Les ordinateurs les plus puissants sur la Terre sont utilisés pour exécuter des modèles climatiques. Les scientifiques utilisent ces modèles afin de comprendre comment fonctionne le climat de la Terre et pour faire des projections sur la façon dont il pourrait changer dans le futur.
Les modèles climatiques ont réussi à aider à recréer les climats de passés lointains et récents en répondant à d’importantes questions telles que : « quelle est la cause du dernier âge glaciaire? » La capacité établie des modèles climatiques à décrire les climats passés et présents de la Terre nous donne confiance quant à leur capacité à simuler également le climat futur de la planète.
Plusieurs centres de recherche et des milliers de climatologues à travers le monde créent et perfectionnent des modèles climatiques informatiques. Par exemple, le Met Office Hadley Centre for Climate Science and Services en Angleterre est une des plus importantes institutions au monde en matière de recherche climatologique. Elle compte plus de 200 employés dédiés à la recherche climatologique et utilise des groupes de superordinateurs pour créer quelques-uns des modèles climatiques les plus efficaces du monde. Ici au Canada, le le Centre canadien de la modélisation et de l’analyse climatique (CCmaC) développe depuis les années 1980 d’excellents modèles climatiques.
Les climatologues d’institutions comme le Hadley Centre et le CCmaC combinent la recherche scientifique et l’informatique évoluée afin de prédire ce à quoi ressemblera le climat dans les prochaines décennies.
Modèles de circulation générale
Les premiers modèles informatiques décrivant le réchauffement planétaire ont été créés dans les années 1960. Ils calculaient les changements de température de la planète en procédant à une modélisation de l’équilibre entre l’énergie provenant du soleil et l’énergie s’échappant de l’atmosphère terrestre vers l’espace. La communauté scientifique travaille à améliorer ces premiers modèles depuis plus de 50 ans.
Les modèles climatiques modernes portent le nom de « modèles de circulation générale » ou « modèles du système terrestre. » Ils se penchent sur beaucoup plus que le simple équilibre énergétique entre le Soleil et la Terre. Basés sur la chimie et la physique, ils prennent en compte des milliers de facteurs afin de modéliser tout le système climatique incluant la radiation solaire, les émissions de gaz à effet de serre, les éruptions volcaniques, la formation des nuages, les courants marins, les réactions chimiques dans l’atmosphère, les changements d’utilisation des sols, et plusieurs autres.[1]
Les nouveaux modèles climatiques nous aident sans cesse à mieux comprendre les systèmes climatiques, et notre compréhension accrue améliore ces mêmes modèles. Les conclusions globales des modèles n’ont pas changé… Les émissions de gaz à effet de serre par les humains entrainent le réchauffement planétaire. [2]
Comment savons-nous que les modèles climatiques fonctionnent?
Les modèles permettent aux scientifiques de tester leur compréhension du fonctionnement du climat et comment il pourrait changer dans le futur. Une question demeure, les modèles réussissent-ils à simuler le monde réel?
Les modèles climatiques sont testés de manière exhaustive à l’aide de la rétrospection (« hindcasting » en anglais), soit une modélisation du climat passé. On peut considérer que les modèles climatiques ont réussi seulement s’ils peuvent recréer avec un haut niveau de précision les moyennes, les extrêmes et les tendances saisonnières concordants avec le climat observé.
Il existe une différence importante entre prévoir le climat et prédire la météo. Une prévision météorologique tente de créer des prédictions très précises, heure par heure, sur une petite échelle. Les modèles climatiques, de l’autre côté, combinent de manière efficace plusieurs simulations de météo possibles afin de produire les conditions moyennes et extrêmes qui pourraient se produire. En d’autres mots, l’objectif d’un modèle climatique est de faire une projection des changements au niveau des climats sur une période de plusieurs années, décennies et même au-delà, alors que les prédictions météorologiques s’intéressent à ce qui devrait se produire au cours des prochains jours.
Les modèles climatiques créent en effet des simulations de la météo quotidienne sur une période de plusieurs années, mais ils ne sont absolument pas conçus pour déterminer ce que la météo devrait être dans le futur, lors d’une journée en particulier ou d’une séquence de jours. Ces simulations quotidiennes sont plutôt interprétées de manière statistique pour aboutir à des énoncés sur la probabilité des conditions météorologiques particulières devant être observées dans le futur. Elles ne produisent pas les prévisions météorologiques; elles produisent des projections climatiques.
Il est également important de mentionner que les scientifiques vérifient et notent le degré de performance des modèles au fur et à mesure que les années passent. Depuis 1990, par exemple, le rythme observé du réchauffement planétaire se trouve bel et bien dans la fourchette qui avait été prévue par les modèles climatiques.
Pourquoi utilisons-nous tant de modèles climatiques?
Le Canada fait partie d’une douzaine de pays qui a produit de manière indépendante ses propres modèles climatiques. Des organismes internationaux aident à coordonner toutes ces expériences de modélisation et les rassemblent dans un « ensemble » ou une collection de plusieurs modèles différents.
Pourquoi agir ainsi? Bien que chaque modèle soit conçu avec soin afin d’être régulier et plausible, travailler avec un ensemble de plusieurs modèles nous permet d’envisager une multitude de projections futures plutôt qu’une seule. Travailler avec des ensembles nous permet de faire un meilleur travail quand il est question de prendre en considération la variabilité du climat naturel. Ceci aide également à éliminer les effets de l’incertitude de modélisation et signifie que nos conclusions ne sont pas biaisées par les faiblesses ou les forces d’un quelconque modèle pris individuellement.
En comparant les résultats de différents modèles, il est très clair que tous les modèles climatiques indiquent précisément que les températures vont continuer à augmenter avec l’accumulation dans l’atmosphère d’émissions de gaz à effet de serre.
References
- U.S. Global Change Research Program. "Chapter 4: Climate Models, Scenarios, and Projections"
- IPCC Fifth Assessment Report (2013)Working Group 1: The Physical Science Basis
Lectures additionnelles
- NASA Science Briefs : The Physics of Climate Modeling
- Skeptical Science. FAQ on climate models: Part I and Part II.
- Steve Easterbrook. Timeline of Climate Modeling.
- Intergovernmental Panel on Climate Change. “What is a GCM?”
- “Evaluation of Climate Models.” In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
- NOAA. “Breakthroughs: The First Climate Model.”
- Carbon Brief. “How do Climate Models Work?”
Référence d'article recommandée
Atlas climatique du Canada. (n.d.) Projections en matière de changements climatiques. Prairie Climate Centre. https://atlasclimatique.ca/projections-en-matiere-de-changements-climatiques
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