“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 392 — #415
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Paléoclimatologie
pouvoir étudier les variations du climat, il est nécessaire que la température
de l’océan puisse évoluer.
Les premières études de l’impact d’un doublement du CO 2 avec ce type de
modèle ont été effectuées dans les années 1970 au GFDL (Geophysical Fluid
Dynamics Laboratory, Princeton, USA) avec un océan sans circulation et de
capacité thermique nulle, permettant une mise en équilibre rapide. Dans ce
modèle, il n’y avait ni variation diurne de l’ensoleillement, ni même variation
annuelle, et des corrections ad hoc étaient appliquées aux flux de chaleur à
l’interface air-mer pour que la température de surface des océans reste proche
de celle observée. L’utilisation de ce type de modèle s’est largement répandue
pendant les années 1980, avec une augmentation progressive de leur sophistication et de leur réalisme. Par exemple, les variations annuelles et diurnes
de l’ensoleillement furent prises en compte, la modélisation des processus de
formation des nuages débutait... À la même époque, de nouveaux satellites
permettaient d’estimer la couverture globale des nuages et les flux radiatifs
au sommet de l’atmosphère, ce qui permettait d’évaluer et d’améliorer les
modèles atmosphériques.
Parallèlement, des modèles de circulation générale de l’océan (OGCM)
étaient développés pour simuler le transport de chaleur et étudier le rôle de
l’océan dans l’équilibre énergétique de la Terre. Ils inclurent progressivement
des modèles de glace de mer pour simuler la banquise aux hautes latitudes et,
à partir des années 1990, ils furent couplés avec des modèles atmosphériques
pour donner naissance à des modèles climatiques complets. Ces premiers modèles simulaient assez mal les flux de chaleur et d’eau à l’interface air-mer, et
cette erreur sur les flux se traduisait par de forts biais sur les températures
simulées de la surface de l’océan. Pour remédier à ces défauts, les flux à l’interface air-mer étaient corrigés de façon ad hoc, avant que ces corrections ne
soient progressivement supprimées à partir de la fin des années 1990, grâce à
l’amélioration continue des modèles.
Ces modèles couplés atmosphère-océan sont progressivement devenus l’outil de base pour étudier les variations des climats, aussi bien passés que futurs.
Par exemple, dans le cadre de la préparation du quatrième rapport du GIEC,
une vingtaine de ces modèles couplés ont réalisé tout un ensemble de simulations de changement climatique, et seuls six d’entre eux corrigeaient les flux
à l’interface air-mer. Ces modèles sont capables de simuler une variabilité climatique naturelle qui peut être comparée aux observations pour différentes
échelles de temps : quelques jours, quelques années (variabilité interannuelle,
dont la plus connue est El Niño), ou quelques dizaines, voire plusieurs centaines d’années.
De façon schématique, les modèles climatiques simulent les cycles de l’énergie et de l’eau. Progressivement fut également introduite la modélisation
des réactions chimiques dans l’atmosphère ou des cycles biogéochimiques, du
transport des espèces afin d’étudier de nouveaux aspects des variations du
climat : effet des aérosols, couplage entre les changements climatiques et la
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Paléoclimatologie
pouvoir étudier les variations du climat, il est nécessaire que la température
de l’océan puisse évoluer.
Les premières études de l’impact d’un doublement du CO 2 avec ce type de
modèle ont été effectuées dans les années 1970 au GFDL (Geophysical Fluid
Dynamics Laboratory, Princeton, USA) avec un océan sans circulation et de
capacité thermique nulle, permettant une mise en équilibre rapide. Dans ce
modèle, il n’y avait ni variation diurne de l’ensoleillement, ni même variation
annuelle, et des corrections ad hoc étaient appliquées aux flux de chaleur à
l’interface air-mer pour que la température de surface des océans reste proche
de celle observée. L’utilisation de ce type de modèle s’est largement répandue
pendant les années 1980, avec une augmentation progressive de leur sophistication et de leur réalisme. Par exemple, les variations annuelles et diurnes
de l’ensoleillement furent prises en compte, la modélisation des processus de
formation des nuages débutait... À la même époque, de nouveaux satellites
permettaient d’estimer la couverture globale des nuages et les flux radiatifs
au sommet de l’atmosphère, ce qui permettait d’évaluer et d’améliorer les
modèles atmosphériques.
Parallèlement, des modèles de circulation générale de l’océan (OGCM)
étaient développés pour simuler le transport de chaleur et étudier le rôle de
l’océan dans l’équilibre énergétique de la Terre. Ils inclurent progressivement
des modèles de glace de mer pour simuler la banquise aux hautes latitudes et,
à partir des années 1990, ils furent couplés avec des modèles atmosphériques
pour donner naissance à des modèles climatiques complets. Ces premiers modèles simulaient assez mal les flux de chaleur et d’eau à l’interface air-mer, et
cette erreur sur les flux se traduisait par de forts biais sur les températures
simulées de la surface de l’océan. Pour remédier à ces défauts, les flux à l’interface air-mer étaient corrigés de façon ad hoc, avant que ces corrections ne
soient progressivement supprimées à partir de la fin des années 1990, grâce à
l’amélioration continue des modèles.
Ces modèles couplés atmosphère-océan sont progressivement devenus l’outil de base pour étudier les variations des climats, aussi bien passés que futurs.
Par exemple, dans le cadre de la préparation du quatrième rapport du GIEC,
une vingtaine de ces modèles couplés ont réalisé tout un ensemble de simulations de changement climatique, et seuls six d’entre eux corrigeaient les flux
à l’interface air-mer. Ces modèles sont capables de simuler une variabilité climatique naturelle qui peut être comparée aux observations pour différentes
échelles de temps : quelques jours, quelques années (variabilité interannuelle,
dont la plus connue est El Niño), ou quelques dizaines, voire plusieurs centaines d’années.
De façon schématique, les modèles climatiques simulent les cycles de l’énergie et de l’eau. Progressivement fut également introduite la modélisation
des réactions chimiques dans l’atmosphère ou des cycles biogéochimiques, du
transport des espèces afin d’étudier de nouveaux aspects des variations du
climat : effet des aérosols, couplage entre les changements climatiques et la