“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 159 — #182
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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considère que des simulations utilisant un modèle d’atmosphère seule, forcé
par des conditions aux limites se répétant d’année en année, doivent être intégrées sur une durée de 20 à 50 ans pour obtenir une réponse de l’atmosphère
à l’équilibre avec ces conditions aux limites, un modèle couplé atmosphèreocéan, devra en principe être intégré sur un, voire plusieurs milliers d’années.
Le plus grand défi qui se pose alors est la fermeture des bilans en eau et en
énergie dans le modèle pour éviter des dérives lentes et liées non au forçage
imposé mais au modèle lui-même.
4.4.3 Modélisation « réaliste » des paléoclimats
4.4.3.1 Conditions aux limites conditions initiales
De nombreuses simulations paléoclimatiques visent à « reproduire » au
mieux un climat du passé. Ceci permet d’évaluer les modèles dans des situations climatiques différentes du climat actuel et documentées par les indicateurs paléoclimatiques. Cela permet aussi de mieux comprendre les liens
éventuels entre les différences de climats pour des régions éloignées les unes des
autres, d’offrir des compléments par rapport aux reconstructions en termes
de couverture spatiale et temporelle ou de phénomène de région non couverte
par les reconstructions, compléments qui peuvent permettre de mieux les comprendre. Nous reviendrons sur les comparaisons entre modèles et données et
sur leur intérêt en fin de section.
Comment obtenir une simulation « réaliste » d’un paléoclimat ? Il faut
tout d’abord déterminer, selon la question que l’on se pose, le sous-système
du système climatique que l’on veut étudier. Par exemple, si l’on veut étudier
le climat continental en fonction de conditions océaniques données, on utilisera un modèle d’atmosphère, éventuellement couplé à un modèle de surface
continentale ou de végétation dynamique. Une fois le sous-système choisi, on
réalise une simulation paléoclimatique en imposant les forçages et conditions
aux limites à ce sous-système de manière la plus réaliste possible pour la période dont on veut simuler le climat. Ainsi, plus le sous-système est restreint,
plus il y aura de conditions à imposer, conditions que l’on doit connaître pour
la période d’étude. Si nous poursuivons l’exemple de la simulation utilisant
seulement un modèle de circulation générale atmosphérique, nous devons pouvoir prescrire les températures de surface des océans et l’extension de banquise
en tout point du modèle atmosphérique de type océan. Ceci est dans les faits
extrêmement contraignant, puisqu’il faudrait au moins disposer de reconstructions des conditions de surface océanique avec une résolution spatiale du même
ordre que celle du modèle pour un cycle saisonnier type. De telles expériences
numériques reposent alors presque toujours sur des hypothèses assez fortes,
pour ce qui concerne les conditions de surface océanique comme pour ce qui
concerne la distribution terre-océan, la topographie, l’étendue et l’altitude des
calottes glaciaires. Les autres forçages sont mieux connus, du moins pour les
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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considère que des simulations utilisant un modèle d’atmosphère seule, forcé
par des conditions aux limites se répétant d’année en année, doivent être intégrées sur une durée de 20 à 50 ans pour obtenir une réponse de l’atmosphère
à l’équilibre avec ces conditions aux limites, un modèle couplé atmosphèreocéan, devra en principe être intégré sur un, voire plusieurs milliers d’années.
Le plus grand défi qui se pose alors est la fermeture des bilans en eau et en
énergie dans le modèle pour éviter des dérives lentes et liées non au forçage
imposé mais au modèle lui-même.
4.4.3 Modélisation « réaliste » des paléoclimats
4.4.3.1 Conditions aux limites conditions initiales
De nombreuses simulations paléoclimatiques visent à « reproduire » au
mieux un climat du passé. Ceci permet d’évaluer les modèles dans des situations climatiques différentes du climat actuel et documentées par les indicateurs paléoclimatiques. Cela permet aussi de mieux comprendre les liens
éventuels entre les différences de climats pour des régions éloignées les unes des
autres, d’offrir des compléments par rapport aux reconstructions en termes
de couverture spatiale et temporelle ou de phénomène de région non couverte
par les reconstructions, compléments qui peuvent permettre de mieux les comprendre. Nous reviendrons sur les comparaisons entre modèles et données et
sur leur intérêt en fin de section.
Comment obtenir une simulation « réaliste » d’un paléoclimat ? Il faut
tout d’abord déterminer, selon la question que l’on se pose, le sous-système
du système climatique que l’on veut étudier. Par exemple, si l’on veut étudier
le climat continental en fonction de conditions océaniques données, on utilisera un modèle d’atmosphère, éventuellement couplé à un modèle de surface
continentale ou de végétation dynamique. Une fois le sous-système choisi, on
réalise une simulation paléoclimatique en imposant les forçages et conditions
aux limites à ce sous-système de manière la plus réaliste possible pour la période dont on veut simuler le climat. Ainsi, plus le sous-système est restreint,
plus il y aura de conditions à imposer, conditions que l’on doit connaître pour
la période d’étude. Si nous poursuivons l’exemple de la simulation utilisant
seulement un modèle de circulation générale atmosphérique, nous devons pouvoir prescrire les températures de surface des océans et l’extension de banquise
en tout point du modèle atmosphérique de type océan. Ceci est dans les faits
extrêmement contraignant, puisqu’il faudrait au moins disposer de reconstructions des conditions de surface océanique avec une résolution spatiale du même
ordre que celle du modèle pour un cycle saisonnier type. De telles expériences
numériques reposent alors presque toujours sur des hypothèses assez fortes,
pour ce qui concerne les conditions de surface océanique comme pour ce qui
concerne la distribution terre-océan, la topographie, l’étendue et l’altitude des
calottes glaciaires. Les autres forçages sont mieux connus, du moins pour les