Nouvelles simulations climatiques : en route vers +7°C ?

Par Florian Gallo, Consultant Senior

La nouvelle est tombée le 17 septembre : les dernières simulations climatiques réalisées par différents laboratoires français suggèrent une augmentation de température pouvant aller jusqu’à +6 à +7°C en fin de siècle (par rapport à la période préindustrielle). C’est un degré de plus que les précédentes simulations. Que signifient ces nouvelles projections ? En quoi diffèrent-elles des précédentes ? Qu’est-ce que cela signifie concrètement ?

Nous vous proposons un décryptage de ces derniers résultats scientifiques.

Petit rappel : le GIEC et les rapports d’évaluation

Avant de parler des modèles, un petit rappel sur le GIEC s’impose. Le GIEC est le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. Cet organisme ne conduit aucune recherche propre mais vise à compiler et évaluer les informations scientifiques, techniques et socio-économiques disponibles et à fournir une synthèse de ces informations au public et plus particulièrement aux décideurs. Le GIEC publie à la fois des rapports techniques sur un sujet particulier (comme le rapport spécial 1.5°C l’an passé ou le rapport spécial sur l’utilisation des terres en août dernier), mais également des rapports d’évaluation plus globaux, dont le dernier (AR5) est paru en 2014. Le sixième rapport d’évaluation est prévu pour 2022 et c’est dans ce cadre général que s’inscrivent les nouvelles simulations réalisées par le CEA, Météo France et l’IPSL [1].

Pourquoi de nouvelles simulations ?

Le Programme Mondial de Recherche sur le Climat (PMRC ou WCRP en anglais) encadre depuis 1980 les travaux de recherche sur l’évolution du climat et sa modélisation. Au sein de ce programme est organisé un grand projet d’inter-comparaison des différents modèles climatiques créés par les différents laboratoires de recherche mondiaux (dont le CEA, Météo-France et lPSL font partie). Ces projets, dits CMIP (Coupled Model Intercomparison Project), permettent de coordonner et d’homogénéiser les efforts de modélisation des laboratoires. Depuis 2007, ces projets de modélisation sont organisés de manière à alimenter les rapports d’évaluation du GIEC (chaque nouvelle génération de modèles paraît quelques années avant le rapport d’évaluation, une part importante de la littérature analysée dans ces rapports est donc basée de ces modèles). L’AR5, publié en 2014, synthétise donc les résultats de la dernière génération de modèles, dits CMIP5, parus entre 2010 et 2014.

Pourquoi ne pas se reposer sur ces modèles, donc ? Les raisons sont multiples. Tout d’abord, la compréhension scientifique des phénomènes climatiques est encore en développement, et certains processus sont encore en train d’être décryptés (tandis que d’autres ne sont que peu connus). Il est donc important de mettre à jour les modèles de façon régulière en y intégrant les dernières avancées scientifiques.

Par ailleurs, les capacités de modélisation, en termes de calcul informatique et de traitement et stockage de données, s’améliorent d’année en année. Il est donc possible de simuler le climat passé et futur à une résolution de plus en plus fine.

Ces nouvelles simulations constituent un travail de calcul considérable (pour les simulations françaises, cela représente au total plus de 500 millions d’heures de calcul pour une vingtaine de péta-octets de données – un million de milliards d’octets).

La nouvelle génération de modèles, CMIP6, servira donc de base à de nombreux travaux scientifiques qui seront inclus dans le prochain rapport du GIEC, prévu en 2022. La vingtaine de laboratoires de modélisation du climat impliquée dans le projet CMIP6 a commencé à livrer ses premiers résultats ces derniers mois et les premières tendances issues des modèles français (du CNRM [2] et de l’IPSL) ont été dévoilées le 17 septembre dernier.

Une hausse de température plus importante que prévu ?

Les premiers résultats des deux modèles français suggèrent une augmentation plus importante des températures que ne le projetait la génération précédente. Pour le scénario le plus haut (scénario SSP5 8.5 qui correspond à une augmentation continue des émissions de gaz à effet de serre jusqu’à la fin du siècle, sur la tendance observée au cours des dernières décennies), la hausse pourrait atteindre jusqu’à 7°C (par rapport à la période préindustrielle), contre une hausse de 5 à 6°C envisagée jusqu’alors. Ce déplacement des projections vers les températures chaudes est particulièrement marqué pour le modèle du CNRM, qui rejoint celui de l’IPSL. La cohérence entre les deux modèles est plus importante sur cette nouvelle génération de modèles. Par ailleurs, ces résultats sont également en accord avec les premières analyses d’autres modèles climatiques dans le monde, présentées ces derniers mois.

Parmi les scénarios testés, seul le scénario le plus optimiste (SSP1 1.9) permettrait de maintenir l’augmentation de la température sous 1,5°C, mais en passant par une phase transitoire à +2°C en milieu de siècle. Par ailleurs, la réalisation de ces scénarios optimistes implique un développement important des émissions négatives (captage de CO2) afin de retirer du CO2 de l’atmosphère, en absolu, sur la seconde moitié du siècle. Un scénario moyen, de stagnation des émissions jusqu’en 2050 puis de baisses de ces émissions, sans atteindre la neutralité au cours du 21ème siècle conduirait à un réchauffement de 3 à 4°C (un demi-degré de plus que dans les précédentes simulations).

Quelques analyses ont déjà été réalisées sur des événements extrêmes : sur un scénario SSP3 7.0 (réchauffement à +5,5°C environ à la fin du siècle), en 2050, un été sur deux dépassera l’anomalie de température observée lors de la canicule de 2003. A la fin du siècle, statistiquement tous les étés dépasseront ce seuil.

Pourquoi de telles différences ?

Deux questions se posent à la lecture de ces résultats : 1) sont-ils fiables et 2) quelles sont les raisons de telles différences.

La fiabilité d’un modèle climatique est mesurée par sa capacité à reproduire, statistiquement, les caractéristiques du climat passé (en l’occurrence, du 20ème siècle pour ces simulations). La différence entre les observations passées et les nouvelles simulations tend à diminuer, ce qui démontre une amélioration de la fiabilité de ces nouveaux modèles.

Les nouvelles simulations semblent donc être plus fiables et mieux représenter les processus à l’œuvre dans le système climatique. Mais cela n’explique pas forcément une augmentation des températures projetées.

La raison majeure est une augmentation de la sensibilité climatique des modèles. Cette sensibilité climatique représente la réponse du système climatique à une augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique (en clair, quelle est la hausse de température correspondant à un doublement de la teneur en CO2 ?). Sans entrer dans les détails techniques, les nouvelles simulations font apparaître une sensibilité climatique plus élevée que dans l’ancienne génération de modèles. En d’autres termes, à CO2 équivalent, température plus élevée. Cette tendance est d’ailleurs cohérente avec les résultats d’autres simulations réalisées par d’autres centres de modélisation.

En revanche, les raisons de cette sensibilité climatique plus élevée dans les nouveaux modèles ne sont pas encore explicitées : des pistes de recherche sur le rôle de la vapeur d’eau ou des nuages dans le cycle climatique sont évoquées. Cette question sera centrale dans l’analyse de résultats au cours des prochains mois.

Comparaison des simulations CMIP5 (couleurs pastels) et CMIP6 (couleurs pleines) pour le modèles de l’IPSL (haut) et du CNRM-Cerfacs (bas). Pour les scénarios les plus émissifs, une hausse de 0,5 à 1,5°C est observée entre les deux générations de modèles (source : CEA/CNRS/Météo-France)

Acronymes : [1] Institut Pierre Simon Laplace [2] Centre National de Recherches Météorologiques