“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 160 — #183
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Paléoclimatologie
périodes relativement récentes du Quaternaire : insolation (Berger, 1978) et
concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, avec les mesures dans les
carottes glaciaires de l’Antarctique qui remontent maintenant à 800 000 ans.
Ainsi, une simulation « réaliste » d’un paléoclimat repose sur plusieurs
séries d’hypothèses : celles liées à la conception même du modèle et celles liées
à la prescription des conditions aux limites pour l’expérience donnée. Cette
simulation résume donc d’une part nos connaissances en termes de description
du climat (incluses dans le modèle climatique), d’autre part nos connaissances
en termes de forçages de ce climat (exprimées dans les forçages et conditions
aux limites). Elle est aussi contrainte par les possibilités d’ordre technologique,
informatique, au moment où elle a été réalisée.
Prenons l’exemple des simulations du climat du Dernier Maximum glaciaire, il y a environ 21 000 ans. Les premières simulations du climat de cette
période (Gates, 1976) ont été effectuées dès les premières reconstructions de
surface océanique (température de surface des océans, étendue de banquise)
et continentale (étendue des calottes glaciaires) connues (CLIMAP, 1976).
À l’époque, la concentration atmosphérique en CO 2 n’était pas connue. Ce
n’est donc que dans les années 1980 (Manabe et Broccoli, 1985) qu’a été
effectuée la première simulation numérique prenant en compte les forçages
principaux pour le climat du Dernier Maximum glaciaire : étendue et altitude des calottes glaciaires, conditions de surface océanique, concentration
atmosphérique en CO 2 . Il s’agissait d’une simulation utilisant un des modèles d’atmosphère seule les plus sophistiqués de cette époque. La durée de
la simulation était courte (trois mois pour la première simulation !) en regard des standards actuels : il faut en théorie quelques dizaines d’années de
simulations pour obtenir des résultats statistiquement robustes, selon la région et le phénomène auxquels on s’intéresse. Force est de reconnaître qu’à
l’époque des premières simulations paléoclimatiques, la durée des simulations
effectuées avec des modèles de circulation générale était fortement restreinte
par le coût des calculs. Pour gagner du temps, on effectuait des expériences
en conditions d’insolation de janvier ou juillet perpétuels, ce qui permettait
d’obtenir des résultats significatifs pour des durées de simulations relativement courtes (90 jours, typiquement). De tels résultats, qui représentaient
une prouesse à l’époque de leur publication, seraient maintenant probablement durement critiqués, surtout à cause de leur durée trop courte, même en
conditions d’insolation fixe. Les modèles évoluent avec notre compréhension
du système climatique et la capacité des calculateurs. Les simulations doivent
donc être refaites périodiquement avec ces nouveaux outils. Les simulations
de la première phase du projet PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project, Joussaume et Taylor, 1995) utilisant des modèles de circulation
générale duraient au moins dix ans, après un ajustement aux conditions aux
limites d’au moins un an, le cycle saisonnier dans son entier étant simulé.
Ces premières simulations du climat du Dernier Maximum glaciaire utilisaient les conditions de surface océanique reconstruites par le projet CLI-
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Paléoclimatologie
périodes relativement récentes du Quaternaire : insolation (Berger, 1978) et
concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, avec les mesures dans les
carottes glaciaires de l’Antarctique qui remontent maintenant à 800 000 ans.
Ainsi, une simulation « réaliste » d’un paléoclimat repose sur plusieurs
séries d’hypothèses : celles liées à la conception même du modèle et celles liées
à la prescription des conditions aux limites pour l’expérience donnée. Cette
simulation résume donc d’une part nos connaissances en termes de description
du climat (incluses dans le modèle climatique), d’autre part nos connaissances
en termes de forçages de ce climat (exprimées dans les forçages et conditions
aux limites). Elle est aussi contrainte par les possibilités d’ordre technologique,
informatique, au moment où elle a été réalisée.
Prenons l’exemple des simulations du climat du Dernier Maximum glaciaire, il y a environ 21 000 ans. Les premières simulations du climat de cette
période (Gates, 1976) ont été effectuées dès les premières reconstructions de
surface océanique (température de surface des océans, étendue de banquise)
et continentale (étendue des calottes glaciaires) connues (CLIMAP, 1976).
À l’époque, la concentration atmosphérique en CO 2 n’était pas connue. Ce
n’est donc que dans les années 1980 (Manabe et Broccoli, 1985) qu’a été
effectuée la première simulation numérique prenant en compte les forçages
principaux pour le climat du Dernier Maximum glaciaire : étendue et altitude des calottes glaciaires, conditions de surface océanique, concentration
atmosphérique en CO 2 . Il s’agissait d’une simulation utilisant un des modèles d’atmosphère seule les plus sophistiqués de cette époque. La durée de
la simulation était courte (trois mois pour la première simulation !) en regard des standards actuels : il faut en théorie quelques dizaines d’années de
simulations pour obtenir des résultats statistiquement robustes, selon la région et le phénomène auxquels on s’intéresse. Force est de reconnaître qu’à
l’époque des premières simulations paléoclimatiques, la durée des simulations
effectuées avec des modèles de circulation générale était fortement restreinte
par le coût des calculs. Pour gagner du temps, on effectuait des expériences
en conditions d’insolation de janvier ou juillet perpétuels, ce qui permettait
d’obtenir des résultats significatifs pour des durées de simulations relativement courtes (90 jours, typiquement). De tels résultats, qui représentaient
une prouesse à l’époque de leur publication, seraient maintenant probablement durement critiqués, surtout à cause de leur durée trop courte, même en
conditions d’insolation fixe. Les modèles évoluent avec notre compréhension
du système climatique et la capacité des calculateurs. Les simulations doivent
donc être refaites périodiquement avec ces nouveaux outils. Les simulations
de la première phase du projet PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Project, Joussaume et Taylor, 1995) utilisant des modèles de circulation
générale duraient au moins dix ans, après un ajustement aux conditions aux
limites d’au moins un an, le cycle saisonnier dans son entier étant simulé.
Ces premières simulations du climat du Dernier Maximum glaciaire utilisaient les conditions de surface océanique reconstruites par le projet CLI-