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Les scénarios climatiques français destinés à la préparation du quatrième rapport du GIEC

31/01/2007

Les chercheurs de la communauté climatique française ont publié le 31 janvier 2007 les nouvelles analyses des scénarios climatiques français dont une partie a contribué à la préparation du quatrième rapport du GIEC.

Dans le cadre de la préparation de ce rapport, la communauté climatique française a réalisé un exercice de simulation du climat sans précédent. C'est la première fois qu'elle participe à la réalisation d'un ensemble important de simulations de scénarios recommandés par le GIEC pour servir de base à l'évaluation des changements climatiques futurs.

Pour analyser ces simulations, les chercheurs de Météo-France/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 MEtéo-France). Une partie de ces analyses a pu être incluse dans les travaux de synthèse conduits par les rédacteurs du rapport du GIEC.

Les principaux résultats du projet ESCRIME sont classés en trois grandes thématiques :
- modélisation globale et évolution du climat,
- rétroactions et variabilité climatique,
- régionalisation et détection-attribution du changement climatique.

Modélisation globale et évolution du climat (chapitre 1)

Les équipes de modélisation participant à la préparation du 4ème rapport du GIEC ont réalisé des simulations d'évolution climatique selon un protocole précis. Les résultats devaient être écrits dans un format standard afin d'encourager les analyses croisées entres plusieurs modèles.

Pour la première fois, les équipes françaises ont réalisé l'ensemble des simulations requises avec leurs deux modèles climatiques : l'un développé par Météo-France et le CERFACS, l'autre par l'IPSL. Ces modèles diffèrent principalement par leur composante atmosphérique. Depuis le rapport du GIEC de 2001, toutes les composantes de ces modèles climatiques ont été améliorées: l'atmosphère (représentation de la convection, des nuages, des aérosols et de l'orographie), l'océan, la glace de mer et les surfaces continentales (utilisation des sols). La résolution des modèles a été accrue et le couplage entre les composantes a été amélioré. Enfin plusieurs travaux ont été entrepris pour coupler ces modèles climatiques à des modèles de chimie, d'aérosols et des cycles biogéochimiques.

Ces simulations couvrent l'évolution du climat de 1860 à nos jours, ainsi que des projections pour le 21ème siècle. Pour le 20ème siècle, les tendances des températures simulées par les modèles sont cohérentes avec les observations aussi bien à l'échelle globale qu'à l'échelle de la France. De nombreuses études ont été réalisées pour caractériser et évaluer les qualités et les limites des modèles aussi bien en termes d'état moyen que de variabilité, en se comparant aux observations récentes. Pour le futur et pour le scénario SRES-A2 (scénario de croissance continue des émissions), les deux modèles simulent une évolution des températures assez semblable. Pour les précipitations par contre, les divergences sont plus importantes, notamment au-dessus des continents, et sur la distribution géographique du changement des précipitations.

Rétroactions et variabilité climatique

• Rétroaction et nuages (chapitre 2)

Les modèles climatiques divergent dans l'ampleur du réchauffement global de la Terre qu'ils prévoient en réponse à un doublement du CO2 atmosphérique. Cette incertitude provient avant tout des différences inter-modèles dans la réponse radiative des nuages au changement climatique, principalement celle des nuages de couche limite (stratus, stratocumulus et cumulus). Ceci ouvre la voie à de nouvelles stratégies d'évaluation des nuages et de leur sensibilité dans les modèles de climat.

• Cycle du carbone (chapitre 7)

L'évolution future du climat pourrait diminuer de façon drastique l'efficacité des puits naturels (biosphère continentale et océans) à absorber le CO2 anthropique (lié aux activités humaines). La conséquence serait une accélération de l'augmentation du CO2 et une amplification du changement climatique.

Les estimations du modèle couplé climat-carbone de l'IPSL montrent que pour le scénario SRES-A2 (scénario de croissance continue des émissions), cette rétroaction pourrait amplifier l'augmentation du CO2 de 35 ppm en 2100. Les études menées dans le cadre d'un projet international de comparaison de modèles couplés climat-carbone, coordonné par l'IPSL, ont montré que cette amplification, toujours positive, variait entre 20 et 200 ppm en 2100. Elle pourrait correspondre à un réchauffement induit de 1.5°C supérieur aux estimations faites à l'aide des modèles climatiques traditionnels.

• Cycle hydrologique (chapitre 5)

L'évolution des précipitations demeure encore incertaine dans de nombreuses régions. Elle est en effet plus difficile à prévoir que celle des températures. Selon les divers scénarios d'émissions, l'amplitude des anomalies simulées diffère. Pour un même scénario, les projections demeurent très variables d'un modèle à l'autre, y compris à l'échelle globale continentale.

Une piste prometteuse en modélisation consisterait à valider la variabilité interannuelle du cycle hydrologique et de ses relations avec les températures de surface de la mer;

• Cryosphère (chapitre 6)

Comprendre l'évolution actuelle et future des glaces continentales et marines est crucial. Des observations satellitaires montrent que les premières contribuent par leur fonte à une élévation du niveau des océans de près d'1 mm/an sur la période 1993-2005, qui s'ajoute aux 2 mm/an dus à la dilatation thermique des océans en phase de réchauffement.

Pour la fin du 21ème siècle, les modèles indiquent que la fonte de la calotte groenlandaise devrait nettement s'accélérer. L'élévation associée du niveau de la mer devrait cependant être modérée en raison d'une augmentation de l'accumulation de neige sur l'Antarctique, cohérente avec le réchauffement des températures sur cette région. La glace de mer quant à elle est actuellement en régression rapide, et selon les modèles climatiques les plus récents cette tendance devrait se poursuivre : ainsi en été, l'Océan Arctique pourrait être totalement libre de glace à la fin du 21ème siècle.

Modes de variabilité (chapitre 3)

L'analyse des scénarios montre que les caractéristiques d'El Nino ne changent pas en climat perturbé. Les changements aux moyennes et hautes latitudes se caractérisent par une dynamique plus zonale qui correspond, pour une majorité de modèles, à la phase positive de l'Oscillation Nord Atlantique, entraînant une augmentation des précipitations hivernales sur l'Europe de l'Ouest.

Régionalisation et détection du changement climatique

• Régionalisation et extrêmes (chapitre 4)

Une évaluation de l'impact d'un changement climatique d'origine anthropique (humaine) sur la fréquence des phénomènes de vent, de température et de précipitations sur la France a été réalisée pour le scénario SRES-A2. L'accent a été mis sur la fréquence des vagues de chaleur, des tempêtes et les phénomènes de pluies abondantes ou de sécheresses sur le territoire métropolitain. En outre l'impact sur la fréquence des cyclones tropicaux dans l'Atlantique Nord a été étudié.

Les résultats montrent une augmentation des vagues de chaleur, une augmentation modérée du risque de forte pluie l'hiver, et un impact quasi négligeable sur les vents forts. La fréquence des cyclones dépend de l'hypothèse sur l'évolution de la température des océans, mais les précipitations associées aux cyclones sont en augmentation.

• Détection et attribution (chapitre 8)

Les études françaises sont les premières à suggérer qu'il est possible de détecter, dans les observations des températures minimales d'été en France, un impact du changement climatique d'origine anthropique à des échelles sous-régionales. Les travaux d'attribution montrent que la majeure partie de ce réchauffement est dû à l'action combinée des gaz à effet de serre et des aérosols sulfatés.

Les études sur les précipitations montrent qu'il est également possible de détecter un impact du changement climatique d'origine anthropique sur les tendances hivernales des dernières décennies.

 

CERFACS : Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique

LGGE : Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement

Actualité par Météo-France