Comprendre les modèles qui nous aident à prédire le changement climatique

Comprendre les modèles qui nous aident à prédire le changement climatique

Quel temps fera-t-il la semaine prochaine, la saison prochaine ou à la fin du siècle? En l'absence d'une seconde Terre à utiliser dans une expérience, les simulations de modèles météorologiques et climatiques mondiaux sont les seuls outils dont nous disposons pour répondre à ces questions.

Avoir accès à cette information est vital pour la communauté, le gouvernement et les industries pour prendre des décisions éclairées - cela inclut des secteurs comme le tourisme, la gestion des ressources naturelles, l'agriculture et les services d'urgence pour n'en nommer que quelques-uns.

La météo et le climat ne sont peut-être jamais complètement prévisibles, mais la science est maintenant assez loin pour que nous soyons plus confiants quand il s'agit de savoir s'il va pleuvoir cet après-midi et de prévoir à quoi ressemblera le climat australien à l'avenir.

Nous recevons aussi de mieux prédire la prochaine saison ou deux, afin que nous puissions être mieux préparés à répondre aux conditions météorologiques extrêmes comme les cyclones, canicules et pluies torrentielles qui ont un impact déjà communautés australiennes.

Regard vers l'avenir

Les modèles de circulation générale (également appelés modèles climatiques mondiaux) sont construits à l'aide de représentations mathématiques du système Terre dynamique. Leurs fondamentaux sont basés sur les lois de la physique, y compris la conservation de la masse, de l'énergie et de l'élan. Ces modèles représentent, en trois dimensions, les circulations à grande échelle de l'atmosphère et de l'océan, telles que la progression des systèmes de haute et de basse pression et les courants océaniques à grande échelle. Les modèles incluent également la cryosphère (neige et glace de mer) ainsi que la surface terrestre.

Les modèles climatiques nous aident à comprendre le temps et le climat actuels, et nous permettent également d'envisager des scénarios futurs plausibles sur la façon dont le climat pourrait changer. Ils génèrent des simulations pour nous dire ce qui s'est passé ou ce qui pourrait se produire dans un éventail de scénarios différents, comme les concentrations de gaz à effet de serre.

Bien que les modèles utilisés pour les prévisions météorologiques et les applications climatiques partagent les mêmes fondamentaux, ils sont un peu différents.

modèles météorologiques sont exécutés au "résolution" plus spatiale, et intègrent la toute dernière série de mesures satellitaires et terrestres en utilisant des méthodes d'assimilation de données avancées. Ceci définit le point de départ à partir duquel le modèle prédit l'évolution des événements météorologiques au cours de la semaine prochaine.

Les modèles climatiques ne cherchent pas à prévoir le «temps» exact d'un jour donné des mois ou des années à venir (ce qui est impossible), mais plutôt à prédire les «statistiques» de la météo (le «climat»), telles que les conditions moyennes, sur une saison ou des tendances au cours des décennies.

Alors que les modèles de circulation générale simulent les processus du système terrestre à grande échelle, il existe certains processus, tels que la formation des nuages ​​et les précipitations, qui se produisent à petite échelle et rendent difficiles les changements dans le système terrestre.

Malgré ces défis, l'amélioration continue des modèles (par exemple, une meilleure résolution, une meilleure représentation des processus physiques et une meilleure utilisation des données provenant des satellites) a amélioré notre capacité à prédire le temps et à faire des projections climatiques.

Il y a maintenant plus 40 modèles climatiques mondiaux gérés dans le monde entier. Ces groupes de modélisation utilisent un ensemble commun de gaz à effet de serre et des aérosols scénarios, appelé SCÉNARIO RCP. Cette approche coordonnée permet de comparer facilement les projections sur les milliers de simulations de modèles pour lesquelles des données sont disponibles.

De même, les centres de prévision météorologique vérifient les prévisions météorologiques quotidiennes en utilisant des mesures définies à l'échelle internationale qui permettent une comparaison aisée des prévisions faites par les centres.

Les voies de concentration représentatives se répartissent en trois catégories:

  • élevé: les émissions de gaz à effet de serre continuent d'augmenter au cours du 21ème siècle sans réduction, avec une baisse des aérosols

  • intermédiaire: les émissions de gaz à effet de serre atteignent leur maximum

  • faible: les émissions de gaz à effet de serre atteignent rapidement leur maximum, puis diminuent rapidement pour atteindre des valeurs très basses (un cas d'atténuation important).

Quel que soit le modèle ou le scénario de gaz à effet de serre que nous utilisons, un signal de réchauffement substantiel et robuste est évident dans les projections du climat futur, plus important pour les scénarios à émissions élevées. Les modèles projettent également des différences dans la synchronisation et l'ampleur du réchauffement et une gamme de changements dans les précipitations et d'autres éléments.

Donc, plutôt qu'un seul avenir climatique, nous devons envisager une gamme de futurs possibles.

Quels modèles sont les meilleurs?

Tous les modèles climatiques font l'objet d'une évaluation rigoureuse afin de déterminer dans quelle mesure ils peuvent représenter la météo quotidienne et le climat passé et actuel.

De nombreux tests sont effectués pour évaluer la performance d'un modèle climatique. Par exemple, les scientifiques peuvent évaluer dans quelle mesure le modèle simule le climat historique (comme les précipitations australiennes moyennes au cours des dernières années 20) ou la capacité du modèle à représenter ou prédire des caractéristiques spécifiques telles que le début de la mousson, El Niño ou les cyclones tropicaux. .

Les chercheurs qui étudient les effets du changement climatique futur pourraient décider de sélectionner un sous-ensemble de modèles basés sur la performance. Toutefois, la sélection du «meilleur» modèle ou sous-ensemble de modèles dépend de la mesure de performance que vous utilisez.

Par exemple, la récente évaluation des modèles climatiques pour les conditions australiennes ont montré qu'il n'y a pas "sous-ensemble" fixe des modèles climatiques qui peuvent mieux que d'utiliser simplement l'ensemble des modèles disponibles représentent tous les aspects importants du climat.

Les projections climatiques s'accompagnent souvent d'une certaine confiance, fondée sur la compréhension physique, la robustesse des projections du modèle et la cohérence des projections avec les tendances observées ou les changements passés. La performance des modèles climatiques par rapport au climat passé est un facteur critique pour établir notre niveau de confiance dans les futurs changements projetés. Les notes de confiance fournies pour les dernières projections de l'Australie sont une caractéristique nouvelle et utile de l'évaluation de l'éventail des changements prévus dans le climat futur de l'Australie.

Le premier modèle climatique de l'Australie

modèle climatique

TSérie ime pour la température moyenne australienne pour 1910-2090 telle que simulée dans les modèles CMIP5, par rapport à la moyenne 1950-2005. Les observations du Bureau of Meteorology sont montrées en brun épais et une série d'un modèle typique (ACCESS1-0) est montrée dans le futur en violet clair. L'ombrage représente l'écart entre tous les modèles pour la période historique (ombrage en gris) et la période future (émissions violettes-élevées, bleu-intermédiaire, jaune-faibles émissions). Pour plus de détails sur les projections, voir le chapitre 7 du Rapport technique NRM: (http://www.climatechangeinaustralia.gov.au/en/publications-library/technical-report/) Changement climatique en Australie

Le modèle climatique propre à l'Australie, le simulateur du système climatique et terrestre de la communauté australienne, ou ACCESS, est régulièrement démontré par les groupes nationaux et internationaux comme l'un des modèles les plus performants dans toute une gamme de caractéristiques climatiques importantes pour l'Australie.

ACCESS a été développé conjointement par le Bureau de météorologie et de CSIRO grâce à leur partenariat de recherche, le Centre pour l'Australie recherche météorologique et climatologique. Il a été développé en collaboration avec les universités australiennes et le Met Office du Royaume-Uni avec l'appui du ministère de l'Environnement. ACCESS est spécifiquement conçu pour être utilisé à la fois pour la prévision météorologique et la simulation du climat.

En mode météorologique, ACCESS est utilisé par le Bureau of Meteorology pour fournir les prévisions météorologiques de l'Australie. Grâce à ACCESS, les prévisions des quatre jours du Bureau sont maintenant aussi précises que les prévisions sur trois jours dataient d'il y a dix ans. Les comparaisons avec les prévisions des centres opérationnels outre-mer montrent que ACCESS est l'un des modèles les plus performants au monde.

La version «climat» d'ACCESS a été utilisée pour générer des projections climatiques qui ont été soumises par l'Australie à de récentes expériences internationales coordonnées sur le changement climatique et à l'appui du récent 5th Assessment Report du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC).

ACCESS continuera à être développé et amélioré, englobant et modélisant les systèmes de composants terrestres avec plus de détails et de précision.

La Conversation

Cet article a été publié initialement le La Conversation
Lire l' article original.

À propos des auteurs

puri kamalM. Kamal Puri est le responsable du programme de recherche du programme de modélisation du système terrestre à la section du Bureau de la recherche et du développement en météorologie. Dr Puri a un doctorat en physique décerné par l'Université de Manchester (Royaume-Uni). En tant que chef de programme, il est responsable du développement du simulateur du système climatique et terrestre de la communauté australienne (ACCESS), qui est un modèle de système terrestre couplé entièrement développé en collaboration avec le CSIRO et le soutien des universités australiennes.

moise aurelAurel Moise est chercheur principal à la Direction de la recherche et du développement du Bureau de météorologie au cours des dernières années 11. Mon intérêt pour la recherche comprend divers sujets saisis sous la bannière de la variabilité et du changement climatiques