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Crédit: Istockphoto - Montage Météo-France
Les modèles climatiques ont progressé en même temps que la puissance des ordinateurs. Sur le premier calculateur programmable existant, le mathématicien John von Neumann a conçu en 1950, avec d’autres scientifiques, un modèle de prévision météorologique. En 1956, Norman Phillips et son équipe ont développé au Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, à Princeton, aux États-Unis, le premier modèle que l’on peut qualifier de climatique, car il a permis la simulation de la variabilité de l’atmosphère de l’hémisphère Nord sur une période de 31 jours. Ce modèle, dit de circulation générale, ne présentait aucune différence conceptuelle avec ses prédécesseurs appliqués à la prévision météorologique.
Plus tard, vers la fin des années 1960, sont apparus les premiers modèles couplant l’évolution de l’atmosphère et celle de l’océan. L’utilisation de ce type de modèle se généralisa, notamment pour les besoins des études du changement climatique. Les océans jouent en effet un rôle essentiel dans la distribution géographique et le temps de mise à l’équilibre du système climatique. Cela est dû à la fois à leur grande inertie thermique comparée à celle de l’atmosphère, et à la lenteur des processus de mélange vertical et de transport des eaux de surface vers l’océan profond. Les climatologues ont progressivement introduit dans leurs modèles de nouveaux phénomènes. Aujourd’hui, ils considèrent l’atmosphère, les océans, les sols et la végétation, les banquises, les aérosols sulfatés, et dans certains cas l’hydrologie continentale, le cycle du carbone incluant la biosphère et les écosystèmes marins, ou encore l’ozone stratosphérique. Des progrès restent à accomplir dans la modélisation des différentes interactions du système climatique (couplage), la paramétrisation des nuages, l’augmentation de la résolution (et donc la description de processus de plus petite échelle).
Pour répondre aux questions posées par le changement climatique et ses impacts, le GIEC utilise les modèles du système climatique et des études économiques et démographiques. Ils composent, non pas des prévisions, irréalisables à l’échelle de plusieurs décennies, mais des scénarios d’évolution du climat, supposés couvrir un large éventail d’évolutions possibles.
Les simulations climatiques sont réalisées à partir de modèles numériques appelés Modèles Atmosphériques de Circulation Générale (MACG; angl. GCM pour General Circulation Model). La principale différence par rapport à un modèle de prévision numérique du temps est la nécessité de forcer le modèle vers des valeurs climatologiques (ou leur évolution probable) pour éviter des dérives trop fortes du modèle. Ces valeurs climatologiques sont généralement des moyennes mensuelles permettant ainsi de prendre en compte le cycle annuel saisonnier. Les études climatiques classiques se font à partir de MACG qui couvrent l'ensemble du globe, représentent la dynamique de l'atmosphère et ses lois physiques. Pour étudier le climat global de la planète, les modèles atmosphériques sont couplés à des modèles représentant les autres parties du système terre : l'océan, la végétation, les fleuves, la biogéochimie marine, la chimie atmosphérique, les calottes polaires, le cycle du carbone. En particulier, les modèles atmosphériques globaux utilisés pour les simulations climatiques sont généralement couplés avec un modèle océanique, les températures de surface de l’océan étant calculées par le modèle océanique à partir des flux en surface (rayonnement, flux turbulents) fournis par le modèle atmosphérique. Les températures de surface de l’océan n’étant pas contraintes par les observations peuvent donc s’en écarter parfois assez fortement dans certaines régions.
Cette section présente les différents outils et méthodes utilisés dans le développement des projections climatiques mises à disposition sur le portail :
- Les méthodes de régionalisation
