Modélisation du réchauffement de la planète

Le développement économique et les rejets dans l’atmosphère de divers composés chimiques produits par l’activité industrielle ou agricole ont produit un accroissement des aérosols et de divers gaz minoritaires depuis le début de la révolution industrielle. Le principal de ces gaz est le gaz carbonique, mais le méthane , l’ozone, ou les chlorofluorocarbures (CFC) ont vu également leur concentration augmenter rapidement depuis un siècle.

Ces gaz ont une influence importante sur les échanges d’énergie dans l’atmosphère, car leurs molécules absorbent le rayonnement infrarouge émis par notre planète, ce qui tend à freiner le refroidissement en surface. C’est ce phénomène que l’on appelle « effet de serre ». La poursuite du développement économique devant conduire à un accroissement de cet effet de serre au cours du 21-ème siècle, il est nécessaire de prévoir les conséquences climatiques de telles modifications dans l’équilibre radiatif de notre planète.

A une telle échelle de temps il est indispensable de prendre en compte non seulement la réponse de l’atmosphère, mais aussi celle des océans, des surfaces continentales et de la banquise. La méthode pour réaliser de tels scénarios climatiques consiste à coupler des modèles numériques représentant ces diverses composantes du système climatique, c’est à dire de leur permettre d’échanger à travers leurs frontières les informations dont chacun a besoin pour calculer sa propre évolution.

En spécifiant à ces modèles l’évolution de la concentration de ces gaz selon les observations jusqu’à l’époque actuelle, et selon diverses projections économiques dépendant des options choisies pour le contrôle et la limitation de leur rejets futurs, on peut réaliser des scénarios climatiques pour simuler l’évolution possible du climat au cours du prochain siècle. Une simulation utilisant un scénario d’évolution modérée des rejets, a été réalisée à l’aide du modèle Arpège-Climat de Météo-France couplé au modèle de circulation océanique OPAG (modèle du LODYC) et à un modèle de banquise.

Ce scénario prévoit un réchauffement croissant des températures en surface au cours du 21-ème siècle en réponse à l’augmentation des gaz à effet de serre (figure 1). Ce réchauffement ne serait pas distribué de façon uniforme à la surface du globe, mais serait amplifié dans certaines régions, notamment en hiver dans les régions polaires (figure 2). Les résultats de tels scénarios climatiques peuvent être utiles pour étudier les conséquences environnementales du changement climatique. Cependant, même si ces scénarios fournissent des données quantitatives sur les variations climatiques possible, il ne faut pas perdre de vue que de nombreuses incertitudes demeurent, en raison des connaissances encore insuffisantes sur certains processus pris en compte par les modèles actuels, notamment dans le domaine de la physique des nuages, et de leur résolution encore relativement grossière (maille de 300 km). Il est donc important de poursuivre le développement des modèles de climat, et d’en utiliser plusieurs afin d’estimer l’incertitude des projections climatiques.

Figure 1 : Evolution des anomalies de température annuelle moyenne à la surface du globe (écart en degrés des températures annuelles par rapport à une climatologie moyenne calculée sur les 30 années 1961-1990). Les point bleus représentent les températures globales observées sur la période 1856-1999 d’après les données de Jones et al.(2000) ( http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/te...).

Les points oranges représentent les températures calculées par le modèle couplé Arpege-Climat/OPAG dans une simulation sur la période 1950-2100 en utilisant l’augmentation des concentrations des gaz à effet de serre prévus par le scénario B2 du GIEC.

Figure 2 : Répartition géographique du changement des température en surface simulées pour la période 2070-2099 par rapport à celles de 1961-1990, en hiver (moyenne sur Décembre-Janvier-Février en haut)et en été (moyenne Juin-Juillet-Aout en bas). L’échelle de couleur indique le réchauffement en degrés.

Références : Jones, P.D., D.E. Parker, T.J. Osborn, and K.R. Briffa. 2000. Global and hemispheric temperature anomalies—land and marine instrumental records. In Trends : A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, ak Ridge, Tenn., U.S.A. lien