Des programmes internationaux +WGCM, …. + GEO/GCOS,

NASA- Projet TRMM

Les tourbillons un élément essentiel des écoulements atmosphériques ou océaniques

Des échelles dynamiques qui couvrent plusieurs ordres de grandeurs Microphysique Processus radiatifs (diffusion de Mie) Echelles turbulentes Couches limites Echelles convectives Méso-échelle Influence du relief Echelle Synoptique Circulation générale de l’atmosphère

Un questionnement central : pourquoi la modélisation climatique est-elle possible? Henri Atlan : «Il y a un problème de crédibilité des modèles de changements climatiques et des prédictions qui en sont déduites. Ces modèles concernent en effet un domaine - le climat - où le nombre de données disponibles est petit par rapport au nombre de variables qui sont prises en compte dans leur construction, sans parler des variables encore inconnues. Cela implique qu'il existe un grand nombre de bons modèles, capables de rendre compte des observations disponibles, alors même qu'ils reposent sur des hypothèses explicatives différentes et conduisent aussi à des prédictions différentes, voire opposées. Il s'agit là d'une situation dite "des modèles par les observations", cas particulier de "sous-détermination des théories par les faits", bien connue des chercheurs engagés dans la construction de modèles de systèmes complexes naturels, où le nombre de données ne peut pas être multiplié à l'envi par des expérimentations répétées et reproductibles. Conséquence : les modèles sur les changements climatiques ne peuvent être que des hypothèses, mises en formes informatiques très sophistiquées mais pleines d'incertitudes quant à leur relation à la réalité ; et il en va de même des prédictions qui en sont déduites.»

Milankovitch Obliquité: ~ 40 000 ans Excentricité: ~ 100 000 ans Précession des équinoxes: ~ 21 000 ans

A comparison with recent effects Mann, IPCC, 2001

L. Fairhead

1950: modèles quasigéostrophiques 2010?: modèles globaux non-hydrostatiques, 3.5km de résolution X Earthsimulator Teraflops 2000: modèles couplés océan-atmpsphère, 300 km de résolution Gigaflops Megaflops 1980: modèles climatiques atmosphériques hydrostatiques, 500 km de résolution 1950: modèles quasigéostrophiques

Le GTS

Deux éléments de forçage: - la rotation de la Terre - les échanges radiatifs avec l’espace

Bilan radiatif au sommet de l’atmosphère (en W m-2)

Modèle de « processus »: LES Nuages Modèles fonctionnels de végétation Modèles radiatifs ligne à ligne …. Données de campagnes (in situ, satellitaires) Etudes en laboratoire Mesures à grande échelle Réanalyses, données satellitaires EVALUATION (AMIP, CMIP, …) Systématique depuis 1990 Modèles « réalistes »: Couplés / Atmosphère seule Equations primitives / Equations simplifiées Résolution variable

Forçage radiatif des nuages : LW

La combustion des combustibles fossiles: 5 milliards de tonnes par an en plus entre 1945 et 1995 International Energy Agency

Fossil Fuel & Cement CO2 Emissions Growth rate 1990-1999 1% per year 2000-2010 3.1% per year 2010 5.9% yr 2009 -1.3% per year Uncertainty (6-10%) + - Et presque 3 milliards de tonne de C en plus depuis 2000 24

Principaux constituants atmosphériques contribuant à l’effet de serre Additionnel (2.8 W/m2) Naturel (155 W/m2)

Le premier ensemble de résultats « scénarisant » le futur: GIEC 2001

Illustration des 6 satellites composant l'A-train. De gauche à droite : Aura, Parasol, Calipso, Cloudsat, Aqua, OCO. Crédits : CNES octobre 2004, illustration P. Carril