Une meilleure prévision du climat de l'Atlantique Nord à l'échelle décennale

Publié par Isabelle le 25/09/2020 à 13:00
Source: CNRS INSU
La quantification des signaux et des incertitudes dans les modèles climatiques est essentielle pour la détection, l'attribution et la prévision du changement climatique. Bien que l'accord inter-modèles soit élevé pour les signaux de température à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...), les changements dynamiques de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) atmosphérique restent incertains, notamment aux échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) décennales. Cela conduit à une faible confiance dans les prévisions régionales pour les prochaines décennies, en particulier pour les précipitations. Par ailleurs, les prévisions climatiques sont difficiles à vérifier jusqu'à ce que de nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) soient disponibles.


À première vue (image de gauche), les modèles semblent incapables de reproduire les variations décennales observées de la NAO (en noir), le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps...) moyen (en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) gras) étant plus de 10 fois plus faible que celui des observations. Cependant, en normalisant les deux signaux et en utilisant plus de membres, il est possible d'isoler une bien meilleure rétrospective de la NAO (image de droite).

Une équipe internationale1 a analysé les prévisions climatiques rétrospectives décennales2 effectuées tous les ans sur les 60 dernières années et produites par une dizaine de grands centres de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) internationaux. Ces simulations intègrent les conditions initiales de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants...), ce qui leur confèrent une prévisibilité accrue du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se...) par rapport aux simulations dites historiques qui ne prennent en compte que les forçages externes. Ce travail a permis aux scientifiques de montrer que les variations décennales du climat hivernal de l'Atlantique Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) sont prévisibles dans ce type de simulations, malgré un manque de concordance entre les simulations des modèles individuels et la faible capacité de prédiction des résultats bruts de chacun d'eux.

Néanmoins, étant donné que les modèles actuels sous-estiment la fraction prévisible de la variabilité totale de l'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) nord-atlantique (le principal mode de variabilité de la circulation atmosphérique nord-atlantique), plus de 500 simulations sont nécessaires pour isoler correctement ce signal prévisible et "filtrer" le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) (turbulence intrinsèque aux différents modèles). Des étapes de traitement sont ensuite nécessaires pour améliorer l'estimation de l'effet de ce signal sur le climat.

Cette approche permet d'améliorer considérablement les prévisions décennales du climat hivernal pour l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire...) et l'est de l'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique...) du Nord, ce qui va être très utile à nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de gestionnaires (agences environnementales, agences de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.)...).
Elle souligne aussi la nécessité de comprendre pourquoi le rapport signal / bruit est trop petit dans les modèles climatiques actuels et dans quelle mesure son amélioration pourrait réduire les incertitudes dans les prévisions à l'échelle régionale du changement climatique sur des échelles de temps d'une (à plusieurs) décennie(s).

En savoir plus:
North Atlantic climate far more predictable than models imply, Nature, DOI: 10.1038/s41586-020-2525-0.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2525-0

Notes:

(1) Les laboratoires français impliqués sont le Laboratoire d'océanographie (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν / gráphein, écrire) est l'étude des océans et des mers de la Terre. Les océanographes étudient un...) et du climat: expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL, Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / MNHN / IRD) et le laboratoire Environnements et paléoenvironnements océaniques (EPOC/OASU, Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I, Université Bordeaux II, Université Bordeaux III, Université...) / CNRS)

(2) Simulations de l'évolution climatique sur 10 ans partant d'un moment du passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps...) récent pour lequel des observations de l'état de l'océan sont disponibles, permettant d'avoir une prévisibilité accrue et de tester la prévisibilité offerte par les modèles.


Contacts:
- Didier Swingedouw - EPOC/OASU - didier.swingedouw at u-bordeaux.fr
- Juliette Mignot - LOCEAN/IPSL - juliette.mignot at locean-ipsl.upmc.fr
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