Modélisation : le climat en équations

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DANS LES COULISSES DU CLIMAT
Épisode 4 : Modélisation : le climat en équations

Commentaire voix off
Et si la physique pouvait nous aider à prédire l'avenir du climat ? C'est le défi qui a été relevé dans les années 60 grâce à un outil qui allait changer notre regard sur nos sociétés : la modélisation. D'abord uniquement consacrés à l'évolution atmosphérique, les modèles climatiques ont rapidement alerté sur le réchauffement du climat mondial pour s'affiner au fil du temps. L'essor des données satellitaires et de la puissance informatique ont permis de décrire avec précision notre système climatique et de comparer virtuellement des futurs possibles. Mais de quoi se nourrissent ces scénarios climatiques au coeur des rapports du GIEC ? Comment évaluer la fiabilité de ces prédictions ? Rencontre avec ces scientifiques qui ont transformé le climat en une gigantesque équation mathématique.

(GÉNÉRIQUE)

Commentaire voix off
Entre les murs de l'université de Jussieu à Paris, une climatologue a les yeux rivés vers le grand large. Juliette Mignot est océanographe à l'IRD. Elle travaille la conception de modèles de climat, notamment grâce à la collecte de données sur l'évolution de l'environnement marin. Elle s'appuie pour cela sur une série d'équations physiques qui décrivent le fonctionnement de notre système climatique composé de l'océan, de l'atmosphère, des surfaces englacées et des surfaces continentales

ITW Juliette Mignot :
« La première étape c'est de bien comprendre comment fonctionnent ces systèmes et comment fonctionne l'évolution de leurs variables caractéristiques : température, salinité pour l'océan, précipitations, nuages par exemple pour l'atmosphère. Une fois qu'on a bien cette connaissance, ce qu'on va faire, c'est qu'on va faire entrer cette équation et cette connaissance dans un modèle, dans un supercalculateur, pour pouvoir simuler l'évolution du climat sur des longues périodes. Cet ordinateur va prendre en compte les interactions qu'on connaît entre les différentes composantes et les faire évoluer sur une dizaine, une centaine d'années, un millier d'années, plusieurs siècles, plusieurs milliers d'années si on a besoin. »

Commentaire voix off
Dans le monde réel, notre système climatique est en permanence traversé par des perturbations d'origines naturelles, mais aussi et surtout par des perturbations d'origines humaines. Nos émissions de gaz à effet de serre ou d'aérosols sont ainsi intégrés dans les modèles virtuels et vont produire un impact mathématique sur des échelles de temps différentes. Une éruption volcanique produira ses effets sur 10 ans, il faudra 100 ans pour nos émissions de gaz à effet de serre. C'est pourquoi les scénarios climatiques présents dans les rapports du GIEC envisagent l'évolution du climat à l'horizon 2100.

ITW Juliette Mignot :
« L'augmentation de la température simulée par ces différents scénarios, ça va de presque +5°C en moyenne dans les différents modèles pour le scénario le plus pessimiste à environ 1,5°C à l'horizon 2100 pour le scénario le plus optimiste. On peut rappeler que les accords de Paris signés en 2015, dans cet accord les Etats s'engageaient à mettre tout en oeuvre pour limiter l'augmentation de la température globale à 1,5°C et en tout cas en dessous de 2°C. Donc on voit d'après ces résultats-là, pour réussir à atteindre ces objectifs, il faut vraiment se conformer à un des deux scénarios les plus optimistes et donc les plus drastiques en termes de réduction d'émission des gaz à effet de serre. »

Commentaire voix off
Pour assurer la fiabilité de ces prévisions, il faut pouvoir comparer plusieurs modèles climatiques entre eux. L'équipe dont fait partie Juliette Mignot compte parmi la vingtaine de groupes de travail dans le monde qui participe à ces simulations coordonnées par le programme mondiale de recherche sur le climat. Dans le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement de Saclay en région parisienne, d'autres membres de cette équipe française réalisent des simulations en posant à leur modèle climatique une série de questions traduites en équations : que se passe-t-il par exemple si les émissions de CO2 sont multipliées par 2 d'ici 2050 ? Quel sera l'impact sur le réchauffement global en 2100 ? Et pour concevoir et vérifier ce monde virtuel dans lequel ces scénarios sont testés, ces chercheurs ont besoin de modéliser le climat passé.

ITW Pascale Braconnot :
« Représenter le climat sur les 100 dernières années permet de faire deux choses. Une, c'est d'être capable de vérifier que si on met ensemble tout ce que l'on connaît du système, on est capable de reproduire quelque chose d'observé. Et la deuxième, c'est de permettre de comprendre ce qu'il s'est passé et donc savoir si c'est plutôt l'augmentation des gaz à effet de serre ou plutôt le fait que de façon épisodique il y a des volcans, par exemple, qui ont modulé le climat sur les 100 dernières années. Et tout ça nous donne confiance sur la représentation physique et du monde dans notre ordinateur, et on peut utiliser ces modèles pour les interroger sur des futurs possibles suivant le comportement de la société. »

Commentaire voix off
Simuler ces futurs possibles nécessite une immense puissance de calcul que seuls peuvent apporter les supercalculateurs. Grâce à eux, on peut aujourd'hui simuler un mois d'évolution du climat 100 fois plus rapidement qu'en 1980.

ITW Arnaud Caubel
« Alors un modèle en fait c'est un programme informatique qui va calculer l'évolution temporelle des différentes variables - comme la pression, la température – des différentes composantes du système climatique. Alors ces calculs vont être réalisés sur chaque région du globe terrestre, et alors pour ça on va découper virtuellement le globe terrestre en petites zones qu'on va appeler des mailles. Le nombre de mailles qui vont être découpées sur le globe terrestre va être appelé la résolution du modèle, plus il va y avoir de mailles plus sa résolution va être élevée. Actuellement les modèles standards qu'on utilise sont de l'ordre de 100 à 200 km, mais on est en train d'aller vers des résolutions plus fines jusqu'à une vingtaine ou une dizaine de kilomètres. »

Commentaire voix off
Cette résolution de plus en plus fine a permis d'inclure dans le dernier rapport du GIEC des prévisions du changement climatique avec une plus grande précision et à des échelles désormais régionales . De quoi permettre de mieux anticiper les bouleversements à venir et faire en sorte que les futurs virtuels les plus pessimistes ne deviennent un jour notre présent.