Qu’est-ce qu’une simulation scénario climatique ?

Pour réaliser des simulations climatiques du futur, il faut disposer d’un modèle climatique qui intègre les composantes nécessaires à la représentation du climat et des rétro-actions qui peuvent survenir. Un tel modèle est au moins constitué d’un modèle atmosphérique et d’un modèle océanique mais d’autres composantes peuvent être utiles suivant la durée de simulation réalisée. Au CNRM-GAME, le modèle CNRM-CM est développé pour réaliser des scénario sur le 21ème siècle.

Il faut aussi faire des hypothèses sur l’évolution future des "forçages" externes au système modélisé. Ces forçages sont constitués des gaz à effet de serre et autres paticules (aérosols) ayant un impact sur le climat mais aussi du rayonnement solaire incident au sommet de l’atmosphère. Concernant les gaz à effet de serre et les aérosols, leur évolution future est fortement liée aux activités humaines et reste très incertaine. Afin de prendre en compte ces incertitudes, différents scénarios d’émissions de ces particules sont proposés par des économistes et les modèles sont utilisées pour simuler l’évolution du climat suivant ces différents scénario d’émission. Les figures suivantes illustrent l’évolution de la concentration en dioxide de carbone pour différents scénario proposés dans le processus GIEC.

Evolution de la concentration atmosphérique de CO2 (en ppm) pour différents scénario (et celle qui a été observée au XXème siècle en noir), ceux utilisés pour les phases 3 et 4 du GIEC (figure 1), ceux proposés pour la phase 5 du GIEC (figure 2)

 CNRM-CM et le GIEC

Le modèle CNRM-CM3 fait partie des 25 modèles globaux de climat qui ont fait des simulations pour l’exercice GIEC-4. Les données produites par tous ces modèles sont disponibles sur le serveur de données du GIEC et ont été utilisées par de nombreux chercheurs pour réaliser des études dans de multiples domaines. C’est sur l’ensemble de ces études que s’appuie le GIEC pour produire son rapport. Les simulations produites par CNRM-CM3 ont ainsi été utilisées dans plus de 400 articles publiés dans des revues internationales.

Le prochain rapport du GIEC (5ème) est prévu pour 2013-2014 mais les simulations scénario sur lesquelles s’appuient le rapport doivent être réalisées en 2010-2011. Au CNRM, les simulations de la phase 5 sont en cours de production et seront disponibles courant 2011.

 Quelques résultats de simulations scénario réalisées avec CNRM-CM3 pour la phase 4 du GIEC (2007)

Evolution de la température à 2 mètres em moyenne annuelle globale simulée par CNRM-CM3 pour le 20ème siècle et différents scénario IPCC4

Changement moyen de température de surface (°C) simulé entre la période 2070-2099 de chaque scénario et la période 1970-1999.

Changement moyen de précipitation (mm.j-1) simulé entre la période 2070-2099 de chaque scénario et la période 1970-1999.

Comme avec la plupart des autres modèles IPCC, ces scénario montrent que l’augmentation de la concentration en gaz à effet de serre induit un réchauffement de la surface terrestre. Ce réchauffement est plus intense aux pôles qu’à l’équateur. De même, il est plus marqué sur les continents que sur les océans. Les changements de précipitation varient d’une région à l’autre et les différents modèles ne simulent pas toujours le même impact sur une région donnée. D’une manière générale, compte-tenu des incertitudes liées à la modélisation, il convient de s’appuyer sur les résultats de plusieurs modèles pour parvenir à des conclusions robutes. A cet effet, le rapport du groupe 1 du GIEC est un résumé de l’état de l’art en matière de scénario climatiques globaux.

Au CNRM, les scénario climatiques sont plus particulièrement étudiés autour des thèmes suivants :
– climats de mousson (mousson africaine en particulier cf programme AMMA)
– étude des extrêmes
– détection/attribution
– rétroactions des surfaces continentales
– étude des cyclones tropicaux
– glace de mer
– chimie stratosphérique (ozone)

Ils sont aussi utilisés comme forçage pour réaliser des simulations régionales, ainsi que pour des études d’impacts du changement climatique.