Quels sont les différents types de modèles climatiques ?

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La modélisation du climat

P.52-53

L’anticipation du climat futur est un enjeu majeur. Aujourd’hui, avec des moyens technologiques avancés et des connaissances, les scientifiques sont capables de modéliser le fonctionnement du système climatique et de prévoir son évolution sur plusieurs décennies.

➜ Comment la communauté scientifique peut-elle modéliser le climat ?

Construction d’un modèle climatique

Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité. Un modèle climatique vise ainsi à représenter le climat et son évolution. Comme le climat est complexe, les modèles climatiques peuvent prendre en compte un nombre fixé de variables et donc se rapprocher plus ou moins de la réalité. Mais la prise en compte d’un grand nombre de phénomènes rallonge le temps de calcul.
Les modèles climatiques sont ensuite testés sur les climats connus des dernières décennies pour voir s’ils sont efficaces en termes de prévisions. Ils sont améliorés, puis utilisés pour estimer les variations futures.
L’établissement d’un modèle climatique comporte plusieurs étapes. Les scientifiques réalisent d’abord des observations (directes et indirectes) et appliquent ensuite les lois fondamentales de physique, chimie, biologie et mathématiques connues. Ils étudient des portions de la planète Terre découpée en grille à volume défini pour plus de simplicité. De nombreux supercalculateurs permettent d’établir un modèle qui est ensuite comparé aux observations afin d’être amélioré et donc plus précis.
Les modèles peuvent être utilisés à différentes échelles de temps (court, moyen ou long terme) et d’espace (région, pays, monde, etc.).
Il existe beaucoup de modèles climatiques indépendants, chacun prenant en compte des données multiples et variées, comme le modèle atmosphérique ARPEGE-Climat. C’est un modèle numérique qui a été développé par le Centre national de recherches météorologiques et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme.

Regarder la vidéo pour comprendre comment se construit un modèle climatique :

Valider un modèle climatique en le confrontant à des observations connues récentes

a

b

Source : Dufresne et al, La météorologie, 2006

► Distribution géographique de la variation de l’amplitude thermique du cycle saisonnier de la température de l’air de surface ⓐ, simulée par le modèle IPSL-CM4 et observée effectivement ⓑ.

Lors de la simulation du climat, les modèles calculent un ajustement entre l’énergie reçue et perdue par la Terre. Si, lors de la réalisation du modèle ou des mesures, une erreur est commise sur les flux de chaleur océaniques ou continentaux, elle se traduit directement par un écart entre la température de surface simulée par le modèle et la température mesurée effectivement. Ces erreurs, alors fréquentes au XXe siècle, conduisaient à la nécessité d’appliquer de nombreuses corrections aux modèles climatiques pour éviter ces écarts.
Désormais, les modèles actuels sont beaucoup plus performants, et ne nécessitent plus (ou très peu) l’application de corrections, ce qui illustre bien les progrès réalisés. Ces modèles sont donc d’excellents outils de modélisation et de prévision du climat.

SimClimat : un logiciel pour simuler le climat futur

Le logiciel SimClimat est un outil de simulation très simplifié, développé par Météo France et prenant en compte un grand nombre de facteurs (paramètres astronomiques, concentration ou émissions de , albédo, etc.). SimClimat permet ainsi de comprendre comment un modèle climatique permet de simuler l’impact de différents paramètres sur l’évolution du climat.

Cliquer ici pour téléchargez le logiciel Simclimat.

Cliquez ici pour voir comment les modèles climatiques ont vu globalement juste dans les prévisions depuis le début.

Matériel nécessaire :

Protocole :

❯ Choisir « à partir de 2007 » durant « 100 ans ».
❯ Donner un nom à cette simulation.
❯ Choisir dans « Concentration ou émissions de ».
❯ Émissions anthropiques (en Gt/an), choisir « nulles » ou « comme aujourd’hui » ou « deux fois plus qu’aujourd’hui » ou « autre (à fixer manuellement) ».
❯ Lancer la simulation.
NB : il est possible de lancer plusieurs simulations qui vont se superposer, d’où l’importance de nommer les simulations.

Géodésie : étude de la forme et des dimensions de la Terre.
Modèle climatique : représentation numérique des interactions entre les différents réservoirs du système climatique (atmosphère, hydrosphère, etc.) et de leur évolution dans une zone climatique donnée.

Questions

1. Doc. 1 (⇧) Expliquer le rôle fondamental de la mise en équation et de l’informatique dans la construction des modèles climatiques.

2. Doc. 1 (⇧) Montrer que la construction d’un modèle climatique est un long processus qui mobilise des acteurs issus de différentes disciplines.

3. Doc. 1 (⇧) et Doc. 2 (⇧) Expliquer comment les résultats d’un modèle peuvent être évalués et montrer qu’un modèle climatique peut être amélioré.

4. Doc. 2 (⇧) Discuter la pertinence du modèle climatique.

5. Doc. 2 (⇧) Discuter de l’évolution de performance entre les modèles climatiques du XXe siècle et les modèles climatiques actuels.

6. Bilan Expliquer pourquoi la construction d’un modèle climatique est complexe.

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