Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 La prévision du climat aux horizons décennaux Christophe Cassou (CNRS-Cerfacs)

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1 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 La prévision du climat aux horizons décennaux Christophe Cassou (CNRS-Cerfacs)

2 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Sources de prévisibilité décennale 1. S’ajustera à l’augmentation actuelle (passé proche) de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère : même si toute émission cessait aujourd’hui, le climat se réchaufferait au cours du prochain siècle de par l’inertie du système climatique. La prévision climatique des 3-30 prochaines années, ou prévision décennale, est envisageable car il existe diverses sources de prévisibilité (éléments qui permettent de prévoir) à ces échelles de temps-la. 2. Répondra à l’augmentation future des gaz à effet de serre (GES) d’origine anthropique: « le forçage EXTERNE anthropique » Nous savons que le système climatique dans un futur « proche » : 3. Sera influencé par les forçages naturels EXTERNES qui sont actifs dans la bande de fréquence décennale (e.g. cycles solaires, etc.) 4. Sera influencé par les fluctuations naturelles actives dans la bande de fréquence décennale (variabilité intrinsèque ou INTERNE du système climatique )

3 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Anomalie observée de température de surface océanique sur l’Atlantique Nord Le « décennal » dans l’Atlantique Nord Tendance liée au forçage par les Gaz a effet de serre EXTERNE = Anomalie de température (été 2010) Variabilité interne Décennale : l’Oscillation Atlantique Multidecennale INTERNE + L’oscillation Atlantique Multidécennale: l’AMO ou l’AMV (V pour variabilité) Accumulated Cyclone Energy (ACE) Index AMO + AMO - Extrême Normal Bas Impact sur les cyclones Atlantique Modulation de l’activité cyclonique dans l’Atlantique tropical Goldenberg et al (2001) Science

4 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Anomalie observée de température de surface océanique sur l’Atlantique Nord Tendance liée au forçage par les Gaz a effet de serre Variabilité interne Décennale : l’Oscillation Atlantique Multidecennale AMO EXTERNE INTERNE Le « décennal » dans l’Atlantique Nord = + Anomalie de température (été 2010) L’oscillation Atlantique Multidécennale: l’AMO ou l’AMV (V pour variabilité) Impact sur les précipitations sahéliennes + N. Am. Modulation des régimes de précipitation sur le Sahel et l’Amérique du Nord

5 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Modèle couplé Un défi pour la communauté scientifique Variabilité décennale :  Signatures fortes aux échelles régionales (sens GIEC-AR4 du terme i.e. le bassin océanique : AMO dans l’Atlantique, PDO dans le Pacifique etc.) Prévision décennale:  Un vide entre les prévisions saisonnières (prévision climatique a 6 mois d’échéance au plus) Initialisation de l’ocean, de l’atmos. et des sols

6 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Un défi pour la communauté scientifique Variabilité décennale :  Signatures fortes aux échelles régionales (sens GIEC-AR4 du terme i.e. le bassin océanique (AMO dans l’Atlantique, PDO dans le Pacifique etc.) Prévision décennale:  Un vide entre les prévisions saisonnières (prévision climatique a 6 mois d’échéance au plus) et les projections climatiques (sur le XXI eme siècle) Modèle couplé Introduction des forcages externes

7 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012  Une demande sociétale forte (acteurs politiques et économiques) en vue d’adaptations aux changements climatiques déjà en cours  Un véritable sujet de recherche jusqu’alors négligé (GIEC AR4, 2007) (questions fondamentales sur l’initialisation des modèles de prévision, l’interaction entre les forcages externes et la variabilité interne etc.) Variabilité décennale :  Signatures fortes aux échelles régionales (sens GIEC-AR4 du terme i.e. le bassin océanique (AMO dans l’Atlantique, PDO dans le Pacifique etc.) Prévision décennale:  Un vide entre les prévisions saisonnières (prévision climatique a 6 mois d’échéance au plus) et les projections climatiques (sur le siècle en cours) Un défi pour la communauté scientifique

8 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012  Une demande sociétale forte (acteurs politiques et économiques) en vue d’adaptations aux changements climatiques déjà en cours  Un véritable sujet de recherche jusqu’alors négligé (GIEC AR4, 2007) (questions fondamentales sur l’initialisation des modèles de prévision, l’interaction entre les forcages externes et la variabilité interne etc.) « Physique » et Prévisibilité décennale :  Indispensable de s’approprier les concepts  Indispensable de tester différentes méthodologies  Indispensable d’améliorer la compréhension des mécanismes physiques  Indispensable d’estimer leur prévisibilité (capacité a prévoir) (importance de prévisions rétrospectives sur les dernières décennies) Variabilité décennale :  Signatures fortes aux échelles régionales (sens GIEC-AR4 du terme i.e. le bassin océanique (AMO dans l’Atlantique, PDO dans le Pacifique etc.) Prévision décennale:  Un vide entre les prévisions saisonnières (prévision climatique a 6 mois d’échéance au plus) et les projections climatiques (sur le siècle en cours) Un défi pour la communauté scientifique

9 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Le prochain exercice du GIEC + EPIDOM EPIDOM Evaluation de la Prévisibilité Interannuelle à Décennale à partir Des observations et des Modèles GICC-MEEDTL

10 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Toutes les simulations sont disponibles et d’acces public sur les serveurs classiques « GIEC » (nœuds ESG) Core experiments (Cerfacs-CNRM + IPSL) « Tier 1 »: 1.Increase ensemble sizes from 3 to 10 (Cerfacs), 6 (IPSL) members 2. Forecast with 2010 Pinatubo eruptions (10 members, Cerfacs) 3. Work on initialization techniques (Cerfacs + IPSL) 4. Work on the components (Stratosphère – Cerfacs + CNRM) La contribution française a CMIP5 (volet décennal)

11 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Score de correlation Prévisibilité de la température océanique de surface CERFACS-CNRM Échéance = 1an Échéance = 2-6 ans DEC=décennal

12 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Score de correlation Prévisibilité de la température océanique de surface CERFACS-CNRM Échéance = 1an Échéance = 2-6 ans DEC=décennal = = HIST=Historique + + INT=Interne

13 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Score de correlation Prévisibilité de la température océanique de surface CERFACS-CNRM Échéance = 1an Échéance = 2-6 ans Échéance = 6-10ans HIST=HistoriqueINT=InterneDEC=décennal

14 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Prévisibilité par bassin océanique En global, l’essentiel de la prévisibilité décennale est dans les forçages externes (GES + aérosols + volcans). La valeur ajoutée due à l’initialisation océanique est sensible sur 3-7 ans au plus La valeur ajoutée due à l’initialisation océanique a une signature régionale: elle est forte dans l’Atlantique, faible voire nulle dans le Pacifique. Échéance = 1anÉchéance = 2-6 ansÉchéance = 6-10ans CERFACS-CNRM

15 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Prévisibilité de l’AMO AMO Spaghetti: moyenne de 10 prévisions Observations Prévisibilité significative de l’AMO due à l’initialisation océanique + volcans El ChichonPinatubo

16 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Conclusions Prévision décennale :  un sujet de recherche rendu très important par la demande sociétale.  l’exercice CMIP5 doit être considéré comme une première tentative: il pose plus de questions que ne produit de résultats L’essentiel de la prévisibilité décennale est dans les forçages externes. La valeur ajoutée due a l’initialisation océanique est forte dans l’Atlantique Les dérives des modèles sont un problème: interaction dérive/ variabilité/ prévisibilité Il faut un grand nombre de dates de prévisions rétrospectives pour estimer la dérive et « dépolluer » le modèle et évaluer la prévisibilité (importance des moyens de calcul)

17 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Conclusions Prévision décennale :  un sujet de recherche rendu très important par la demande sociétale.  l’exercice CMIP5 doit être considéré comme une première tentative: il pose plus de questions que ne produit de résultats Prévision décennale : Ne pas négliger les fondamentaux Nécessité de travailler sur la physique de la dérive des modèles et sa minimisation (les études/simulations régionales seraient très prématurées avec les modèles actuels comme inputs) Nécessité de travailler sur l’initialisation (pb. de la densité des observations) Un besoin crucial de réanalyses a la fois atmos. ocean/banquise, sol

18 Forum ALLENVI, Saint Mande le 27 Mars 2012 Conclusions Prévision décennale : Ne pas négliger les fondamentaux Nécessité de travailler sur la physique de la dérive des modèles et sa minimisation (les études/simulations régionales seraient très prématurées avec les modèles actuels comme inputs). Nécessité de travailler sur l’initialisation (pb. de la densité des observations) Nécessité de travailler sur les mécanismes de variabilité décennale (modèle parfait) : rôle des volcans en particulier, de la circulation thermohaline, de l’ état des sols etc. Nécessité d’amélioration des composantes (stratosphère etc.) Avant d’imaginer une prévision opérationnelle, même si le cadre de cet opérationnel doit être anticipé. Prévision décennale :  un sujet de recherche rendu très important par la demande sociétale.  l’exercice CMIP5 doit être considéré comme une première tentative: il pose plus de questions que ne produit de résultats