mémoire - Centre National de Recherches Météorologiques

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simulations couplées océan-atmosphère transitoires. Le fait de couper la variabilité océanique permet
en effet de réduire la variance totale du système étudié et ainsi d’isoler plus rapidement le rôle des
surfaces continentales. Ces expériences de changement climatique à l’équilibre offrent aussi la
possibilité de se débarrasser de certains biais systématiques des modèles couplés, puisque la
simulation du climat futur peut être forcée par des TSM obtenues en superposant les anomalies issues
d’un scénario transitoire à une climatologie observée (Douville 2005).
C’est notamment le protocole qui fut suivi lors du projet européen LSPCR (Land Surface
Processes and Climate Response, Polcher et al. 1998). Chaque participant était supposé réaliser deux
paires de simulations à l’équilibre (climats actuel et futur) en utilisant deux schémas de surface ou deux
versions distinctes d’un même schéma. J’ai profité de ce projet pour étudier la sensibilité du
changement climatique aux rétroactions biophysiques de la végétation (cf. chapitre 3.3.3) mais d’autres
collègues ont choisi de remplacer leur schéma de surface par un schéma simplifié de type « bucket »
ou de jouer sur la profondeur des sols. De manière générale, les résultats obtenus ont montré que,
dans certaines régions, les changements effectués sur les schémas de surface pouvaient être faibles
au regard du climat actuel mais importants au regard de la sensibilité des modèles au doublement du
CO2 (Crossley et al. 2000, Gedney et al. 2000). La conclusion fut alors que la validation des schémas
de surface ne devait pas se limiter au climat actuel, mais également porter sur leur sensibilité à un
forçage climatique donné. On ne peut que souscrire à cette proposition qui est notamment validée par
la controverse précédemment évoquée concernant l’effet direct du CO2 sur les débits observés au
cours du 20 ème siècle.
D’autres études plus ou moins inspirées du projet LSPCR ont confirmé que les changements
climatiques prévus en mode « time-slice » dépendaient en partie de l’hydrologie continentale,
notamment de la paramétrisation du gel et/ou du ruissellement (Gedney et al. 2000, Gedney et Cox
2003, Poutou et al. 2004, Yamaguchi et al. 2005). A ma connaissance, personne n’a cependant
cherché à quantifier explicitement la rétroaction de l’HS dans de telles expériences. C’est l’une des
propositions que j’ai faites dans le cadre d’un projet de collaboration Franco-Indienne soumis au
CEFIPRA en 2002, dont le but était plus généralement de tester la robustesse de la réponse de la
mousson Indienne dans les scénarios climatiques du CNRM (Ashrit et al . 2003). Une paire de
simulations des climats récent et futur a été relaxée vers une climatologie de type GSWP et comparée à
des expériences de contrôle avec eau du sol interactive. Les simulations du climat récent,
représentatives de la période 1951-2000, sont forcées par les concentrations de GES et les TSM
climatologiques observées. Les simulations du climat futur, représentatives de la période 2051-2100,
sont forcées par les concentrations de GES et les anomalies climatologiques de TSM issues d’un
scénario B2 réalisé avec le modèle couplé CNRM-CM2. Chaque simulation correspond à une
intégration de 20 ans.
Les résultats de ces simulations montrent que la rétroaction de l’HS est globalement positive et
contribue à renforcer le réchauffement continental en surface, ainsi que la diminution des précipitations
estivales aux moyennes latitudes de l’hémisphère Nord (Fig. 3.7). Ces effets sont particulièrement
prononcés sur l’Europe. L’amplification des anomalies de température est cohérente avec les
explications de Sutton et al. (2007) relatives au contraste terre-mer qui caractérise le réchauffement en
surface prévu dans les scénarios transitoires du GIEC 5 . Elle renforce également les conclusions de
Clark et al. (2006) quant au rôle déterminant de la réponse hydrologique continentale pour prévoir les
risques de canicules associés au réchauffement global. Je n’ai malheureusement jamais eu le temps de
publier ce résultat, car j’ai surtout profité du projet CEFIPRA pour étudier les limites des expériences de
changement climatique à l’équilibre. Je reviendrai sur ce point important au chapitre 4.
5 Selon cette étude, le réchauffement supérieur des terres émergées ne relève pas du différentiel d’inertie thermique entre océan et continent,
mais s’explique surtout par la réponse des flux turbulents