Modèles climatiques : leurs atouts et leur utilisation

Il y a plusieurs dizaines d'années, des scientifiques ont mis au point les premiers modèles climatiques pour simuler ce que pourrait être le temps dans le monde entier à mesure que les températures moyennes augmentent. Au cours des années qui ont suivi, ces premiers modèles climatiques ont prédit l'ampleur des changements de température avec une précision impressionnante, alors même que les scientifiques développent et affinent de nouvelles versions. 

Ces modèles, et les projections qu'ils présentent, peuvent nous aider à prendre des décisions sur l'avenir en tenant compte des risques. Pour utiliser efficacement les modèles climatiques dans la prise de décision, nous devons d'abord comprendre comment ils fonctionnent et ce qu'ils font le mieux. 

Qu'est-ce qu'un modèle climatique ?

Les modèles climatiques montrent ce que pourrait être le climat de la Terre, notamment la température et les précipitations, en fonction des émissions de gaz à effet de serre qui réchauffent l'atmosphère terrestre. Les scientifiques des instituts de recherche créent des modèles climatiques en divisant la surface de la Terre en cellules de grille tridimensionnelles et en utilisant des équations pour calculer comment les aspects du climat, tels que l'énergie, le carbone et l'eau, pourraient changer, interagir et se déplacer à travers ces cellules de grille. Les modèles climatiques projettent les conditions des décennies, voire des siècles, dans l'avenir.

Types de modèles climatiques

Les modèles climatiques varient en fonction de la taille des mailles du modèle : Les modèles de circulation globale (MCG) simulent le climat à l'échelle mondiale ; les modèles de circulation régionale (MCR) réduisent l'échelle des résultats des MCG pour simuler le climat à l'échelle régionale. Tous les modèles climatiques proviennent de la même source initiale : les MCG.

Jours supérieurs à 32°C (90°F) à 1°C de réchauffement

GCM CMIP5

RCM CORDEX-CORE

Nombre de jours supérieurs à 32°C (90°F)

• 0
• 1-7
• 8-30
• 31-90
• 91-180
• 181-365

Partager

La plupart des MCG ont une taille de cellule de grille d'environ 150 à 250 kilomètres de côté. En raison de la taille de ces mailles, les MCG simulent les conditions climatiques sur des zones plus vastes, et non les conditions météorologiques au niveau local. Par exemple, un MCG peut saisir la dynamique de l'évolution des précipitations en Scandinavie, mais pas la variation des précipitations d'un côté à l'autre d'une chaîne de montagnes. Pour obtenir des projections locales à partir des résultats des MCG, les scientifiques peuvent utiliser l'une des deux techniques suivantes : la réduction d'échelle statistique ou la réduction d'échelle dynamique.

Dans la réduction d'échelle statistique, les scientifiques ajoutent des détails aux résultats des MCG avec des données historiques d'observation météorologique. Dans la réduction d'échelle dynamique, les scientifiques utilisent les projections des MCG pour exécuter des MCR plus petits et plus détaillés. Les MCR ont des mailles de 10 à 50 kilomètres de côté. Étant donné que les MCR sont si détaillés et nécessitent une telle puissance de calcul, les scientifiques divisent la surface de la Terre en régions plus petites et exécutent des modèles individuels pour chacune d'entre elles. 

Les atouts des modèles climatiques

Les modèles climatiques sont les mieux à même de projeter une série de résultats, du moins probable au plus probable, qui indiquent les tendances dans une région. 

Montrer les tendances régionales et mondiales

Les modèles climatiques excellent à montrer la façon dont le climat et les conditions météorologiques vont changer et se transformer à mesure que l'atmosphère se réchauffe. Au cours des dernières décennies, les tendances météorologiques observées (par exemple, une région devenant plus sèche, plus humide ou plus chaude) ont généralement reflété les projections des modèles climatiques réalisées des décennies plus tôt. Les modèles climatiques sont plus performants à l'échelle régionale ou continentale et ont des limites pratiques lorsqu'il s'agit de prévoir le temps à l'échelle locale. 

Partager

Les projections des modèles climatiques sont les plus fortes lorsque le réchauffement est faible, c'est-à-dire lorsque le climat mondial ressemble le plus au climat prévisible de notre passé récent. Certaines forces du climat mondial, comme les courants océaniques et éoliens, influencent grandement les conditions météorologiques, mais pourraient se comporter de manière inhabituelle à des niveaux de réchauffement jamais vus auparavant. Au fur et à mesure que la température moyenne de la planète s'élève au-dessus du niveau de référence préindustriel, ces forces peuvent changer et, à leur tour, perturber les conditions météorologiques d'une manière que les modèles climatiques n'anticipent pas. 

Projection de distributions et d'intervalles

Dans la vie de tous les jours, le temps varie d'un jour à l'autre, d'une saison à l'autre et d'une année à l'autre. Un jour spécifique de l'année, par exemple le 31 octobre, dans un endroit donné, peut être chaud et ensoleillé une année et froid et neigeux l'année suivante. L'un des points forts des modèles climatiques est qu'ils reflètent le caractère aléatoire et la variation des conditions météorologiques dans leurs projections.

Dans un modèle climatique, chaque jour simulé dans chaque cellule de la grille d'un modèle climatique contient des données sur les températures élevées et basses, la quantité de précipitations, etc. Pour vérifier comment ces résultats peuvent varier, les scientifiques peuvent faire tourner les modèles climatiques à plusieurs reprises et simuler une année plusieurs fois, voire des centaines ou des milliers de fois, dans des conditions légèrement différentes. Les simulations qui en résultent montrent non seulement à quel point le climat changera en moyenne, mais aussi quelles variations pourraient se produire et quels pourraient être les résultats les moins probables. 

La visualisation de cet éventail de résultats possibles, depuis les 5e et 95e percentiles les moins probables jusqu'au résultat moyen le plus probable, comme le montrent les cartes desProbable Futures , permet de dresser un tableau complet de ce qui peut se produire dans un lieu donné.

Évaluer les risques

Enfin, ce qui fait des modèles climatiques un outil si utile, c'est leur potentiel d'évaluation des risques climatiques. La gravité d'un risque climatique donné dépend de l'exposition locale à ce risque, et l'exposition est précisément ce que les modèles climatiques peuvent simuler et prévoir. Par exemple, un modèle climatique peut vous dire, en moyenne, quelle est la probabilité d'une grave sécheresse dans une région agricole à 1,5 °C (la moyenne mondiale en 2025). Comprendre cette exposition au risque climatique est la première étape vers l'adaptation au climat.

Comment utiliser les modèles climatiques

Le respect de quelques lignes directrices peut vous aider à prendre des décisions éclairées en utilisant les projections des modèles climatiques.

Utiliser les degrés de réchauffement, et non les dates et les années

Les modèles climatiques simulent les conditions climatiques en se basant sur la manière dont la composition de l'atmosphère affecte la température atmosphérique moyenne mondiale et, à terme, les impacts physiques du changement climatique, tels que les chaleurs extrêmes, les sécheresses et les précipitations.

Les modèles climatiques étant basés sur ces dynamiques physiques, la meilleure façon d'utiliser un modèle climatique est de commencer par un degré de réchauffement, d'examiner le climat simulé, puis de se demander quand nous atteindrons ou non ce degré de réchauffement. L'année au cours de laquelle la Terre pourrait atteindre un certain degré de réchauffement dépend principalement du taux et de l'ampleur des émissions humaines de gaz à effet de serre, que nous pouvons estimer, mais pas prédire avec précision.

Certaines cartes climatiques prévoient des dates basées sur des scénarios d'émissions - une combinaison spécifique et complexe d'activités humaines. Les cartes des Probable Futures n'indiquent que des degrés de réchauffement, et non des dates précises. 

La température en point de mire

La température est la variable météorologique la plus facile à modéliser pour les scientifiques, car la physique de la chaleur est bien comprise. D'autres types de conditions météorologiques, comme les précipitations et l'humidité, sont plus difficiles à modéliser car les conditions physiques impliquées sont plus complexes et comportent plus d'incertitudes. Par exemple, les précipitations ont besoin d'humidité dans l'air et d'un catalyseur pour provoquer la condensation et peuvent varier sur de petites surfaces. 

Les phénomènes climatiques plus extrêmes et plus complexes, comme les ouragans et les typhons, sont difficiles à modéliser parce que les scientifiques ne disposent que d'observations limitées et qu'ils sont le produit d'une physique très complexe.  

Cependant, la température est la force motrice du changement climatique et influe sur bon nombre de ces phénomènes météorologiques. Par exemple, bien que les scientifiques ne puissent pas prédire l'emplacement précis des précipitations violentes, ils savent que des températures plus élevées rendent beaucoup plus probables des précipitations plus irrégulières et plus violentes. Il s'agit d'une information utile que nous pouvons utiliser avec les données historiques et les projections des modèles climatiques pour comprendre les tendances concernant l'avenir de ces événements rares et difficiles à modéliser.

Tenez compte des commentaires

Outre les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine, les rétroactions biotiques au sein des systèmes terrestres peuvent également faire augmenter la température moyenne mondiale. Les modèles climatiques ne tiennent pas toujours compte de ce réchauffement supplémentaire lorsqu'ils simulent les conditions climatiques futures ; c'est pourquoi le fait de comprendre à quel moment certaines rétroactions pourraient se déclencher, comme la fonte de la calotte glaciaire du Groenland et le dépérissement potentiel de la forêt amazonienne, peut apporter un éclairage supplémentaire sur les projections des modèles climatiques.

Les modèles climatiques sont un outil utile pour évaluer le risque climatique. Explorez nos cartes pour visualiser les changements climatiques passés, présents et futurs dans le monde. D'un simple clic et d'un zoom, vous pouvez commencer à utiliser les modèles climatiques pour prendre des décisions éclairées sur le climat dans votre vie et votre travail.