Transcription
Et si la physique pouvait nous aider à prédire le changement climatique ? Développé dans les années 60, un nouvel outil a transformé notre vision des sociétés : la modélisation. S'intéressant d'abord aux changements atmosphériques, les modèles climatiques ont alerté sur le réchauffement planétaire. Les modèles se sont améliorés avec le temps. L'essor des données satellitaires et des supercalculateurs nous a permis de décrire précisément notre système climatique et de comparer les futurs possibles. Mais quelle est la source de nos scénarios du rapport du GIEC ? Comment évaluer leur fiabilité ? Rencontrons les scientifiques qui transforment le climat en d'énormes équations. À l'université de Jussieu, une climatologue étudie la mer. Juliette Mignot est océanographe à l'IRD. Elle explore les modèles climatiques basés sur des données relatives aux changements maritimes. Elle utilise un ensemble d'équations physiques représentant notre système climatique : les océans, l'atmosphère, la banquise et les masses terrestres. D'abord, il faut comprendre comment ils fonctionnent et comment leurs variables spécifiques changent : la température et la salinité pour les océans, les précipitations et les nuages pour l'atmosphère. Une fois que nous savons cela, nous pouvons traiter ces équations et ces connaissances dans un modèle de supercalculateur pour simuler le changement climatique à long terme. L'ordinateur prend les interactions connues entre les composants et les étend sur une décennie ou un siècle, ou des siècles, voire des millénaires si nécessaire. Dans la vie de tous les jours, notre système climatique est constamment affecté par des perturbations naturelles mais aussi et surtout par des perturbations humaines. Ainsi, nos émissions de gaz et d'aérosols sont incorporées dans des modèles virtuels pour en déduire des impacts mathématiques sur différentes échelles de temps. Une éruption volcanique a un impact de 10 ans, mais pour nos émissions de gaz, c'est 100 ans. C'est pourquoi les scénarios des rapports du GIEC examinent le changement climatique jusqu'en 2100. Le réchauffement simulé par les différents scénarios varie de près de 5° en moyenne dans le pire des cas dans les différents modèles à environ 1,5° d'ici 2100 dans le meilleur des cas. L'accord de Paris a été signé en 2015. Les pays se sont engagés à prendre toutes les mesures nécessaires pour limiter le réchauffement à 1,5° et, en tout cas, à moins de 2°. Ces résultats montrent que pour atteindre cet objectif, nous devons appliquer un scénario drastique, le meilleur des cas, pour les émissions de gaz à effet de serre. Pour vérifier la fiabilité des prévisions, différents modèles climatiques doivent être comparés. L'équipe de Juliette Mignot est l'un des quelque 20 groupes de travail qui effectuent des simulations coordonnées par le programme mondial de recherche sur le climat. Dans le laboratoire climatique de Saclay, près de Paris, d'autres scientifiques français mènent des simulations, posant à leur modèle climatique une série de questions transformées en équations. Que se passe-t-il, par exemple, si les émissions de CO2 doublent d'ici 2050 ? Comment cela affectera-t-il le réchauffement planétaire en 2100 ? Pour concevoir et vérifier ce monde virtuel où les scénarios sont testés, les scientifiques ont besoin de modéliser les climats passés. La modélisation du climat des 100 dernières années permet deux choses : premièrement, vérifier qu'en rassemblant tout ce que nous savons sur le système, nous pouvons reproduire quelque chose que nous avions observé et, deuxièmement, comprendre ce qui s'est passé et ainsi découvrir si c'est plutôt la hausse des émissions, ou plutôt les volcans, par exemple, qui ont parfois changé le climat au cours de ces 100 dernières années. Tout cela confirme nos simulations physiques informatisées du monde, ce qui signifie que les modèles peuvent nous renseigner sur les futurs possibles en fonction du comportement humain. Les simulations nécessitent des calculs complexes qui ne sont possibles que pour les supercalculateurs. Aujourd'hui, ils nous permettent de simuler un mois de changement climatique 100 fois plus rapidement qu'en 1980. Un modèle est un programme informatique calculant les changements temporels dans des variables telles que la pression ou la température, ou d'autres composants climatiques. La simulation est effectuée pour chaque région du monde. Le monde est virtuellement divisé en petites zones appelées « cellules ». Le nombre de cellules sur le globe fournit la résolution. Plus il y a de cellules, plus la résolution est grande. Les modèles standards actuels sont entre 100 et 200 km, mais nous aurons bientôt des résolutions plus fines, jusqu'à 20 ou 10 km. En raison d'une résolution plus grande, le dernier rapport du GIEC comprenait des prévisions plus précises qui étaient devenues possibles à l'échelle régionale. Pour mieux anticiper les perturbations à venir et s'assurer que les pires scénarios ne se réalisent pas.