Données et couples de simulations

Qu’est-ce qu’une modélisation climatique ?

Des modèles climatiques numériques sont utilisés pour projeter l'évolution future possible du système climatique ainsi que pour comprendre le système climatique lui-même. Ils sont construits sur des descriptions mathématiques des processus physiques gouvernants du système climatique (par exemple, la quantité de mouvement, la masse et la conservation de l'énergie, etc.).

Les modèles de circulation générale (GCM) sont des modèles climatiques numériques mondiaux qui sont utilisés pour étudier le changement climatique sur l’ensemble de la planète. Ils décrivent divers composants du système terrestre et les interactions et rétroactions non linéaires entre eux. Afin de simuler le climat passé, les valeurs mesurées de composition atmosphérique (gaz à effet de serre, polluants, aérosols anthropiques) et d’occupation des sols sont utilisées comme données de forçage, tandis que pour les projections futures, les valeurs de scénarios socio-économiques particuliers sont utilisées.

En raison du grand nombre de points de données et de la grande complexité des GCM, leur intégration nécessite une grande quantité de ressources de calcul. La résolution de leur maillage horizontal varie actuellement de 50 à 150 km et ils fournissent une sortie avec une fréquence temporelle de 6 heures.

Avec ce type de projections GCM, il est difficile de prendre en compte les phénomènes météorologiques locaux, comme ceux qui se produisent en montagne ou sur une île dont la taille est inferieure à celle de la maille. Le relief des terres émergées n’est pas très détaillé́ : les Pyrénées ne dépassent pas 1000 m ; le Massif central et les Alpes ne forment par exemple qu’un seul bloc, ce qui masque le sillon rhodanien et les phénomènes météorologiques qui s’y produisent, comme le mistral (voir figure ci-dessous). Or, des diagnostics fins sur l’évolution future de ce type de phénomènes sont indispensables aux acteurs socio-économiques pour mener des études d’impact du changement climatique, dans des domaines comme l’hydrologie ou la production agricole. Le dernier inconvénient des modelés globaux est leur faible capacité à simuler les évènements extrêmes (vents violents, précipitations intenses) qui sont souvent liés à des phénomènes de petite échelle.

Pour affiner le diagnostic issu des modèles globaux, les climatologues produisent des simulations régionalisées, à l’aide de modèles de climat régionaux (RCM pour Regional Climate Models). Ces derniers ne couvrent qu’une partie du globe, l’Europe par exemple, et sont forcés aux bords par les modèles globaux. Ils offrent une haute résolution spatiale (de 10 à 20 km) qui permet une meilleure représentation du climat local (reliefs, contrastes terre-mer, traits de côte complexes) (voir figure ci-dessous : relief et trait de côte).

Cartes de modélisations

Illustration de la différence de résolution entre la modélisation climatique globale (150 km de résolution) et la modélisation climatique régionale (12 km) sur le relief et le trait de côte de la France (C. Cassou, Cerfacs). L’échelle de couleur représente l’altitude des mailles des modèles (en mètres).

Simulations climatiques disponibles dans CANARI-France

Crée en 2009, le programme EURO-CORDEX est la branche européenne du projet international CORDEX (Coordinated Regional Downscaling Experiment), un programme soutenu par le Programme Mondial de Recherche sur le Climat (WCRP) qui vise à organiser et coordonner un cadre international de production de projections climatiques régionales pour toutes les régions continentales du globe. EURO-CORDEX met à disposition des simulations climatiques basées à la fois sur des modèles utilisant des descentes d'échelle statistiques et dynamiques, forcés par les modèles globaux utilisés dans le 5^ème rapport du GIEC (CMIP5).

Représentation des données CORDEX sur un globe

Publié à l’automne 2020, l’ensemble de projections climatiques régionales DRIAS-2020 propose une sélection de 12 simulations de l’ensemble européen EURO-CORDEX identifiées comme les plus pertinentes sur le territoire français.

Ces projections bénéficient en outre d’un ajustement statistique à partir des données observées du réseau de Météo-France sur plusieurs décennies. Cet ajustement permet de corriger les biais présents dans tout modèle climatique, ce qui est indispensable pour pouvoir calculer un grand nombre d’indicateurs climatiques basés notamment sur des seuils absolus. Cette étape d’ajustement statistique permet également de proposer une résolution améliorée de 8 km.

Une description détaillée de l’ensemble DRIAS-2020 est disponible ici.

Global Coupled Models (GCM)	Regional Climate Models (RCM)
Global Coupled Models (GCM)	CNRM CM5	IPSL CM5A-MR	HadGEM2-ES	EC-EARTH	MPI-ESM-LR	NorESM1-M
ALADIN 63 V2	RCP4.5 RCP8.5
CCLM4-8-17			RCP4.5 RCP8.5		RCP4.5 RCP8.5
WRF 381P		RCP4.5 RCP8.5
RCA4		RCP4.5 RCP8.5		RCP4.5 RCP8.5
RACMO22E V2	RCP4.5 RCP8.5			RCP4.5 RCP8.5
HIRHAM5 V3						RCP4.5 RCP8.5
REMO					RCP4.5 RCP8.5	RCP8.5
Reg_CM4-6			RCP8.5

Caractéristiques des simulations CANARI-France

Résolution géographique : toutes les simulations proposées correspondent à la résolution géographique de 8 km.
Scénarios climatiques : deux scénarios RCP (pour Representative Concentration Pathway) sont utilisés. 10 simulations sont disponibles pour le RCP4.5 (scénario avec émissions de gaz à effet de serre intermédiaire), et 12 pour le scénario 8.5 (scénario avec émissions élevées).
Variables climatiques : de nombreuses variables climatiques sont disponibles pour chaque couple GCMxRCM. De manière systématique, les variables précipitations, température minimale, température maximale, température moyenne, et vitesse moyenne du vent sont disponibles. Les données de rayonnement ne sont disponibles que pour 3 simulations. L'ETP est également disponible pour tous les couples de simulations proposés (méthode Hargreaves 0.175).
Période disponible : pour chacun des jeux de modélisation, la période de temps disponible est comprise entre 1985 et 2100.
Pas de temps : pour chaque variable climatique, les données sont journalières.