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Grandes bases de données sur le système climatique 20 février 2012 Hervé Le Treut, Marie-Alice Foujols, Sébastien Denvil

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Présentation au sujet: "Grandes bases de données sur le système climatique 20 février 2012 Hervé Le Treut, Marie-Alice Foujols, Sébastien Denvil"— Transcription de la présentation:

1 Grandes bases de données sur le système climatique 20 février 2012 Hervé Le Treut, Marie-Alice Foujols, Sébastien Denvil

2 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

3 Le système climatique IPCC, 2007

4 Quels changements ont eu lieu? Quels changements pourront se produire? Dans quelle mesure comprenons-nous les climats passé et présent? Simulations : Variation naturelle Forçages Climat global Climat régional Évènements à fort impact Stabilisation Observations versus Simulations Temps :Le FuturLe Présent Périodes paléo et instrumentées Observations directes/indirectes : Températures Précipitations Couverture de glace ou de neige Niveau des océans Circulation Extrêmes IPCC, 2001

5 ans : Nature 14/5/2008

6 Cycle de Milankovitch Schéma des variations de lorbite terrestre (cycles de Milankovitch), engendrant les cycles glaciaires. T - modification de lorientation (de linclinaison) de laxe de la Terre ; E - modifications de lexcentricité de lorbite (dues aux variations du petit axe de lellipse) ; et -P- précession, c.à.d. modifications au niveau de lorientation de linclinaison de laxe par rapport à un point donné de lorbite. IPCC, 2007

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9 Les gaz à effet de serre Concentrations atmosphériques des principaux gaz à effet de serre depuis ans. Leur augmentation depuis lère industrielle (vers1750) est dorigine humaine. Les unités de concentration sont exprimés en parts par million (ppm) ou en parts par milliard (ppb), elles indiquent le nombre de molécules de gaz à effet de serre dans un échantillon atmosphérique donné par million ou milliard de molécules dair. IPCC, 2007

10 Températures continentales

11 Les modèles de climat Des équations Numérisation Programmes informatiques Calculateurs Résultats Confrontation aux observations Projections sur le futur

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15 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

16 Organisations mondiales LOrganisation Météorologique Mondiale –Programmes : World Climate Research Programme (WCRP), … Groupes de travail : –Working Group on Coupled Modelling (WGCM) –Working Group on Numerical Experimentation (WGNE), … Coupled Model Intercomparison Project : CMIP Pas dargent mais une structure de coopération internationale

17 Organisations mondiales LOMM et le Programme pour lEnvironnement des Nations Unies : En 1988 : Création du GIEC : Groupe dexperts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat –Publication de rapports dévaluation des connaissances tous les 5-6 ans : 1990, 1995, 2001, 2007, Conférences internationales : –Doha ces jours-ci, –Suite du protocole de Kyoto au delà de 2012

18 Niveau Européen ENES –European Network for Earth System modeling –isENES1 ( ), isENES2( ) –Rapport de prospective –Voir exposé S Joussaume SuperComputing 2012 Nombreux projets scientifiques FP7 Prace : soutien mutuel, participation au Scientific Use Cases

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20 Niveau Français Institut National des Sciences de lUnivers (INSU) : coordination inter-organismes –CNRS, CEA, Météo France, Universités, … MissTerre : –coordination IPSL, CERFACS, M France Conférence de presse février 2012 : Voir :https://www.ipsl.fr/Actualites/Actualites- scientifiques/Changement-climatique-les- nouvelles-simulations-francaises-pour-le- prochain-rapport-du-GIEC Nombreux projets ANR

21 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

22 Institut Pierre Simon Laplace Fédération de 6 laboratoires, liée à 3 Observatoires des Sciences de lUnivers : – Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), – Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA), – Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), – Laboratoire dOcéanographie et du Climat : Expérimentation et Approches Numériques (LOCEAN), – Laboratoire de Physique Moléculaire pour l'Atmosphère et l'Astrophysique (LPMAA), – Laboratoire des Sciences du Climat et de lEnvironnement (LSCE) 10 tutelles – Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS : INSU et INEE), – Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 – Université Versailles Saint-Quentin en Yvelines – Commissariat à lEnergie Atomique (CEA) – Institut de Recherche et Développement (IRD) – Ecole Normale Supérieure – Ecole Polytechnique – Centre National dEtudes Spatiales (CNES). – Université Denis Diderot – Paris 7 – Université Paris 12 Val de Marne

23 Les laboratoires et les tutelles

24 THEMES SCIENTIFIQUES ET APPROCHES ENVIRONNEMENT GLOBAL DE LA TERRE ET ENVIRONNEMENTS PLANETAIRES (passé, présent et évolution future aux échelles locales, régionales et globales) climat composition chimique (phénomènes naturels et anthropiques) interactions ionosphère-magnétosphère planétologie EXPERIENCE, THEORIE, MODELISATION expériences (sol, avions, ballons, bateaux, satellites) observatoires permanents modélisation (processus, simulation numérique)

25 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

26 Le pôle de modélisation du climat 80 personnes, coordinateur Jean-Louis Dufresne, dir adj IPSL Missions : – Fédérer les études multidisciplinaires (scientifiques ou techniques) faisant intervenir les composantes du modèle de l'IPSL – Identifier et coordonner les simulations de référence – Fédérer et rationaliser les moyens, les développements techniques – Animation scientifique Modèle climat : – Atmosphère – Océan et glace de mer – Surfaces continentales – Cycle du carbone – Chimie IPSLCM5 Earth System Model 26 Le modèle climat IPSL

27 Modeling platform (IPSL-ESM) Arnaud Caubel (LSCE) - Marie-Alice Foujols (IPSL) Data Archive and Access Requirements Sébastien Denvil (IPSL) - Karim Ramage (IPSL) Atmospheric and surface physics and dynamics (LMDZ) Frédéric Hourdin (LMD) - Laurent Fairhead (LMD) Ocean and sea ice physics and dynamics (NEMO, LIM) C Ethé (IPSL) - Claire Lévy - Gurvan Madec (LOCEAN ) Atmosphere and ocean interactions (IPSL-CM, different resolutions ) Sébastien Masson (LOCEAN) - Olivier Marti (LSCE) Biogeochemical cycles (PISCES) Laurent Bopp (LSCE) - Patricia Cadule (IPSL) Current and future climate changes Jean-Louis Dufresne(LMD) - Olivier Boucher (LMD) Paleoclimate and last millennium Pascale Braconnot - Masa Kageyama (LSCE) Near-term prediction (seasonal to decadal) Eric Guilyardi (LOCEAN) - Juliette Mignot (LOCEAN) Evaluation of the models, present-day and future climate change analysis Sandrine Bony (LMD) - Patricia Cadule (IPSL) - Marion Marchand (LATMOS) - Juliette Mignot (LOCEAN) Regional climates Robert Vautard (LSCE), Laurent Li (LMD) Atmospheric chemistry and aerosols (INCA, INCA_aer, Reprobus) Anne Cozic (LSCE) - M. Marchand (LATMOS) Continental processes (ORCHIDEE) Philippe Peylin (LSCE) - Josefine Ghattas (IPSL) Organisation Resp: J-L Dufresne; Bureau: L. Bopp, MA Foujols, J. Mignot Comité de pilotage

28 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

29 Le modèle climat de lIPSL : IPSLCM5 IPSL

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33 19 vert. levels Atmosphère et surf. continentale (LMDZ - ORCHIDEE) Océan et glace de mer (ORCA-LIM) coupleur (OASIS) Résolutions: Atm: 3.75°x2.5° (~350 km) Oce: 2°x2° reserré à léquateur Les grilles horizontales

34 Simulations centennales proposées par CMIP5 pour la préparation du 5 e rapport du GIEC Paléo- climats Sensibilité climatique et rétroactions des nuages Couplage climat-carbone Chimie et aérosols Estimation des forçages radiatifs Évolution du climat au 20e siècle Évolution du climat au 21e siècle Climat-carbone ( C4MIP, P. Friedlingstein) Nuages (CFMIP, S. Bony) Paléoclimat (PMIP P. Braconnot) Aérosols (AEROCOM, M. Schultz) Emissions (GEIA, C. Granier) Ozone (CCMVal, S. Bekki) Thématiques d'intérêt pour l'IPSL

35 Modèles de l'IPSL pour CMIP5 LMDZ-ORCHIDEE-ORCA-LIM-PISCES-INCA-REPROBUS-OASIS IPSL-CM5A Modèle intégré du système Terre (ESM) IPSL-CM5A-MR Moyenne résolution atm: 2.5°x1.25°L39 oce: 2° L31 IPSL-CM5B Idem IPSL-CM5A, avec modèle atmosphérique LMDZ5B IPSL-CM5A-LR Basse résolution atm: 3.75°x2°L39 oce: 2° L31 IPSL-CM5B-LR Basse résolution atm: 3.75°x2°L39 oce: 2° L31

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37 Mois simulés réglage État initial Chimie-aérosls CMIP5 Arrivée SX9 Date limite publications articles GIEC Changement stockage TGCC Publication sur ESG

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39 Evolutions : Physique : nouvelle physique LMDZ Plus de résolutions, Pulsation et S Masson Des ensembles, S Denvil tests actuels Des simulations plus longues, P Braconnot Des modèles plus complexes à bon escient: ajout de la chimie A Cozic Plus grand nombre de processeurs : cœur dynamique de LMDZ sur grille icosaédrique, Y Meurdesoif Optimisations des IO, XIOS, Y Meurdesoif Optimisation de l'ensemble de la chaine: modipsl/libIGCM,... Contraintes ressources calcul, données, réseau

40 Quelques Enjeux pour les simulations climatiques Des questions de plus en plus précises impliquant : de nombreuses échelles de temps et despace (global au local, quelques années à quelques décennies) Evolution des caractéristiques de la météorologies et de la variabilité climatique (heure à décennale) Couplages entre le climat et les cycles biogéochimiques (gaz à effet de serre, aérosols, cycle du carbone, utilisation des terres,…) Ensembles Résolution Complexité GIEC (simulations coordonnées) : Ensembles de projections climatiques suivant différents scénarios socioéconomiques À 3° de résolution : 380 cœurs pendant 2 ans (exercice actuel) À 2° de résolution : 840 cœurs pendant 2 ans (exercice en cours) À 1/3° de résolution : cœurs pendant 2 ans (à venir?)

41 Plan Présentation rapide du système climatique Le contexte international, Européen et Français Présentation de lIPSL Présentation du pôle de modélisation Modèle couplé IPSL-CM5 Quelques figures de résultats

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44 Merci pour votre attention!

45 Prise de conscience du changement climatique IPSL, 2005

46 Le GIEC (IPCC) Groupe dexperts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat Mis en place en 1988 par : –l'Organisation Météorologique Mondiale –le Programme pour l'Environnement des Nations Unies Le rôle du GIEC est dévaluer de façon impartiale les informations internationales scientifiques, techniques et socio-économiques sur lévolution du climat. Représentants des gouvernements et scientifiques Adoption de certains documents en session plénière (1 pays, 1 voix) Publication de rapports dévaluation tous les 5-6 ans : –1990, 1995, 2001, 2007,

47 Les activités humaines ont-elles déjà influencé le climat ? GIEC 1990 : On ne sait pas GIEC 1995 : Peut-être GIEC 2001 : Probablement (+ 2/3) GIEC 2007 : Très probablement (+ 9/10) Lessentiel de laccroissement observé sur la température moyenne globale depuis le milieu du 20 e siècle est très vraisemblablement dû à laugmentation observée des gaz à effet de serre anthropiques Jouzel 2007 Prochain rapport en 2013, septembre, Stockholm, draft en cours de revue


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