MODÉLISATION DU CLIMAT

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Modéliser le système climatique

Les modèles de circulation générale ont contribué à instaurer une vision globale du climat. Bénéficiant de l’augmentation de la puissance des ordinateurs et pour répondre à l’importance croissante de la question du réchauffement global, ils se sont progressivement complexifiés, intégrant de plus en plus de composantes du système climatique.

Les modèles, facteurs d’unification et de globalisation du climat

Avec l’essor de la modélisation, les mots « climat » et « climatologie » ont changé de sens. Autrefois proche de la géographie physique, la climatologie consistait surtout à étudier des climats régionaux (tempéré, semi-aride, méditerranéen…) en lien avec d’autres domaines comme l’agriculture ou l’urbanisation. La modélisation basée sur les théories physiques a modifié tout cela, contribuant puissamment à la globalisation du climat de la planète, désormais considéré au singulier. Le terme « climatologues » désigne dès lors des physiciens plus souvent que des géographes.

Autant que la modélisation numérique, les infrastructures matérielles et les facteurs institutionnels et politiques ont joué un rôle essentiel pour la globalisation du climat. Des réseaux d’observation quadrillant le globe, une communauté scientifique organisée internationalement, des institutions et des programmes de recherche mondiaux ont contribué à promouvoir une conception planétaire du climat dès les années 1950. Le gouvernement et l’armée des États-Unis durant la guerre froide ont largement subventionné les programmes d’exploration planétaire. Dans les années 1970, les préoccupations environnementales, d’abord centrées sur des pollutions locales, ont acquis une dimension globale. Enfin, à partir de le la fin des années 1980, la montée d’un multilatéralisme onusien a porté la création en 1988 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC ; en anglais, IPCC pour Intergovernmental Panel on Climate Change) puis de la Convention des Nations unies sur le changement climatique, adoptée en 1992 lors de la conférence de Rio. Les rapports du GIEC, rédigés tous les cinq à six ans, reposent en grande partie sur des projections climatiques réalisées avec des modèles de climat couplant atmosphère et océan.

Les modèles couplés

Même s’ils sont restés très proches dans leurs principes des premières versions des années 1970, les modèles de circulation générale ont beaucoup évolué. L’accroissement de la puissance de calcul des ordinateurs a été utilisé pour affiner leur résolution spatiale (diminution de la dimension des mailles) et surtout pour les complexifier.

Les années 1990 voient l’arrivée à maturité des modèles dits couplés, connectant deux modèles de circulation générale : un pour l’atmosphère et l’autre pour l’océan (dont les modèles sont très proches conceptuellement des modèles atmosphériques). Ces deux modèles interagissent entre eux à la surface de la mer : à un instant donné, le modèle d’atmosphère communique à l’océan la pluie, les flux de rayonnement solaire et thermique ou une force d’entraînement de l’eau par le vent (tension de vent). L’océan, quant à lui, renvoie, après un pas de temps d’intégration (typiquement une heure), la température de surface qui permet de calculer les flux turbulents et infrarouges d’énergie ou encore l’évaporation.

En parallèle, les modèles de surfaces continentales se sophistiquent. Les premiers modèles de climat recouraient à une représentation du sol assez schématique, l’assimilant à un réservoir d’eau : l’eau de pluie s’accumulait ou s’évaporait. Le réservoir pouvait déborder, l’excès d’eau étant perdu en ruissellement vers les rivières jusqu’à la mer. Quand le réservoir s’asséchait, on limitait l’évaporation (par rapport à celle d’une surface d’eau libre) avec un coefficient dépendant de la hauteur d’eau restante. Dans les modèles actuels, on prend en compte la végétation en définissant des types de plantes (herbacées, arbres à feuilles caduques ou persistantes), chaque maille horizontale se voyant attribuer un pourcentage de chaque espèce végétale. À chaque type de végétation, on associe des propriétés comme l’albédo, la hauteur de la plante, la capacité à puiser l’eau par son système racinaire. La couverture foliaire, par laquelle s’évapore l’eau puisée sous la surface, a été d’abord imposée (en lui don [...]

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Modèles climatiques : cœur dynamique et paramétrisations physiques

Modèles climatiques : cœur dynamique et paramétrisations physiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les paramétrisations des modèles de climat

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Les cinq mondes de la modélisation numérique

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Météorologie et climat

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Écrit par :

  • : chercheuse CNRS, Centre Alexandre Koyré (EHESS, CNRS et MNHN), Aubervilliers
  • : directeur de recherche CNRS, Laboratoire de météorologie dynamique, Institut Pierre-Simon Laplace, Sorbonne université, Paris

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Pour citer l’article

Hélène GUILLEMOT, Frédéric HOURDIN, « MODÉLISATION DU CLIMAT », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/modelisation-du-climat/