Indice de canicules et modélisation cimatique régionale Samuel Somot, Michel Déqué CNRM/GMGEC

Canicules et modélisation climatique régional Qualité et défauts des RCMs Qu’est-ce qu’un modèle de climat régional (RCM) Que sait faire un modèle de climat régional Doit-on corriger les sorties des modèles climatiques régionaux Indices de canicules : les choix de la communauté RCM Le projet STARDEX Incertitudes Les sources d’incertitudes Exemples Les modèles et les bases de données disponibles pour VURCA PRUDENCE ENSEMBLES RETIC SCAMPEI

Les Modèles de Climat Régionaux: RCMs RCM: « modèles de climat pour lequel on utilise notre puissance (limitée) de calcul pour améliorer la résolution horizontale au détriment du nombre de composantes ou de la durée des simulations ou de l’extension de la zone traitée » Modèle atmosphérique zoomé ou à aire limitée ARPEGE-Climat étiré, 50 km RCM à aire limité, projet CIRCE, 30-50 km

Les Modèles de Climat Régionaux: RCMs Problème de la résolution horizontale ARPEGE étiré, 50 km (PRUDENCE, RETIC) T63, 250 km, IPCC T159, 125 km, ERA40 ALADIN, 10 km (SCAMPEI) ALADIN, 50 km (ENSEMBLES)

Température (°C) été Simulé Observé ARPEGE étiré, 50 km, 1961-1990, JJA

ARPEGE étiré, 50km, scénario A2 Exemple de sorties de simulation régionale : température moyenne d’été en France (°C) Observations ARPEGE étiré, 50km, scénario A2 Modélisation de la température de la surface terrestre selon le scénario A2 du GIEC (données socio-économiques, démographiques, rythme et mode d’industrialisation des PVD). Le scénario A2 correspond à la configuration la plus probable pour le XXIème siècle : une faible implication de l’humanité pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre. Cette animation permet de constater que le réchauffement est inégal sur l’ensemble du globe : l’hémisphère Nord se réchauffe de manière plus marquée et plus rapide. Ce phénomène est dû au fait que l’hémisphère Sud comporte plus de surface d’océan… En effet, les océans réverbèrent les rayonnements solaires et chauffent moins vite que le sol, ils ont ainsi un effet de régulation de la chaleur. NB : Météo France travaille surtout sur les scénariis A2 et B2 du GIEC qui sont les plus probables.

Température quotidienne à Paris Tmax en été (JJA) modèle: ARPEGE étiré, 50 km, 1961-1990, JJA observations: analyse SAFRAN diagramme quantile-quantile (centile) observations modèle juillet

Température (Paris) Tmax JJA PRESENT FUTUR Impact du changement climatique (2070-2099, IMFREX) Scénario A2, ARPEGE-Climat étiré 50 km

Nbre jours/an Tmax > 35°C Climat actuel Climat fin du 21ème siècle Référence Scénario ARPEGE étiré, 50 km, JJA, A2

Indices STARDEX Projet Européen, plus de 50 indices pour chaque saison, base annuelle, modèles et observations, http://www.cru.uea.ac.uk/projects/stardex/, http://medias.cnrs.fr/imfrex TX : température maximale HWDI: Nombre de jours de vague de chaleur (Tx supérieure de 5°C pendant au moins 6 jours à la moyenne quotidienne calculée sur une fenêtre de 5 jours centrée sur la journée, et pour la période 1971-2000) Su: Nombre de journées d'été (Tx>25°C) Tx90 : Décile supérieur de la température maximale Tx90p : Pourcentage de jours climatologiquement chauds i.e. jours où Tx supérieure à Tx90 (décile quotidien calculé sur une fenêtre de 5 jours, sur la période 1971-2000) TN : température minimale Tn90 : Décile supérieur de la température minimale Tn90p : Pourcentage de nuits climatologiquement chaudes (Tn supérieure au dernier décile (décile quotidien calculé sur une fenêtre de 5 jours, sur la période 1971-2000)) Tr : Nombre de nuits tropicales (Tn>20°C)

Nombre de jours de canicule estivale par an (anomalie de Tmax de +5° pendant au moins 6 jours consécutifs) Climat actuel Climat fin du 21ème siècle ARPEGE étiré, 50 km, JJA, A2

Nombre de jours de canicule estivale par an (anomalie de Tmax de +5° pendant au moins 6 jours consécutifs) ARPEGEv4, SSTCNRM-CM3 Sorties ARPEGE étiré 50 km SST issues de AR4 ARPEGE (CM3) Ref clim modele étiré 1960-1990 1955 1965 1975 1985 1995

Nombre de jours de canicule estivale par an (anomalie de Tmax de +5° pendant au moins 6 jours consécutifs) A2 A1B Sorties ARPEGE étiré 50 km SST issues de AR4 ARPEGE (CM3) Ref clim modele étiré 1960-1990 2005 2015 2025 2035 2045 B1

Nombre de jours de canicule estivale par an (anomalie de Tmax de +5° pendant au moins 6 jours consécutifs) A2 A1B Sorties ARPEGE étiré 50 km SST issues de AR4 ARPEGE (CM3) Ref clim modele étiré 1960-1990 2055 2065 2075 2085 2095 Nombre de jours de canicule par an B1

Base de données disponibles pour VURCA Critère Il faut choisir une base de données homogènes permettant une étude des incertitudes à une résolution spatiale adéquate pour une représentation correcte des canicules en France Sachant qu’on ne sait pas a priori quelle est la principale source d’incertitudes pour les canicules et qu’on ne connaît pas la valeur ajoutée d’une très haute résolution pour la définition des canicules Les choix IPCC-AR4, CMIP3: 20 GCMs, gamme maximale d’incertitude, faible résolution RETIC: un seul RCM (ARPEGE-Climat étiré), 50 km, 3 scénarios (A1B, A2, B1), simulations transitoires 1950-2100 PRUDENCE: un GCM forceur, 12 RCMs, 50 km, 2070-2099, A2 ENSEMBLES: des GCMs, des RCMs, matrice creuse, 1950-2050 (2100), 25 km, A1B SCAMPEI: 3 RCMs (ALADIN-Climate, LMDZ, MAR), 10 km, 2021-2050, 2071-2100, A1B (A2, B1)

Indice de canicules pour VURCA Mesure de la vulnérabilité aux canicules en fonction de leur intensité et de leur durée Futur VULNERABILITE DUREE Present INTENSITE

Climat et chaos Nombre de jours de canicule par an 2090-2100: trois simulations identiques, effet papillon

Méthode de correction quantile-quantile On calcule un coefficient de correction quantile par quantile sur la distribution de valeurs quotidiennes On applique la correction en climat présent et en climat futur La correction appliquée est supposée constante dans le temps Hypothèse: la distribution quotidienne du biais modèle ne dépend pas du climat La correction corrige la distribution des extrêmes observations modèle

Températures estivales simulées à Paris juillet

Simulations RETIC Nombre de jours moyen d’une période chaude en été: - Pour définir une période chaude, on calcule d’abord un cycle annuel moyen de la période de référence (1961-1990) pour la Tmax. On le lisse par le calcul de moyennes glissantes sur cinq jours. Un jour est considéré comme chaud s’il est au moins 5°C au dessus de cette climatologie. Le seuil dépend de la saison, de l’altitude et de la latitude. L’indice présenté ici est le comptage de tels jours sur une saison - moyenne de 20 ans autour de l’année indiquée pour les 3 scénarios RETIC

Simulations RETIC Nombre de jours moyen d’une vague de chaleur en été: - On compte les jours d’une période chaude uniquement si ils sont inclus dans une séquence d’au moins 6 jours. On prend ainsi en compte le caractère néfaste de jours chauds successifs, qu’on appelle canicule en été - moyenne de 20 ans autour de l’année indiquée pour les 3 scénarios RETIC