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Pendant près de 40 ans, les énormes modèles informatiques utilisés pour simuler le climat mondial ont permis de brosser un tableau assez cohérent de la vitesse à laquelle les émissions de carbone humaines pourraient réchauffer le monde.

Les nouveaux modèles montrent un réchauffement inquiétant

Mais une multitude de modèles climatiques mondiaux développés pour la prochaine évaluation majeure du réchauffement de la planète par l’ONU, prévue pour 2021, montre maintenant une tendance à la fois déconcertante mais indéniable. Ils sont plus chauds que par le passé. Bientôt, le monde pourrait vivre dans une chaleur beaucoup plus chaude.
Dans les précédents modèles, le doublement du dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) par rapport aux niveaux préindustriels a conduit les modèles à prévoir entre 2 ° Celsius et 4,5 ° Celsius de réchauffement une fois la planète équilibrée. Mais dans au moins huit des modèles de la prochaine génération, produits par de grands centres aux États-Unis, au Royaume-Uni, au Canada et en France, cette «sensibilité climatique à l’équilibre» est arrivée à 5 ° Celsius ou plus.
Les modélisateurs ont du mal à identifier laquelle de leurs améliorations explique cette sensibilité accrue avant la prochaine évaluation du groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) des Nations unies. Mais la tendance «est bien réelle. Il n’y a pas de doute », déclare Reto Knutti, climatologue à l’ETH Zurich en Suisse. «Est-ce réaliste ou pas? À ce stade, nous ne le savons pas. »
C’est une question urgente: à en croire les résultats, le monde a encore moins de temps que prévu pour limiter le réchauffement à 1,5 ° Celsius ou 2 ° Celsius de plus que les niveaux préindustriels – un seuil que plusieurs jugent trop dangereux à franchir. Le CO2 atmosphérique atteignant déjà 408 parties par million (ppm) et augmentant, par rapport aux niveaux préindustriels de 280 ppm, même les scénarios précédents suggéraient que le monde pourrait se réchauffer de 2 ° Celsius au cours des prochaines décennies.
Les nouvelles simulations ne sont discutées que lors des réunions, et tous les chiffres ne sont pas connus. Il est donc un peu trop tôt pour s’emporter », déclare John Fyfe, climatologue au Centre canadien de la modélisation et de l’analyse du climat à Victoria, dont le modèle est parmi ceux qui montrent un climat beaucoup plus chaud que par le passé. « Mais nous devons peut-être faire face à une réalité plus pessimiste que par le passé. »

Le monde se réchauffe plus rapidement

De nombreux scientifiques sont sceptiques, soulignant que les changements climatiques passés enregistrés dans les carottes de glace et ailleurs ne prouvent pas la sensibilité élevée au climat – ni le rythme du réchauffement moderne. Les résultats obtenus jusqu’à présent ne sont «pas suffisants pour me convaincre», déclare Kate Marvel, climatologue au Goddard Institute for Space Studies de la NASA à New York.
Dans le but de prendre en compte les composants atmosphériques trop petits pour être simulés directement, tels que les nuages, les nouveaux modèles auraient facilement pu s’écarter de la réalité, a-t-elle déclaré. « Ce sera toujours une route cahoteuse. »
Les concepteurs des nouveaux modèles sont d’accord. Des scientifiques du laboratoire de la dynamique des fluides géophysiques (GFDL) de l’administration nationale des océans et de l’atmosphère, à Princeton (New Jersey), berceau du climat, incorporent une foule d’améliorations dans leur modèle de prochaine génération.
Il imite l’océan avec suffisamment de détails pour simuler directement les remous, affinant sa représentation des courants porteurs de chaleur comme le Gulf Stream. Son rendu du cycle El Niño, le réchauffement périodique de l’océan Pacifique équatorial, semble “inéluctable”, dit Michael Winton, un océanographe de la GFDL qui a aidé à diriger le développement du modèle.

Le réchauffement est plus rapide avec ces améliorations

Mais pour une raison quelconque, le monde se réchauffe plus rapidement avec ces améliorations. Pourquoi? «Nous sommes en quelque sorte mystifiés», déclare Winton. Actuellement, dit-il, la sensibilité du modèle à l’équilibre semble être de 5 ° Celsius.
Les développeurs d’un autre modèle de nouvelle génération, issu du centre national de recherche sur l’atmosphère (NCAR) de Boulder, dans le Colorado, se demandent si leur nouveau rendu des nuages et des aérosols pourrait expliquer pourquoi il montre un réchauffement, avec une sensibilité dans les basses fréquences.
L’équipe du NCAR, à l’instar d’autres modélisateurs, a eu des problèmes persistants pour simuler l’eau en surfusion trouvée dans les nuages qui se forment au-dessus de l’océan Austral autour de l’Antarctique. Les nuages ne réfléchissaient pas suffisamment, ce qui permettait à la région d’absorber trop de soleil. La nouvelle version corrige ce problème.
Cependant, à la fin du cycle de développement du modèle, le groupe NCAR a incorporé un ensemble de données actualisées sur les émissions d’aérosols, les particules fines provenant de l’industrie et les processus naturels pouvant à la fois refléter la lumière solaire ou le développement des nuages. Les données sur les aérosols ont tout gâché – lorsque le modèle simulait le climat du 20ème siècle, il ne présentait presque plus de réchauffement.
«Il nous a fallu environ un an pour résoudre ce problème», déclare Andrew Gettelman, de NCAR, qui a contribué à la mise au point du modèle. Mais les aérosols peuvent jouer un rôle dans la sensibilité plus élevée que les modélisateurs voient maintenant, peut-être en affectant l’épaisseur et l’étendue des nuages bas de l’océan. «Nous essayons de comprendre si d’autres [développeurs de modèles] ont suivi le même processus», déclare Gettelman.

Les modélisateurs effectuent un ensemble standard de simulations

Les réponses peuvent provenir d’un exercice en cours appelé « projet de comparaison intercomparaison des modèles » (CMIP), précurseur de chaque cycle du GIEC. Les modélisateurs y effectuent un ensemble standard de simulations, telles que la modélisation du climat préindustriel et l’effet d’un quadruplement abrupt des niveaux de CO2 dans l’atmosphère, et comparent des notes.
Le sixième CMIP a maintenant au moins un an de retard. La première version du prochain rapport du GIEC devait être publiée début avril, mais peu d’équipes ont déjà mis en ligne des séries de modèles de projections, a déclaré Fyfe, auteur du chapitre sur les projections du rapport. «C’est exaspérant, car c’est comme écrire une histoire de science-fiction en tant que projet de premier ordre.»
La portée ambitieuse de ce CMIP est une des raisons du retard. Outre l’exécution des cinq simulations standard, les centres peuvent effectuer 23 expériences de modélisation supplémentaires, en ciblant des questions scientifiques spécifiques, telles que les retours par les nuages ou les prévisions à court terme. Les équipes du CMIP ont également été invitées à documenter leur code informatique de manière plus rigoureuse que par le passé et à rendre leurs modèles compatibles avec les nouveaux outils d’évaluation, explique Veronika Eyring, spécialiste de la modélisation du climat au Centre aérospatial allemand de Wessling. CMIP tour.
De telles comparaisons peuvent aider les modélisateurs à répondre aux auteurs du GIEC, qui leur posent des questions sur la sensibilité supérieure, explique Gettelman. « Ils nous demandent ce qui se passe? » Dit-il. «Ils poussent les gens. Ils ont environ un an pour résoudre ce problème. »
Pour évaluer la rapidité avec laquelle le climat peut changer, le prochain rapport du GIEC ne s’appuiera probablement pas autant sur les modèles que les rapports précédents, a déclaré Thorsten Mauritsen, scientifique du climat à l’Université de Stockholm et auteur du GIEC. Il se penchera également sur d’autres éléments de preuve, notamment une vaste étude en préparation qui utilisera des climats plus anciens et des observations du changement climatique récent pour limiter la sensibilité. Il est également peu probable que le GIEC accorde aux projections de tous les modèles un poids égal, ajoute Fyfe, en pesant plutôt les résultats en fonction de la crédibilité de chaque modèle.

La partie effrayante est que ces modèles pourraient avoir raison

Même dans ce cas, les résultats du modèle restent déconcertants, explique Gettelman. La planète se réchauffe déjà plus vite que ce que les humains peuvent supporter. «La partie effrayante est que ces modèles pourraient avoir raison», dit-il. « Ce serait assez dévastateur. »
Source : Science
Crédit photo : Pexel