRCAAM, concerne l’influence de la variabilité tropicale sur la variabilité extratropicale de l’hémisphère nord en été. La dernière, plus récente mais pour autant tout aussi intéressante, vise à étudier la contribution de la stratosphère à la variabilité troposphérique. Comme souvent, les résultats obtenus soulèvent autant de questions qu’ils apportent de réponses. L’outil mis en oeuvre permet notamment de travailler sur la question des interactions d’échelle et conduit naturellement son utilisateur à se rapprocher des communautés ayant l’habitude de travailler à des échelles spatio-temporelles plus fines que celles habituellement analysées dans les modèles de climat. Le séminaire n’a donc pas l’ambition de présenter un travail abouti, mais vise à illustrer les potentialités des simulations réalisées et surtout à susciter les réactions de ceux qui voudront bien prendre le temps de d’assister à ce séminaire.

SEMINAIRE CNRM/GAME : "L’oscillation de Madden-Julian : étude de la variabilité inter-événement et implication dans la mousson ouest-africaine" par Benjamin Pohl (CNRM/GMGEC) - 30 septembre 2008 pdf

Résumé :

L’Oscillation de Madden-Julian (MJO) est le mode de variabilité intrasaisonnière dominant dans la troposphère tropicale. Des études récentes montrent qu’elle est en réalité constituée d’une succession d’événements individuels, qui présentent une forte variabilité d’une occurrence à l’autre.

Il s’agit d’abord d’utiliser l’Analyse en Modes Locaux (LMA, Goulet et Duvel 2000), pour extraire chaque événement MJO individuellement. Une classification objective est ensuite appliquée à cet échantillon de modes MJO afin d’en décrire la variabilité de manière concise, avec un nombre restreint de classes. Cette tentative est la première pour essayer de décrire la variabilité inter-évènement de la MJO.

Dans un second temps, un zoom sur l’Afrique de l’Ouest est proposé. Une nouvelle fois, la LMA est utilisée pour extraire d’une part les modes MJO sur le bassin indo-pacifique, et analyser le signal convectif qui leur est associé sur l’Afrique de l’Ouest. Symétriquement, l’on extrait les perturbations convectives intrasaisonnières sur la région de mousson, et l’on explore le signal associé sur le bassin indo-pacifique. La comparaison entre ces deux séries d’évènement permet de confirmer que la MJO est impliquée dans une très large majorité des perturbations de la mousson ouest-africaine dans la gamme 20-120 jours.

SEMINAIRE CNRM/GAME : "Décomposition d’échelles spatiales dans le bilan d’humidité simulé par le modèle régional de climat canadien (MRCC) au dessus de l’Amérique du nord" par Soline Bielli (CNRM/GMGEC) - 4 avril 2008 pdf

Résumé :

L’eau joue un rôle primordial dans le système climatique de la terre ; une meilleure compréhension de son cycle est nécessaire pour une meilleure représentation des changements climatiques et pour améliorer le couplage avec un modèle hydrologique. Les objectifs de cette étude sont d’une part, de mieux comprendre le bilan d’eau atmosphérique en isolant les contributions des différentes échelles spatiales et d’autre part, d’étudier la valeur ajoutée d’un modèle régional de climat (MRC) par rapport à un modèle de circulation générale (GCM) ou à des analyses de grande échelle, c’est à dire de quantifier l’information supplémentaire fournie par un modèle à plus fine résolution. Plusieurs facteurs contribuent à la valeur ajoutée d’un modèle régional. Parmi les plus importants ont peut citer les conditions aux frontières latérales qui ont une rétroaction négative sur la valeur ajoutée, la discrétisation qui a une rétroaction positive, ou encore les interactions non linéaires entre les différentes échelles spatiales. C’est ce dernier point qui nous intéresse tout particulièrement. Dans cette optique, une méthode de décomposition d’échelle basée sur des transformées de Fourier discrètes en cosinus (DCT), qui permettent une décomposition spectrale sur un domaine à aire limitée, a été développée. Des résultats de cette décomposition spatiale seront présentés sur une simulation de 25 ans avec le modèle régional de climat Canadien (MRCC) au-dessus de l’Amérique du Nord et plus particulièrement pour les saisons d’hiver et d’été qui sont très différentes du fait de la nature plus convective des précipitations en été. Une attention toute particulière sera portée au terme de divergence du flux d’humidité. Les résultats montrent en particulier que la valeur ajoutée du MRCC réside principalement dans les interactions non-linéaires entre les grandes échelles (> 1000 km) et les petites échelles (

Séminaire CNRM/GAME :"Variabilité intrasaisonnière de la mousson asiatique : mécanismes atmosphériques et rôle du couplage océan-atmopshère " par Gilles BELLON (CNRM/GMGEC) - 4 mars 2008

Résumé :

Le principal mode de variabilité intrasaisonnière de la mousson asiatique consiste en une migration de la zone de convergence intertropicale de l’équateur à 20°N tous les 30 à 60 jours. Un modèle de complexité intermédiaire, qui s’avère capable simuler un analogue de ce mode, est utilisé pour comprendre ses principaux mécanismes. L’instabilité de la circulation moyenne de mousson et la sélection d’échelle semblent résulter de l’influence de la circulation moyenne barocline et des flux de surface. Le couplage océan-atmosphère a un rôle modulateur, avec une forte dominance des effets des vents en surface sur la température de surface de l’océan et la profondeur de la couche mélangée.

Séminaire CNRM/GAME :"Formation et devenir des masses d’eau en méditerranée nord -occitentale.Influence sur l’écosystème pélagique planctonique.Variabilité interannuelle et changement climatique " par Marine HERRMANN (Laboratoire d’Aérologie - Toulouse ) - 30 janvier 2008 pdf

Résumé :

L’objectif de ce travail est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen à l’aide de la modélisation. Nous nous intéressons d’abord à la circulation thermohaline méditerranéenne, en étudiant en particulier la formation et le devenir des masses d’eau en Méditerranée nord-occidentale. L’influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l’étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l’eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents jeux de données atmosphériques permet d’étudier l’influence de la résolution spatiale du forçage atmosphérique sur la modélisation de la convection profonde, et de souligner l’importance des extrêmes atmosphériques spatio-temporels. Les réponses de la formation d’eau dense sur le plateau du Golfe du Lion à la variabilité interannuelle atmosphérique et au changement climatique sont ensuite examinées. Les volumes d’eau dense formée sur le plateau, exportée, et cascadant vers le fond sont largement corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L’intensification de la stratification de la colonne d’eau entre le XXème et la fin du XXIème siècle provoque une forte diminution de ces volumes. L’influence des processus physiques sur l’écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d’un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. L’étude d’une année de référence permet de valider le modèle et d’en soulever les points faibles. Si les bilans de production présentent une faible variabilité interannuelle, l’exportation de carbone et le métabolisme net présentent une variabilité plus marquée. Enfin, l’augmentation de la température de la mer induite par le changement climatique provoque une augmentation de la production primaire d’ici la fin du XXIème siècle, qui s’accompagne d’une intensification de la boucle microbienne.

Séminaire CNRM/GAME :"Réponse au changement climatique de la circulation thermohaline en atlantique nord dans le modèle couplé global CNRM-CM3" par Virginie GUEMAS (GMGEC/UDC) - 23 novembre 2007pdf

Résumé :

La circulation thermohaline est une circulation océanique d’échelle globale contrôlée par les gradients de densité. Sa branche atlantique est responsable d’un important transport de chaleur vers le continent européen ayant un impact notable sur le climat. La plupart des modèles couplés globaux prévoient un ralentissement de la circulation thermohaline en Atlantique Nord dans les scénarios climatiques du 21ème siècle. Cependant, les mécanismes conduisant à ce ralentissement sont toujours source de débat. La troisième version du modèle couplé global océan-atmosphère-glace du CNRM a permis de produire des simulations de changement climatique dans le cadre du quatrième rapport du GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat). L’analyse de la simulation suivant un scénario intermédiaire de réchauffement (A1B) montre un ralentissement de la convection et de la circulation océanique méridienne au sud de l’Islande. Ce ralentissement est déclenché par l’adoucissement des eaux en Océan Arctique et l’augmentation du transport au détroit de Fram. Des mécanismes de rétroaction positive mettant en jeu des modifications de dynamique océanique et atmosphérique amplifient ce ralentissement.

Séminaire CNRM :"Les impacts économiques futurs du changement climatique sont-ils sous estimés ?" par Stéphane HALLEGATE - 3 juillet 2007 pdf

Résumé :

Les coûts économiques potentiels du changement climatique sont largement inconnus et seules quelques études ont cherché à les estimer. La plupart d’entre elles ont abouti à des impacts économiques de l’ordre de quelques pourcents du Produit Intérieur Brut pour des réchauffements de quelques degrés. Après un passage en revue rapide des ces études, des premiers papiers de Nordhaus en 1994 jusqu’à la Stern Review, ma présentation s’intéressera aux limites de ces travaux. Ces études ont en effet cependant négligé des mécanismes potentiellement importants, et ont souvent considéré un climat stabilisé. Or, les impacts doivent être évalués en termes d’adaptation des systèmes économiques à un climat en évolution rapide. Pour cela, il est important de tenir compte : (1) de l’interaction entre l’incertitude sur le climat futur et l’inertie de certains secteurs économiques ; (2) des contraintes économiques de court terme, qui sont centrales dans la réponse de l’économie à des chocs, climatiques ou autres. Finalement, les impacts du changement climatique ne peuvent être estimés en supposant que les sociétés seront parfaitement capables de gérer les nouveaux risques créés par le changement climatique, de nombreuses expériences passées en montrant la difficulté. Les mécanismes évoqués ici suggèrent que l’incertitude sur les dommages du changement climatique est encore plus importante que ce qui est communément admis, et qu’il est urgent d’accentuer nos efforts de recherche sur ce thème.

Stéphane Hallegatte :Centre International de Recherche sur l’Environnement et le Développement ; Ecole Nationale de la Météorologie.

2 Séminaires thésards CNRM - 31 mai 2007 :

"Influence des SST sur la mousson africaine à l’échelle interannuelle" par Mathieu JOLY – GMGEC/UDC en salle de conférences du CNRM :

Résumé : Au cours du 20e siècle, les précipitations de mousson au Sahel ont connu de fortes fluctuations :
 d’échelle multidécennale : par exemple l’opposition entre période humide (1950-70) et période sèche (1970-90)
 - d’échelle interannuelle : alternance d’années plus sèches ou plus humides. Dans cette présentation, nous nous intéresserons à l’influence des températures de surface de l’océan (SST) sur la variabilité interannuelle de la mousson. Nous évoquerons les difficultés des modèles couplés IPCC-AR4 à représenter ces téléconnexions, puis nous présenterons différentes expériences de sensibilité réalisées à l’aide du modèle ARPEGE-climat du CNRM. Par une analyse en composites pour des années choisies dans la période 1960-2000, nous mettrons en évidence un retard du modèle dans sa réponse atmosphérique aux évènements ENSO (El Nino - Southern Oscillation). Finalement, des perspectives envisagées pour ce travail de thèse seront présentées.

"Détection de changement climatique sur des variables liées au cycle de l’eau" par Aurélien Ribes – GMGEC : pdf

Résumé : L’élaboration de jeux d’observations homogénéisées sur l’ensemble du XX° siècle, ainsi que la réalisation de scénarios climatiques, ont rendu possible la réalisation d’études de détection des changements climatiques en France. Le III° rapport du GIEC définit la détection comme la démonstration qu’un changement observé est significativement différent (d’un point de vue statistique) de ce qu’il pourrait être du simple fait de la variabilité interne. Le travail s’est dans un premier temps concentré sur la mise en évidence d’un signal d’origine anthropique sur les précipitations hivernales en France. Les liens entre ce signal et la circulation de grande échelle ont ensuite été étudiés. Notamment, la variabilité des fréquences d’occurrence des principaux régimes de grande échelle sur la zone Atlantique-Nord Europe ne permet pas d’expliquer le changement observé. Enfin, quelques perspectives seront données concernant, d’une part, la méthodologie des études de détection et, d’autre part, l’application à des des données hydrologiques

Séminaire CNRM : "Quelques expériences de descente d’échelle dynamique en mode parfait", par M. Déqué - GMGEC/EAC- 22 mai 2007 pdf

Résumé : La disponibilité du tout nouveau calculateur tori de décembre 2006 à février 2007 a permis de lancer de expériences numériques académiques coûteuses et non contractuelles dans les divers engagement du GMGEC.Le point de départ est une simulation d’ARPEGE à haute résolution uniforme (50 km), que l’on considérera comme la réalité à reproduire. Deux simulation d’ARPEGE étiré "conduites" (expression empruntée au LMD pour désigner une relaxation globale en dehors d’une fenêtre dans sa zone de haute résolution) par cette simulation tentent de reproduire son comportement sur l’Europe. Deux simulations d’ALADIN tentent de faire de même. Après un rappel historique sur la simulation climatique à haute résolution au CNRM (et une mention de ce qui se fait ailleurs), nous examinerons les quatre expériences et la simulation de référence afin de désigner la meilleur méthode de descente d’échelle numérique. Ce genre d’expérience est baptisé "Big Brother" chez nos cousins d’outre Atlantique.Nous examinerons également comment ARPEGE étiré répond à un scénario A2 quand on déplace son pôle d’étirement ou quand on change le facteur d’étirement, en prenant comme référence la réponse du modèle à haute résolution.

Conférence de Serge Planton au CIC : Les bases scientifiques du changement climatique - 29 mars 2007 pdf

Résumé : Le 2 février dernier, le GIEC ("Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat") a publié le premier volet de son 4ème rapport portant sur les bases scientifiques du changement climatique.Nous passerons en revue les principales conclusions de ce nouveau rapport en replaçant les nouveaux résultats dans la perspective des recherches menées sur le sujet et en faisant référence à quelques questions scientifiques qui ont fait ou font encore débat.

Séminaire CNRM : "Réponse du cycle hydrologique aux forçages anthropiques : Qu’avons nous appris des simulations GIEC AR4 et que proposer pour réduire les incertitudes ?" par Hervé Douville - GMGEC/UDC - 7 décembre 2006

Résumé : Le CNRM/GMGEC a doublement contribué au 4ème rapport d’évaluation du GIEC qui sera publié en 2007 sur la question du changement climatique lié aux effets anthropiques. Une première contribution a consisté à participer à l’effort de modélisation international visant à interpréter les évolutions constatées du climat au 20ème siècle et à produire des scénarios d’évolution du climat au 21ème siècle et au-delà. Une seconde contribution a consisté à analyser les résultats des modèles français et de leurs homologues internationaux au travers du projet national ESCRIME et de projets thématiques directement soumis au GIEC. Ces analyses confirment les principales conclusions publiées dans le 3ème rapport (2001), mais elles fournissent surtout un matériau d’une richesse inégalée pour dresser la liste des incertitudes qui subsistent dans les scénarios climatiques et pour en comprendre les origines. L’objectif du séminaire est de présenter une synthèse des principales études sur la réponse du cycle hydrologique aux forçages anthropiques, de souligner les incertitudes majeures qui résistent au progrès de la modélisation au travers d’une analyse comparée des scénarios A2 obtenus avec 14 des 20 modèles ayant participé aux simulations GIEC AR4, et de proposer des pistes de réflexion pour contraindre la réponse des modèles en utilisant les observations disponibles. Ce sera également l’occasion d’identifier certains défis scientifiques importants concernant notamment la modélisation des surfaces continentales ou la variabilité de la mousson Africaine. Ce séminaire s’inscrit dans le cadre plus large de la communication surla question du changement climatique. D’autres communications sur ce thème permettront de prolonger cette démarche.

Séminaire CNRM : "Changement climatique dans les hautes latitudes : avons-nous progressé suite aux simulations climatiques du 4ème rapport du GIEC ?" par David SALAS - GMGEC/UDC - 30 novembre 2006 pdf

Résumé : Le CNRM/GMGEC s’est récemment impliqué dans la réalisation et l’analyse de simulations climatiques demandées par le GIEC en vue de la publication de son 4ème rapport d’évaluation devant paraître en 2007. A travers le projet ESCRIME cet important effort s’est doublé d’une synthèse des travaux réalisés au sein de la communauté scientifique nationale de recherche sur le climat à partir de ces simulations climatiques. Le premier objectif de ce séminaire est de donner un aperçu des études réalisées dans le cadre d’ESCRIME et du GIEC qui concernent plus spécialement la variabilité du climat des régions polaires, son évolution dans le cadre du changement climatique, et ses liens avec le climat des régions tempérées (notamment via la circulation thermohaline). Le second objectif du séminaire est d’aborder la question de la part des incertitudes sur les projections climatiques liée aux modèles, particulièrement dans le cas de la cryosphère, et de proposer quelques pistes pour tenter de les réduire. Ce séminaire s’inscrit dans le cadre plus large de la communication sur la question du changement climatique. D’autres communications sur ce thème permettront de prolonger cette démarche