“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 347 — #370
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9. Holocène et perturbation anthropique : introduction
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type de végétation, les pertes d’eau par interception, évaporation du sol nu et
transpiration se répartissent différemment. Tous les modèles de climats incorporent un modèle de surface continentale plus ou moins complexe qui permet
de déterminer les échanges de chaleur et d’eau entre la surface et l’atmosphère.
Les types de végétation et les caractéristiques résultantes de la surface (albédo, rugosité, résistance à l’évaporation) sont prescrits à partir de données
actuelles. Les simulations de l’Holocène moyen ont tendance à sous-estimer
les changements hydrologiques dans la région sahélienne (Joussaume et al.,
1999 [23]). La végétation étant en général fixée aux caractéristiques actuelles,
alors que les données de pollen indiquent un changement de végétation (Jolly
et al., 1998 [20]). Le changement de végétation, négligé dans ces simulations,
est un bon candidat pour expliquer ce désaccord.
Les premières simulations couplées atmosphère-végétation faisaient appel
à un couplage itératif entre le climat et la végétation. Pour cela, un modèle
de végétation était utilisé pour simuler une végétation en équilibre avec le
climat produit par le modèle d’atmosphère et réintroduite comme condition
aux limites au modèle de climat (Claussen et Gayler, 1997 [9] ; de Noblet
et al., 1996 [14]). Le processus est réitéré jusqu’à ce que climat et végétation
soient en équilibre, c’est-à-dire sans différence majeure entre deux itérations.
Les nouvelles versions des modèles de surfaces continentales incluent le cycle
du carbone et la dynamique de la végétation (Krinner et al., 2005 [25]), ce qui
permet de représenter de façon interactive les changements de végétation, en
considérant à la fois les variations lentes de la végétation (remplacement d’une
végétation par une autre) et les interactions de ces changements de végétation
avec le climat. Il reste actuellement de nombreuses incertitudes dans la représentation de ces couplages, ce qui se traduit par des différences d’amplitude
marquées sur la façon dont la végétation amplifie les précipitations dans les
régions de mousson (Braconnot et al., 2007b [5]). Néanmoins quelques grandes
lignes paraissent robustes.
Lorsque la végétation est interactive, le rôle du recyclage local de l’eau devient plus important. La Figure 9.9 montre les contributions de l’advection et
du recyclage local (évaporation) dans la région sahélienne, estimées à partir de
simulations couplées océan-atmosphère-végétation. Dans ce cas, la végétation
était couplée de façon asynchrone au modèle d’atmosphère. Les simulations
avec végétation interactive indiquent que le désert dans la région sahélienne
est remplacé par de la steppe. L’albédo est ainsi diminué dans cette région,
ce qui renforce localement le réchauffement continental en début de saison de
mousson, et favorise l’advection d’humidité et les précipitations. Durant la
saison de mousson, la végétation est plus efficace que le sol nu pour recycler
l’eau, ce qui augmente aussi les précipitations. Enfin, en fin de saison de mousson, la végétation exploite l’eau du sol, ce qui contribue à allonger la saison des
pluies (Texier et al., 2000 [39]). L’ensemble de ces effets expliquent pourquoi
les simulations incluant une végétation interactive sont en général en meilleur
accord avec les données en Afrique de l’Ouest dans la région s’étendant de 15
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type de végétation, les pertes d’eau par interception, évaporation du sol nu et
transpiration se répartissent différemment. Tous les modèles de climats incorporent un modèle de surface continentale plus ou moins complexe qui permet
de déterminer les échanges de chaleur et d’eau entre la surface et l’atmosphère.
Les types de végétation et les caractéristiques résultantes de la surface (albédo, rugosité, résistance à l’évaporation) sont prescrits à partir de données
actuelles. Les simulations de l’Holocène moyen ont tendance à sous-estimer
les changements hydrologiques dans la région sahélienne (Joussaume et al.,
1999 [23]). La végétation étant en général fixée aux caractéristiques actuelles,
alors que les données de pollen indiquent un changement de végétation (Jolly
et al., 1998 [20]). Le changement de végétation, négligé dans ces simulations,
est un bon candidat pour expliquer ce désaccord.
Les premières simulations couplées atmosphère-végétation faisaient appel
à un couplage itératif entre le climat et la végétation. Pour cela, un modèle
de végétation était utilisé pour simuler une végétation en équilibre avec le
climat produit par le modèle d’atmosphère et réintroduite comme condition
aux limites au modèle de climat (Claussen et Gayler, 1997 [9] ; de Noblet
et al., 1996 [14]). Le processus est réitéré jusqu’à ce que climat et végétation
soient en équilibre, c’est-à-dire sans différence majeure entre deux itérations.
Les nouvelles versions des modèles de surfaces continentales incluent le cycle
du carbone et la dynamique de la végétation (Krinner et al., 2005 [25]), ce qui
permet de représenter de façon interactive les changements de végétation, en
considérant à la fois les variations lentes de la végétation (remplacement d’une
végétation par une autre) et les interactions de ces changements de végétation
avec le climat. Il reste actuellement de nombreuses incertitudes dans la représentation de ces couplages, ce qui se traduit par des différences d’amplitude
marquées sur la façon dont la végétation amplifie les précipitations dans les
régions de mousson (Braconnot et al., 2007b [5]). Néanmoins quelques grandes
lignes paraissent robustes.
Lorsque la végétation est interactive, le rôle du recyclage local de l’eau devient plus important. La Figure 9.9 montre les contributions de l’advection et
du recyclage local (évaporation) dans la région sahélienne, estimées à partir de
simulations couplées océan-atmosphère-végétation. Dans ce cas, la végétation
était couplée de façon asynchrone au modèle d’atmosphère. Les simulations
avec végétation interactive indiquent que le désert dans la région sahélienne
est remplacé par de la steppe. L’albédo est ainsi diminué dans cette région,
ce qui renforce localement le réchauffement continental en début de saison de
mousson, et favorise l’advection d’humidité et les précipitations. Durant la
saison de mousson, la végétation est plus efficace que le sol nu pour recycler
l’eau, ce qui augmente aussi les précipitations. Enfin, en fin de saison de mousson, la végétation exploite l’eau du sol, ce qui contribue à allonger la saison des
pluies (Texier et al., 2000 [39]). L’ensemble de ces effets expliquent pourquoi
les simulations incluant une végétation interactive sont en général en meilleur
accord avec les données en Afrique de l’Ouest dans la région s’étendant de 15