De nouvelles simulations climatiques plus évoluées confirment la tendance au réchauffement

Dans le cadre du prochain rapport du GIEC, les climatologues français ont réalisé différentes simulations prenant en compte l'éventuelle stabilisation des émissions des GES et incluant de nouveaux paramètres. Pourtant ''cela va quand même chauffer''.
 

Dans le cadre de la préparation du prochain rapport du GIEC à paraître en 2007, et à la demande de la Mission Interministérielle sur l'Effet de Serre avec le soutien des organismes de recherche (CNRS, CEA, Météo-France), la communauté climatique française vient de réaliser un exercice de simulation du climat qu'ils ont présenté lors d'une conférence de presse, le 2 juin dernier, dans les locaux du CNRS.

La prédiction du réchauffement climatique lié aux activités humaines repose sur une hiérarchie de modèles, des plus simples aux plus complexes : les modèles couplés océan-atmosphère qui permettent d'en prévoir la répartition géographique et les caractéristiques. C'est à partir de cette approche de modélisation que le dernier rapport du GIEC (2001) prédit à l'horizon 2100 un réchauffement moyen compris entre 1,4 et 5,8 °C. L'amplitude du réchauffement dépend à la fois du scénario d'émission des gaz à effet de serre et de la nature des modèles.

Trois rapports complets ont été publiés par le GIEC (1990,1995 et 2001). La sortie du quatrième rapport, en cours de rédaction, est prévue pour l'automne 2007 et fait l'objet d'un effort de modélisation largement basé sur l'utilisation de modèles couplés.

C'est dans ce cadre que les organismes de recherche (CNRS, CEA, Météo-France) ont simulé*** le réchauffement climatique à l'aide de 2 modèles (celui de l'IPSL* et celui du CNRM**) et d'ordinateurs explorant le passé et le futur climatiques selon différentes concentrations de gaz à effet de serre.

Ces deux modèles français introduisent des mécanismes (la représentation des nuages, des aérosols, des glaces de mer, du cycle hydrologique, des rivières) dont l'absence de prise en compte justifiait jusqu'ici les attitudes dubitatives de certains climatologues, américains notamment. Or même avec ces mécanismes, le réchauffement reste extrêmement préoccupant. Cela va quand même chauffer , résume Pascale Braconnot, responsable du pôle de modélisation du climat à l'IPSL.

Pour analyser ces simulations, les chercheurs du CNRM, du CERFACS, de l'IPSL et d'autres laboratoires du CNRS comme le LGGE, se sont ralliés sous la bannière du projet ESCRIME (Etude des scénarios climatiques réalisés par l'IPSL et du CNRM).

Pour le scénario le plus pessimiste qui prévoit une continuité dans les émissions de GES, la concentration de CO2 dans l'air sera portée à 800 ppm contre 380 aujourd'hui et 290 avant la révolution industrielle. La température moyenne de la basse atmosphère grimperait de 4 °C en 2100 par rapport à aujourd'hui.

Avec les scénarios de stabilisation limitant la concentration à 550 ppm en 2100, ce qui suppose des politiques restreignant l'usage des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz), les deux modèles français suggèrent de gros changements, de l'ordre de 2 °C en moyenne planétaire. Un changement qui fait de la canicule de 2003 un été «normal».

Cependant, à l'échelle d'une région particulière de la planète (comme l'Atlantique Nord ou les régions de mousson), les différences entre les modèles sont notables. Cela montre l'intérêt d'utiliser plusieurs modèles dont les comportements sont différents à ces échelles, ont précisé les chercheurs. Une analyse approfondie de l'origine des différences permettra de mieux appréhender la question des incertitudes,ont t'ils ajouté.

Par ailleurs, la réalisation de ces scénarios représente un investissement de calcul considérable. L'ensemble des scénarios réalisés représente environ 2000 années simulées, correspondant à 22 600 heures de calcul pour Météo-France et 20 000 heures de calcul pour l'IPSL, étalés sur 8 à 12 mois. Ces simulations permettent de générer sur des grilles tridimensionnelles de l'océan et de l'atmosphère les données nécessaires pour caractériser l'évolution du climat au cours du temps. Cela représente 13 Teraoctets(To)10 de données pour Météo-France et 25 To de données pour l'IPSL. Les résultats ont été mis en forme et envoyés dans une base de données internationale localisée à Livermore (USA), d'où elles sont extraites pour être analysées par des chercheurs du monde entier.

L'activité autour des simulations de scénario climatique qui seront analysées dans le 4ème rapport du GIEC, représente un véritable saut qualitatif par rapport à l'exercice précédent, ont estimé les chercheurs en soulignant que ce saut se mesure par le nombre de modèles participants, le nombre d'heures de calcul investi, la taille de la base de données et l'investissement de la communauté scientifique qui va analyser les résultats de ces simulations.
La part prise par la communauté scientifique française est aujourd'hui très significative, mais cet effort ne pourra être maintenu à l'avenir sans un important investissement notamment en moyens de calcul scientifique ou l'accès aux machines les plus performantes. Un appel du pied du monde de la recherche au gouvernement ?

Les résultats complets qui seront présentés dans le quatrième rapport du GIEC, porteront sur les grandes tendances du changement climatique, l'analyse des différents facteurs affectant la sensibilité climatique, mais aussi sur une meilleure appréhension du climat aux échelles régionales et un intérêt accru pour la caractérisation des événements extrêmes.

Dans le cadre du projet ESCRIME, un appel a également été lancé pour que d'autres équipes françaises analysent les résultats produits par le CNRM et l'IPSL. Une quinzaine de projets a d'ores et déjà été soumise dont 4 devraient contribuer directement au quatrième rapport du GIEC. Les thématiques abordées concernent en particulier l'étude du rôle des nuages, l'étude des connexions entre les tropiques et nos latitudes, l'étude des régions de mousson, celle des régions australes ou encore l'influence du changement climatique sur les événements extrêmes.

* L'Institut Pierre-Simon Laplace des sciences de l'environnement global a étécrééau début années 1990 pour fédérer les activités de plusieurs laboratoires de la région parisienne impliqués dans les sciences de l'environnement terrestre et planétaire. Il regroupe aujourd'hui 5 laboratoires et représente environ 750 personnes (environ 280 chercheurs et enseignants-chercheurs, 240 ingénieurs, techniciens et agents administratifs et 230 non permanents -doctorants, post-doctorants et CDD), soit 40% du dispositif national de recherche du CNRS et des Universités dans le domaine des sciences de l'océan et de l'atmosphère. La plus grosse partie de ses ressources financières provient du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), de l'UniversitéPierre et Marie Curie et de l'UniversitéVersailles Saint-Quentin en Yvelines, et l'institut est aussi soutenu par le Commissariat àl'Énergie Atomique (CEA), l'Institut de Recherche et Développement (IRD), L'École Normale Supérieure, l'École Polytechnique et le Centre National d'Études Spatiales (CNES).

Les laboratoires de l'IPSL :
• le Centre d'étude des Environnements Terrestre et Planétaires (CETP),
• le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD)
• le Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentation et Approches Numériques (LOCEAN)
• le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE)
• le Service d'Aéronomie (SA)


** A METEO-FRANCE, le Centre National de Recherches Météorologiques CNRM assure l'essentiel des activités de recherche et coordonne l'ensemble des actions de recherche et développement conduites dans les autres services. Ces actions de recherche et de développement sont orientées en priorité par les besoins du service public en matière de météorologie : prévision météorologique, physique et dynamique de l'atmosphère, connaissance du climat, interactions entre l'homme, le climat et l'atmosphère. Les domaines de recherche couverts s'étendent aux frontières de la météorologie avec la chimie de l'atmosphère (pluies acides, ozone), l'océanographie de surface, la physique et la dynamique du manteau neigeux, l'hydrologie de surface, ... Ces recherches sont conduites en coopération étroite, au niveau national avec les laboratoires de recherche atmosphérique du CNRS et des Universités, au niveau international avec des services de recherche étrangers.

*** Le premier scénario, dit de référence, est une simulation non perturbée du climat du milieu du XIXème siècle, correspondant à des conditions proches du pré industriel. Le deuxième scénario correspond à l'évolution du climat au cours du XXème siècle (de 1860 à 2000). Ce scénario est destiné à comprendre comment les différents facteurs (gaz à effet de serre, aérosols sulfatés, modification de la constante solaire et volcanisme) ont contribué à l'évolution du climat sur cette période. Il doit servir de support aux études de détection du changement climatique dans les observations récentes et à la détermination de la part des évolutions attribuables aux activités humaines. Tous les autres scénarios correspondent à des projections pour le XXIème siècle ou au-delà. Trois simulations sont associées à chacun des scénarios d'évolution des gaz à effet de serre et des aérosols sulfatés au cours du XXIème siècle. Ces scénarios (définis par le GIEC) sont basés sur différents types d'évolution privilégiant une croissance démographique et économique rapide ou des préoccupations environnementales avec ou sans transferts de technologie. Contrairement à ceux présentés dans le précédent rapport du GIEC, ils sont complétés par des effets de stabilisation des concentrations qui, pour certains, préfigurent l'impact de mesures de réduction des émissions faisant suite au protocole de Kyoto et permettent d'analyser l'inertie du système climatique. Enfin 3 autres scénarios destinés à comparer les résultats des modèles actuels à ceux des modèles de la génération précédente ont été réalisés en appliquant respectivement une augmentation de 1% par an de la concentration en gaz carbonique dans l'atmosphère et une stabilisation à 2 et 4 fois la teneur actuelle.
C.S