• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> La nature
    Nouveau modèle climatique pour le GIEC

    La tendance de la température mondiale moyenne de 1850 à 2100 selon le nouveau modèle climatique AWI. Crédit :Tido Semmler

    Les chercheurs de l'Institut Alfred Wegener maintenant, pour la première fois, alimenter les résultats de leurs modèles mondiaux directement dans la base de données du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. Les données sont particulièrement intéressantes car le modèle sous-jacent, développé à l'AWI, dépeint la banquise et les océans avec une définition bien plus grande que les méthodes conventionnelles. Les résultats sont utilisés par les climatologues et les parties prenantes du monde entier pour déterminer les effets du changement climatique sur les humains et l'environnement.

    Dans quelle mesure la Terre se réchauffera-t-elle au cours des prochaines décennies en raison du changement climatique ? Comment cela va-t-il changer notre monde ? Ce sont quelques-unes des questions les plus urgentes de notre temps, et les chercheurs du monde entier utilisent des modèles climatiques pour tenter de trouver des réponses. Mais le climat de la Terre est extrêmement complexe et sa modélisation à l'aide de super ordinateurs est difficile. Chaque modèle climatique a ses forces et ses faiblesses. Afin de mieux estimer les évolutions climatiques futures, les résultats de divers modèles climatiques dans le monde sont comparés, puisque les comparaisons indiquent plus clairement quelle tendance climatique est la plus probable et quel degré d'incertitude les pronostics possèdent. Au total, une cinquantaine d'institutions de recherche dans le monde participent à ce vaste projet international, connu sous le nom de projet d'intercomparaison de modèles couplés (CMIP). C'est extrêmement important car les résultats sont introduits dans une base de données internationale et constituent la base de la prochaine CIPV (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, rapport du GIEC), qui sera publié en 2021 :le sixième rapport d'évaluation, AR6.

    Seulement trois établissements d'Allemagne

    Maintenant, pour la première fois, L'Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI), avec son propre modèle, fait partie de ce grand projet de comparaison internationale. Il y a quelques jours à peine, les chercheurs de l'AWI ont entré leurs premiers résultats détaillés de modèle climatique dans la base de données internationale CMIP. "C'est très particulier d'appartenir à l'une des institutions qui apportent une contribution significative aux données sur lesquelles le rapport d'évaluation sera basé, " commente le météorologue Dr. Tido Semmler, qui coordonne les travaux de l'AWI pour le projet de comparaison internationale CMIP. "Il n'y a que trois instituts de recherche allemands impliqués :l'Institut Max Planck de météorologie à Hambourg, le Centre aérospatial allemand et nous. le Centre allemand de calcul climatique (DKRZ) à Hambourg joue un rôle clé, puisqu'il offre aux trois institutions du temps informatique et de l'espace de stockage ainsi qu'un support pour la réalisation des simulations et la mise à disposition des données.

    Il y a une raison particulière pour laquelle l'AWI s'est maintenant impliquée :les experts ont employé un nouveau et, à ce jour, méthode peu utilisée pour modéliser le climat - une "grille non structurée", ce qui en termes de recherche climatique équivaut à une mini révolution. Jusqu'à maintenant, presque tous les groupes de recherche dans le monde ont travaillé avec ce que l'on appelle des "grilles structurées". Le principe de ces grilles est simple :la modélisation du climat global étant bien trop complexe, les chercheurs divisent la Terre et l'atmosphère en quadrillages, cubes dont les arêtes mesurent généralement 100 kilomètres de long. Dans ces boîtes, le biologique, les processus chimiques et physiques qui affectent le climat peuvent être modélisés à l'aide de superordinateurs. Mais le fait qu'une longueur de 100 kilomètres est beaucoup trop grossière pour prendre en compte directement des processus importants - comme les petits tourbillons, quelques kilomètres seulement, dans le Gulf Stream et d'autres courants océaniques qui entraînent une augmentation des échanges de chaleur et d'humidité entre la mer et l'atmosphère. De nombreux modèles climatiques sont incapables de décrire avec précision le cours du Gulf Stream, qui prend sa source dans le golfe du Mexique et se déplace vers le nord le long de la côte de la Floride avant de virer vers l'est vers l'Europe. Dans de nombreux modèles, le courant se déplace beaucoup trop vers le nord car les petits tourbillons ne sont pas inclus.

    Une grille ajustable

    Idéalement, nous aurions une grille globale à mailles plus fines avec des carrés ne couvrant pas plus de dix kilomètres. Mais cela augmenterait le nombre de calculs individuels. Même pour des simulations climatiques s'étalant sur quelques années seulement, un ordinateur central aurait besoin de plusieurs semaines. Mais les experts de l'AWI ont maintenant développé une alternative « grille non structurée ». Cela permet aux éléments de grille individuels d'être réduits - à environ dix kilomètres - pour certaines régions sélectionnées. Alors que le climat pour l'ensemble du globe peut être modélisé à l'aide d'une grille avec des carrés de taille normale, le maillage réglable de manière flexible permet dans une certaine mesure de zoomer sur des régions spécifiques, comme le Gulf Stream. La grille non structurée a ajouté une nouvelle dimension intéressante à la modélisation du climat, ce qui est très important pour le processus CMIP.

    Une comparaison directe unique

    "Comme règle, dans la modélisation du climat, nous combinons différents modèles qui simulent différentes choses, par exemple, un modèle qui décrit l'océan en détail et un deuxième modèle montrant les processus dans l'atmosphère, " explique Tido Semmler. " Le modèle océanique FESOM, que nous avons développé, utilise une grille non structurée. Pour l'ambiance, d'autre part, nous utilisons un modèle à structure conventionnelle développé au Max Planck Institute for Meteorology. » Cela rend les comparaisons dans le cadre du CMIP particulièrement intéressantes :le Max Planck Institute for Meteorology couple le modèle atmosphérique avec son modèle océanique, qui est basé sur la grille traditionnelle. Mais les collègues de l'AWI couplent le modèle atmosphérique avec leur propre modèle océanique, qui utilise la grille non structurée. « Nous et les partenaires du CMIP sommes impatients de voir la comparaison directe de ces résultats, " dit Tido Semmler.

    Des données importantes pour la recherche sur l'impact climatique

    Les résultats des quelque 50 modèles climatiques, que l'AWI et les autres partenaires du CMIP alimentent actuellement la base de données internationale, sera utilisé par de nombreux autres chercheurs au cours des deux prochaines années. Surtout par les experts qui étudient l'impact du changement climatique sur les personnes et les habitats de notre planète. Ces résultats de recherche permettront, à son tour, servir de base aux rapports du GIEC ; le 6e rapport d'évaluation ainsi que le résumé du rapport du GIEC, le rapport de synthèse, qui comprendra principalement des recommandations politiques.

    Exemples de résultats de modélisation (voir graphique en ligne) :la tendance de la température mondiale moyenne de 1850 à 2100 selon le nouveau modèle climatique AWI.

    Le modèle climatique AWI comprend les principaux moteurs naturels de la température de la Terre, comme le rayonnement solaire, les concentrations naturelles de gaz à effet de serre et d'aérosols ainsi que les aérosols volcaniques. La ligne grise représente l'essai de contrôle avec des moteurs naturels et des concentrations de gaz à effet de serre de 284 ppm de CO 2 pour l'année 1850. La ligne noire montre la tendance historique de la température mondiale moyenne avec l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre de 1850 jusqu'à 400 ppm de CO 2 aujourd'hui, qui ont conduit à un réchauffement global net d'environ 1 °C. Les lignes colorées montrent l'évolution future possible de la température moyenne mondiale en fonction du scénario d'émission.

    Les fluctuations des lignes montrent les variations naturelles de la température moyenne mondiale sans émission de gaz à effet de serre. Pour la tendance historique (ligne noire) et les scénarios modérés (réchauffement d'environ 4 °C avec 871 ppm de CO 2 en 2100) pour l'avenir (ligne jaune), plusieurs simulations ont été réalisées pour estimer le degré d'incertitude des résultats. Les modèles AWI ont une plage de fluctuation d'environ un demi-degré Celsius.

    Pour le scénario à faibles émissions (445 ppm CO 2 en 2100), il faudra des efforts concertés pour réduire les émissions de gaz à effet de serre afin de limiter la hausse de la température moyenne mondiale à 2 °C près; avec le scénario d'émissions élevées (1142 ppm CO 2 en 2100), il est supposé qu'aucune mesure n'est prise pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, de sorte que selon le modèle actuel, la température globale moyenne augmentera d'environ 5 °C.


    © Science https://fr.scienceaq.com