“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 151 — #174
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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s’accumuler en certains endroits. Cela ne correspond que de très loin à ce qui
est accessible dans les observations paléoclimatiques, et la comparaison aux
données n’est donc pas immédiate car les conditions imposées à l’expérience
numérique sont en faite très idéalisées.
De façon générale, les modèles ne peuvent représenter qu’une partie restreinte du système climatique global, le reste étant prescrit ou idéalisé à l’extrême. S’ils ont vocation à décrire de la manière la plus réaliste possible certains aspects du problème, ils ne peuvent prétendre à l’exhaustivité. Avant
tout exercice de modélisation, il est donc nécessaire de formuler une hypothèse bien précise qui correspond à la configuration retenue. Pour reprendre
l’exemple de l’entrée en glaciation ci-dessus, il n’est pas possible de « simuler
l’entrée en glaciation » sous tous ses aspects. Par contre, on peut tenter de
répondre à certaines questions. Par exemple, pour un modèle de circulation
général atmosphérique : « partant d’une situation de contrôle comme un climat pré-industriel, le simple fait de changer le forçage radiatif au sommet
de l’atmosphère, sans changer les températures de surface océanique (ce qui
nécessiterait un modèle d’océan), ni la végétation (ce qui nécessiterait un modèle de végétation), ni l’étendue des calottes (ce qui nécessiterait un modèle
de calotte), ni rien d’autre, cela suffit-il à obtenir la persistance de la neige
dans certaines régions nordiques ? » Formulée de cette façon, on comprend
mieux la distance qu’il y a avec une simulation de l’entrée en glaciation sous
tous ses aspects. Des modèles plus complets répondront à des questions plus
générales, mais il n’existe pas de modèle du « grand tout ». Il est donc important de bien comprendre quelle est l’hypothèse que l’on souhaite tester, et de
choisir les configurations de modèle qui le permettent.
Les sections suivantes décrivent les grandes familles de modèles climatiques, des modèles les plus complexes aux modèles conceptuels. Chacune
donne des exemples d’application de ces modèles à des questions paléoclimatiques.
4.4 Modèles de circulation générale, modèles
complexes du système Terre
4.4.1 Équations, discrétisation et paramétrisations :
exemple des modèles de circulation générale
atmosphérique
Une approche naturelle pour simuler les caractéristiques du climat à la surface de la Terre est de s’appuyer sur les équations fondamentales décrivant le
comportement de l’atmosphère et de l’océan. Exposons tout d’abord comment
sont construits les modèles de circulation générale atmosphérique (MCGA,
en anglais AGCM pour « Atmospheric General Circulation Model ») dont
l’objectif est de représenter l’évolution des caractéristiques de l’atmosphère
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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s’accumuler en certains endroits. Cela ne correspond que de très loin à ce qui
est accessible dans les observations paléoclimatiques, et la comparaison aux
données n’est donc pas immédiate car les conditions imposées à l’expérience
numérique sont en faite très idéalisées.
De façon générale, les modèles ne peuvent représenter qu’une partie restreinte du système climatique global, le reste étant prescrit ou idéalisé à l’extrême. S’ils ont vocation à décrire de la manière la plus réaliste possible certains aspects du problème, ils ne peuvent prétendre à l’exhaustivité. Avant
tout exercice de modélisation, il est donc nécessaire de formuler une hypothèse bien précise qui correspond à la configuration retenue. Pour reprendre
l’exemple de l’entrée en glaciation ci-dessus, il n’est pas possible de « simuler
l’entrée en glaciation » sous tous ses aspects. Par contre, on peut tenter de
répondre à certaines questions. Par exemple, pour un modèle de circulation
général atmosphérique : « partant d’une situation de contrôle comme un climat pré-industriel, le simple fait de changer le forçage radiatif au sommet
de l’atmosphère, sans changer les températures de surface océanique (ce qui
nécessiterait un modèle d’océan), ni la végétation (ce qui nécessiterait un modèle de végétation), ni l’étendue des calottes (ce qui nécessiterait un modèle
de calotte), ni rien d’autre, cela suffit-il à obtenir la persistance de la neige
dans certaines régions nordiques ? » Formulée de cette façon, on comprend
mieux la distance qu’il y a avec une simulation de l’entrée en glaciation sous
tous ses aspects. Des modèles plus complets répondront à des questions plus
générales, mais il n’existe pas de modèle du « grand tout ». Il est donc important de bien comprendre quelle est l’hypothèse que l’on souhaite tester, et de
choisir les configurations de modèle qui le permettent.
Les sections suivantes décrivent les grandes familles de modèles climatiques, des modèles les plus complexes aux modèles conceptuels. Chacune
donne des exemples d’application de ces modèles à des questions paléoclimatiques.
4.4 Modèles de circulation générale, modèles
complexes du système Terre
4.4.1 Équations, discrétisation et paramétrisations :
exemple des modèles de circulation générale
atmosphérique
Une approche naturelle pour simuler les caractéristiques du climat à la surface de la Terre est de s’appuyer sur les équations fondamentales décrivant le
comportement de l’atmosphère et de l’océan. Exposons tout d’abord comment
sont construits les modèles de circulation générale atmosphérique (MCGA,
en anglais AGCM pour « Atmospheric General Circulation Model ») dont
l’objectif est de représenter l’évolution des caractéristiques de l’atmosphère