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Intensité du cycle hydrologique dans le climat perturbé par laugmentation des gaz à effet de serre dorigine anthropique BOE Julien, 2004 Stage effectué

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Présentation au sujet: "Intensité du cycle hydrologique dans le climat perturbé par laugmentation des gaz à effet de serre dorigine anthropique BOE Julien, 2004 Stage effectué"— Transcription de la présentation:

1 Intensité du cycle hydrologique dans le climat perturbé par laugmentation des gaz à effet de serre dorigine anthropique BOE Julien, 2004 Stage effectué au CERFACS, sous la direction de Laurent Terray

2 Un constat… GIEC, projection du climat du 21 ème siècle: comparaison des résultats de 19 modèles couplés (forçage anthropique idéalisé) : =>Températures: augmentation comprise entre 1.1ºC et 3.1ºC, Moyenne=1.8ºC, Ecart-type=0.4ºC =>Précipitations: variation comprise entre –0.2% et +5.6%, Moyenne=2.5%, Ecart-type=1.5% => Les résultats des différents modèles pour les précipitations sont très dispersés => Le lien entre lintensité du cycle hydrologique et laugmentation des gaz à effet de serre est complexe

3 LES CONTRAINTES DU CYCLE HYDROLOGIQUE Quantité de vapeur deau atmosphérique Relation de Clausius-Clapeyron e s : pression de vapeur saturante e : pression partielle en vapeur deau Lhumidité relative (e/e s ) varie très peu dans le climat perturbé: e varie comme e s avec le changement de température =>Les précipitations suivent- elles les variations de e (et donc celles de T) ? Equilibre énergétique de latmosphère R: refroidissement radiatif, S: chaleur sensible, L:chaleur latente dévaporation, P:précipitations (LE=LP) ΔR LΔP => Les précipitations varient- elles avec le refroidissement radiatif ?

4 DISPOSITIF EXPERIMENTAL Réalisation dexpériences de sensibilité pour tester le rôle de la contrainte du bilan énergétique Utilisation du modèle ARPEGE climat, avec SST prescrites. Modification de léquilibre énergétique atmosphérique par une perturbation RADIATIVE (doublement de la concentration en CO 2 en fixant les SST: 2xCO 2 ) ou DIABATIQUE (modification globale des SST en fixant la concentration en CO 2 :SST+1 et SST+2) ou par les deux perturbations simultanément (2x CO 2 / SST+1 et 2x CO 2 / SST+2) => Intégration des simulations sur 10 ans, comparaison à une expérience de contrôle

5 Anomalies Moyennes Degrés (T) 10xmm/jour (Pr) Gain Perte Moyenne spatiale et temporelle, différence avec la simulation de contrôle -Faible variation du flux de chaleur sensible -Perturbation de léquilibre énergétique atmosphérique => adaptation des flux pour revenir à léquilibre - Perturbation radiative et diabatique: variations de température dans le même sens, mais variations de sens opposé pour les précipitations Flux absorbés par atmosphère (W/m 2 )

6 Dispersion des résultats du GIEC Expériences croisées: très bonne linéarité Dans le climat réel les deux perturbations se superposent =>2 échelles de temps différentes Sensibilité de lévolution des précipitations au réchauffement de locéan =>Rôle de locéan Problème de la sous-estimation de labsorption dans le domaine visible => Impact de la modélisation de la vapeur deau Degrés (T) 10xmm/jour (Pr) Flux absorbés par atmosphère (W/m 2 )

7 PRECIPITATIONS EXTREMES Le taux moyen de précipitations est contraint par le budget énergétique Pourtant, la vapeur deau présente dans latmosphère permet la croissance des systèmes précipitants: plus dhumidité devrait conduire à une intensification des pluies =>Les 2 contraintes ne sont pas incompatibles: la contrainte de la vapeur deau joue sur les extrêmes

8 Intensification des évènements pluvieux selon leur fréquence Augmentation relative dintensit é Fréquence de non-dépassement CTRL: Scénario A2: Augmentation moyenne modérée (5.30%) -Augmentation des extrêmes très importante (jusquà 25%) -Baisse dintensité des évènements ordinaires: => Pluies augmentent seulement 1 jour sur 7

9 Précipitations extrêmes et relation de Clausius-Clapeyron R = Ajustement linéaire Clausius-Clapeyron Augmentation Température atmosphérique Augmentation Humidité: relation de Clausius- Clapeyron Intensification des systèmes précipitants les plus intenses Intensification des évènements extrêmes proportionnelle à laugmentation de température atmosphérique A2 SST+2 SST+1 2xCO2 SST+2/ 2xCO2

10 Evolution du cycle hydrologique: synthèse Augmentation importante des évènements pluvieux extrêmes Augmentation modérée de la moyenne des précipitations Augmentation GES Augmentation T air Rapide Baisse dintensité des évènements ordinaires Diminution des pluies Augmentation SST Lent: inertie thermique des océans Augmentation des pluies Clausius- Clapeyron

11 Perspectives Dans la réalité, dautres phénomènes vont intervenir: aérosols, processus de surface… Impact de la modélisation sur les extrêmes: échelle spatiale et temporelle Très forte augmentation des précipitations extrêmes. GIEC, entre 1990 et 2100: ΔT compris entre 1.4ºC et 5.8ºC => augmentation des précipitations extrêmes comprise entre 9% et 38% ! Impact des modifications du cycle hydrologique: crues plus importantes, étiages plus sévères, érosion…


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