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Accompagnement > La modélisation du climat > Les modèles climatiques
Les modèles climatiques présentent de nombreuses similitudes avec les modèles de prévision météorologique; ils reposent sur des formulations et des méthodes de calcul proches, et partagent un certain nombre d’outils logiciels. Néanmoins, la première préoccupation des modèles de prévision est de « coller » au plus près avec l’état réel de l’atmosphère, à un instant donné. À cette fin, de très importants travaux ont pour objectif d’utiliser au mieux le maximum d’observations (par exemple, Rabier et al., 2000). Par rapport aux modèles de prévision, une spécificité essentielle des modèles climatiques est de ne pas être du tout rappelé vers des observations. Le système climatique évolue totalement librement. Il reçoit de l’énergie sous forme de rayonnement solaire et en perd sous forme de rayonnement infrarouge émis vers l’espace. Le climat simulé (vent, température, etc.) est le résultat de cet ajustement entre énergie reçue et énergie perdue. La conservation de l’énergie, et de façon plus générale les échanges d’énergie, sont donc fondamentaux pour un modèle climatique, et leur modélisation est la première préoccupation des climatologues. Pour pouvoir assurer cette cohérence énergétique, les modèles climatiques prennent en compte, avec des degrés d’approximation divers, l’ensemble des milieux intervenant dans le cycle énergétique et le cycle de l’eau (atmosphère, surface continentale, océan, glace de mer, glaciers et calotte polaire) ainsi que les échanges entre ces milieux (échange de chaleur, évaporation, précipitations, écoulement par les rivières, fonte des glaciers...).
Référence Rabier F., J.-F. Mahfouf et E. Klinker, 2000 : Une nouvelle technique d’assimilation des données d’observation au CEPMMT : l’assimilation variationnelle quadridimensionnelle. La Météorologie 8e série, 30, 87-101.
Source: Livre Blanc Escrime Modèles globaux
En France, deux modèles climatiques globaux ont été développés, par le CNRM et par l’IPSL. Ils diffèrent principalement par la composante atmosphérique. Le modèle CNRM-CM3 utilise « Arpège-Climat », une version du modèle de prévision météorologique de Météo-France spécifiquement adaptée pour les études climatiques. La composante atmosphérique du modèle de l’IPSL est « LMDZ », modèle spécifiquement développé pour les études du climat terrestre et des atmosphères planétaires (Mars, Titan, Vénus...). La structure générale des deux modèles, CNRM-CM3 (Salas y Mélia et al., 2005) et IPSL-CM4 (Marti et al., 2005), est la même. Le modèle atmosphérique est couplé, d’une part, à un modèle de surface continentale qui inclut une représentation de la végétation et, d’autre part, avec un modèle océanique qui gère aussi l’évolution de la glace de mer. Du point de vue technique, le couplage atmosphère-océan se fait une fois par jour au travers du coupleur Oasis (Valcke et al., 2004) développé au Cerfacs, alors que le modèle de surface continentale est couplé directement à l’atmosphère, à chaque pas de temps, notamment en raison de la nécessité de décrire explicitement le cycle diurne, c’est-à-dire les variations d’ensoleillement, de température et autres paramètres au cours de la journée.... Modèles à résolution variable
Ces modèles sont des modèles globaux dont la grille peut être basculée et étirée pour renforcer la résolution spatiale dans la zone que l’on veut étudier.... Modèles régionaux
Ces modèles couvrent seulement une partie du globe, l’Europe par exemple, et sont forcés aux bords par des modèles de plus faible résolution (GCM, réanalyses, ...). Ils offrent une haute résolution spatiale (de 10 à 20 km) qui permet une meilleure représentation du climat local (reliefs, contrastes terre-mer, traits de côte complexes). De plus, ils simulent mieux les processus physiques régionaux que les modèles globaux. Mais contrairement à ces derniers, ils sont moins complexes. En effet, ils ne représentent que l’atmosphère et la végétation, tandis que les caractéristiques de l’océan (température de la mer, couverture de glace) sont extraites des modèles globaux. De plus, les conditions aux limites de la zone étudiée doivent être initialisées par des modèles globaux, ce qui est une source importante d’incertitudes. Le modèle régional du CNRM se nomme ALADIN-Climat (Bubnova et al., 1995). L’IPSL utilise quant à lui les modèles à aire limitée WRF et MM5 forcés par le modèle atmosphérique LMDZ (Cattiaux et al., 2009).... Modèles hydrométéorologiques
Les modèles hydrométéorologiques sont construits afin d'étudier les paramètres hydrologiques de surface (bilan d'eau, bilan d'énergie, flux). Ils peuvent être appelés modèle d'impact car ils sont utilisés pour étudier l'impact du changement climatique sur les ressources en eau.... |
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