Les projections du changement climatique - LUTH

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Les projections du changement climatique - LUTH

Changement

Climatique

Certitudes et incertitudes

David Salas y Mélia, Centre National de Recherches Météorologiques

12 mars 2007, Observatoire de Meudon


Sommaire

■ Prévision du temps et prévision saisonnière

■ Évolutions volutions climatiques observées

■ L’effet de serre

■ Comment modélise-t-on le climat ?

■ Projections du changement climatique (21ème siècle)

2


Prévision du temps

Principe d’un modèle numérique

ETAT DE

L'ATMOSPHERE

RESEAU

de

MESURE

Obs. radiosondages

Obs. satellitaires

Jour J J+10 jours

12h UTC 12h UTC

t o t o+Δt t f

3


Prévision du temps

Principe d’un modèle numérique

ETAT DE

L'ATMOSPHERE

RESEAU

de

MESURE

EQUATIONS

D'EVOLUTION

CALCUL

et

ORDINATEUR

Jour J J+10 jours

12h UTC 12h UTC

t o t o+Δt t f

4


Prévision du temps

Principe d’un modèle numérique

ETAT DE

L'ATMOSPHERE

RESEAU

de

MESURE

EQUATIONS

D'EVOLUTION

CALCUL

et

ORDINATEUR

PREVISION

CARTE

de

CHAMP PREVU

Jour J J+10 jours

12h UTC 12h UTC

t o t o+Δt t f

5


valeur du paramètre prévu

instant initial

Prévision du temps

Un exemple de visualisation de l’incertitude: le panache

échéance

à cette échéance:

zone de plus

forte probabilité

prévision

déterministe

6


Prévision du temps

Le modèle de prévision global français: ARPEGE

Modèle spectral (T359)

- résolution 23km sur la France

- 135 km aux antipodes

- 41 niveaux verticaux

Collaboration avec le CEPMMT

(Centre Européen de Prévision Météorologique à

Moyen Terme)

Grille du modèle ARPEGE

7


Prévision du temps

Le modèle de prévision global français: ARPEGE

Traitement de schémas semi-implicites, diffusion: formulation spectrale

• base choisie orthonormale choisie: vecteurs propres de l’opérateur Laplacien Δ sur sphère

de rayon R, avec λ: longitude, φ latitude, μ=sin(φ) :

m m im λ

Y n =P n μ e

valeurs propres associées –n(n+1) / R 2

Si m


Prévision du temps

Le futur modèle de prévision français: AROME

9


T air

Sud-ouest

de la France

JJA 1976

Prévision saisonnière

Position du problème

10


Prévision saisonnière

Position du problème: sources de prévisibilité

Etat de l’océan de surface (chaud ? froid ?)

Humidité des sols

Couverture de neige

Glaces marines

Ozone, basse stratosphère ?

… ?

11


Prévision saisonnière

Position du problème: sources de prévisibilité

Température de l’air à 2m (été)

1976

1983

1994 2003

12


Prévision saisonnière

Position du problème: sources de prévisibilité

Température de surface de l’océan (été)

1976

1983

1994 2003

13


T air

Sud-ouest

de la France

JJA 1976

Prévision saisonnière

Position du problème

14


T air

Sud-ouest

de la France

JJA 1976

Prévision saisonnière

Position du problème

Bonne prévision

Mauvaise prévision

15


Met Office : p(T>TM)

IRI : p(T>T66%) et p(TT66%)

Météo-France: T

Prévision saisonnière

Prévision effectuées début mai 2003 pour juin-juillet-août

16


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 700000 ans

- Reconstructions à partir de carottages et d’observations récentes

(Antarctique)

17


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis l’an 700

Reconstruction de la température moyenne de l’hémisphère nord (°C), GIEC (2007)

18


Température

moyenne globale

Niveau de la mer

Couverture de neige

au printemps (HN)

GIEC (2007)

L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 1900

- à l ’échelle de la planète

19


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 1900

- à l ’échelle de la planète

Depuis 1900 : températures maxi / mini plus élevées,

plus de jours de forte chaleur et moins de jours de gel sur

la plupart des régions continentales, plus de

précipitations dans de nombreuses régions

Depuis 1900 : nombre et intensité des cyclones tropicaux

et des tempêtes de moyennes latitudes : variable mais

pas de tendance marquée

20


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 1900

- en France

Variation des températures moyennes et de l’amplitude

diurne entre 1901 et 2000 (en °C/siècle)

Températures Moyennes Amplitude Diurne

21


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 1900

- en France

Variation des températures minimales

et maximales entre 1901 et 2000 (en °C/siècle)

Températures Minimales Températures Maximales

22


L’Observation des évolutions climatiques

L’évolution du climat depuis 1900

- en France

Evolution du volume des précipitations dans les départements français

ANNEE

PRINTEMPS

ETE

AUTOMNE

HIVER

Baisse

significative

0%

0%

0%

0%

0%

Baisse non

significative

10%

32%

65%

10%

0%

Hausse non

significative

55%

62%

32%

80%

65%

Hausse

significative

35%

5%

2%

10%

35%

23


L’effet de serre

Un phénomène naturel nécessaire à la vie

« C’est ainsi que la température est augmentée

par l’interposition de l’atmosphère, parce que la

chaleur trouve moins d’obstacle pour pénétrer

l’air, étant à l’état de lumière, qu’elle n’en trouve

pour repasser dans l’air lorsqu’elle est convertie

en chaleur obscure. »

(Joseph Fourier, 1768-1830)

24


Planète terre sans

effet de serre

Température

moyenne = -18°C !

L’effet de serre

Un phénomène naturel nécessaire à la vie

239 W.m -2

342 W.m -2

239 W.m -2

25


L’effet de serre

L’évolution des concentrations de gaz à effet de serre depuis 10000

ans

(GIEC, 2007)

CO 2

L’augmentation inédite des

concentrations de gaz à effet de serre

(GES) depuis 1850 est dûe aux activités

humaines

CH 4

N 2O

26


L’effet de serre

Estimation des forçages climatiques sur la période 1750-2005

(GIEC, 2007)

(Rappel: énergie absorbée par la planète en moyenne: 239 W.m -2 )

27


La modélisation du système climatique

28


La modélisation du système climatique

Un exemple de « système-terre » : le modèle couplé CNRM-

CM3

Données

aérosols

Glace de mer

Gelato

Océan

OPA

O 3

Routage

des

Fleuves

TRIP

Chimie de l’ozone

MOBIDIC

10 ans

Atmosphère

ARPEGE-Climat Surfaces continentales

ISBA

24 h 24 h

24 h

Statistiques

zonales

29


Simulations climatiques

Facteurs pris en compte :

La modélisation du système climatique

Evolution de la T2m simulée et observée au 20 ème siècle (GIEC,

2007)

Facteurs naturels

seulement

Facteurs naturels +

émissions anthropiques

30


Les projections du changement climatique

Scénarios de concentration et d’émissions pour le 21 ème siècle

(GIEC, 2001)

31


Les projections du changement climatique

Scénarios de concentration et d’émissions pour le 21 ème siècle

(GIEC, 2001)

Concentration de gaz

carbonique (ppm)

Émissions de SO2

(MTS/an)

32


Les projections du changement climatique

Changement climatique simulé et observé : 1985-2025 (GIEC,

2007)

33


Les projections du changement climatique

Changement climatique simulé: 2020-2029 et 2090-2099 (GIEC,

2007)

34


Les projections du changement climatique

Moyennes multi-modèles et intervalles estimés du réchauffement

global en surface 2020-2029 et 2090-2099 (GIEC, 2007)

35


A2

B1

Les projections du changement climatique

Deux scénarios extrêmes vus par les deux modèles français :

température

CNRM IPSL

36


A2

B1

Les projections du changement climatique

Deux scénarios extrêmes vus par les deux modèles français :

précipitations

CNRM IPSL

37


Les projections du changement climatique

Banquise simulée en Arctique par différents modèles

1980-1999/03

38


Les projections du changement climatique

Banquise simulée en Arctique par différents modèles

1980-1999/09

39


Les projections du changement climatique

Banquise simulée en Arctique par différents modèles (A1B)

2080-2099/09

40


Les projections du changement climatique

Banquise simulée en Arctique par différents modèles (A1B)

2080-2099/03

41


Les projections du changement climatique

Fin du 21 ème siècle (Europe)

Hiver Été Simulation du

changement de

la température

en surface (°C)

Régionalisation du modèle couplé global CNRM-CM2 de Météo-France

42


Hiver

Les projections du changement climatique

Fin du 21 ème siècle (Europe)

Été

Simulation du

changement de

précipitations

(mm/jour)

Régionalisation du modèle couplé global CNRM-CM2 de Météo-France

43


Les projections du changement climatique

21 ème siècle (France)

Observations 1900-2003

Simulations 1960-2100

27

26

25

24

23

22

21

20 20

19

18

17

16

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Température moyenne estivale en France

Régionalisation du modèle couplé global CNRM-CM2 de Météo-France

44


Les projections du changement climatique

Fin du 21 ème siècle (France)

- enneigement dans les Alpes

Simulation du changement

du nombre annuel de jours

de neige dans les Alpes à

1500m à horizon fin du

XXIème siècle

45


(Rappel:

concentration

actuelle du CO2

atmosphérique:

380 ppm)

Conclusion

Quelle température pour la planète ?

46


Conclusion

Lien concentrations CO 2 / niveau d’émissions (GIEC, 2001)

ppel: concentration actuelle du CO2 atmosphérique: 380 ppm)

Bonne prévision

Répartition des émissions de

CO2 dans le monde

47


Conclusion

■ Importance des observations : locales, globales, indicateurs…

accompagnent les progrès de la météorologie et de la climatologie

■ Nombreuses applications possibles de la prévision météo et des

sciences du climat à toutes les échelles de temps

■ Evaluation des changements climatiques récents et projections

futures : des incertitudes demeurent (modèles : rôle des aérosols,

nuages…), d’autres devraient persister (scénarios)…

■ … mais la tendance au réchauffement se poursuivra très

probablement.

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