“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 349 — #372
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9. Holocène et perturbation anthropique : introduction
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état « Sahara vert » et un état « désert » peuvent coexister. Dans la première
partie de l’Holocène, la végétation décroît graduellement en réponse à l’insolation d’été et à la réduction associée de précipitation. Lorsque le système
atteint un seuil où l’état « Sahara vert » ne peut plus être maintenu, le système
couplé produit brusquement un état désertique qui s’accompagne d’une chute
brutale des précipitations. Ce brusque changement d’état est donc associé à
une forte rétroaction positive de la végétation. (Liu et al., 2007 [29]) ont une
interprétation différente à partir de simulations couplées océan-atmosphère
dans lesquelles la disparition rapide de la végétation ne s’accompagne pas
d’une aridification brutale, ce qui sous entend qu’il n’y a pas de rétroaction
positive forte induite par la végétation. Le mécanisme dans ce cas est lié à
la variabilité interne des précipitations. Cette variabilité peut être considérée comme un forçage stochastique qui génère une variabilité stochastique
lente de l’humidité du sol. Cette variabilité interagit avec les non linéarités du
système végétal pour générer une décroissance rapide de la végétation. C’est
donc la réponse non linéaire de la végétation à la forte variabilité interne
qui est responsable du brusque changement d’état de la végétation lorsqu’un
seuil bioclimatique est atteint. L’ensemble de ces études donne des pistes pour
mieux comprendre les interactions entre les variations lentes de l’insolation, le
climat et la végétation. Néanmoins il n’est pas encore possible de déterminer
les raisons exactes et les mécanismes dominants dans ces régions africaines.
Des progrès sont nécessaires sur la représentation des zones semi-arides ainsi
que l’obtention de données hydrologiques et écologiques à haute résolution
temporelle.
9.4.3 Le climat récent (derniers siècles)
Simuler les variations du climat du dernier millénaire est un des défis
scientifiques de ce début de xxi
e siècle. Le premier problème est purement
technologique : ces simulations demandent plusieurs mois de calculs intensifs
sur les ordinateurs les plus puissants de la planète. Ceci explique que peu de
simulations de modèles de circulation générale soient utilisés dans le dernier
rapport du GIEC. Le second problème est la définition d’un état initial pour
l’océan et l’atmosphère. On s’affranchit de ce problème en utilisant une sortie
de modèle océanique avec des conditions préindustrielles, et pour laquelle on
ne constate pas de dérive. L’idée derrière cette approximation est que le climat
va s’ajuster de manière suffisamment rapide aux conditions de forçage pour
que les conditions initiales de l’an mil ne soient pas cruciales. Le troisième
problème est purement physique et consiste à définir les forçages du climat au
cours du temps. À cette échelle de temps, ces forçages sont principalement :
– Les variations de l’activité solaire Le rôle de l’activité solaire n’est pas
encore clairement établi. Les fluctuations de l’énergie reçue dans la troposphère sont a priori très faibles. Les fluctuations de l’activité solaire
jouent aussi sur la chimie de la stratosphère. La modulation des réactions
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9. Holocène et perturbation anthropique : introduction
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état « Sahara vert » et un état « désert » peuvent coexister. Dans la première
partie de l’Holocène, la végétation décroît graduellement en réponse à l’insolation d’été et à la réduction associée de précipitation. Lorsque le système
atteint un seuil où l’état « Sahara vert » ne peut plus être maintenu, le système
couplé produit brusquement un état désertique qui s’accompagne d’une chute
brutale des précipitations. Ce brusque changement d’état est donc associé à
une forte rétroaction positive de la végétation. (Liu et al., 2007 [29]) ont une
interprétation différente à partir de simulations couplées océan-atmosphère
dans lesquelles la disparition rapide de la végétation ne s’accompagne pas
d’une aridification brutale, ce qui sous entend qu’il n’y a pas de rétroaction
positive forte induite par la végétation. Le mécanisme dans ce cas est lié à
la variabilité interne des précipitations. Cette variabilité peut être considérée comme un forçage stochastique qui génère une variabilité stochastique
lente de l’humidité du sol. Cette variabilité interagit avec les non linéarités du
système végétal pour générer une décroissance rapide de la végétation. C’est
donc la réponse non linéaire de la végétation à la forte variabilité interne
qui est responsable du brusque changement d’état de la végétation lorsqu’un
seuil bioclimatique est atteint. L’ensemble de ces études donne des pistes pour
mieux comprendre les interactions entre les variations lentes de l’insolation, le
climat et la végétation. Néanmoins il n’est pas encore possible de déterminer
les raisons exactes et les mécanismes dominants dans ces régions africaines.
Des progrès sont nécessaires sur la représentation des zones semi-arides ainsi
que l’obtention de données hydrologiques et écologiques à haute résolution
temporelle.
9.4.3 Le climat récent (derniers siècles)
Simuler les variations du climat du dernier millénaire est un des défis
scientifiques de ce début de xxi
e siècle. Le premier problème est purement
technologique : ces simulations demandent plusieurs mois de calculs intensifs
sur les ordinateurs les plus puissants de la planète. Ceci explique que peu de
simulations de modèles de circulation générale soient utilisés dans le dernier
rapport du GIEC. Le second problème est la définition d’un état initial pour
l’océan et l’atmosphère. On s’affranchit de ce problème en utilisant une sortie
de modèle océanique avec des conditions préindustrielles, et pour laquelle on
ne constate pas de dérive. L’idée derrière cette approximation est que le climat
va s’ajuster de manière suffisamment rapide aux conditions de forçage pour
que les conditions initiales de l’an mil ne soient pas cruciales. Le troisième
problème est purement physique et consiste à définir les forçages du climat au
cours du temps. À cette échelle de temps, ces forçages sont principalement :
– Les variations de l’activité solaire Le rôle de l’activité solaire n’est pas
encore clairement établi. Les fluctuations de l’énergie reçue dans la troposphère sont a priori très faibles. Les fluctuations de l’activité solaire
jouent aussi sur la chimie de la stratosphère. La modulation des réactions