Utilisateur:Agglod/Brouillon

Description

Il existe différents types de modèles allant d'un simple bilan énergétique aux modèles du système Terre globaux représentant de façon complexe les différentes composantes du système Terre - Atmosphère, Océan, Glace de mer, Biosphère continentale, etc - et leurs interactions.

Parmi les modèles détaillés dans le 5ème rapport du GIEC, on trouve:

• Les modèles couplés océan-atmosphère. Ces modèles représentaient l'essentiel des modèles utilisés et évalués dans le 4ème rapport du GIEC. Ils sont constitués de plusieurs modèles (un modèle d'océan, un modèle d'atmosphère, un modèle de glace de mer, un modèle représentant les continents (végétation, ruissellement, etc.)) qui échangent leurs informations (couplage). Par exemple, les températures de surface atmosphériques, calculées par le modèle d'atmosphère, servent de données d'entré au modèle d'océan pour le calcule des températures de surface océanique et vice-versa. Ces modèles sont toujours très utilisés aujourd'hui.
• Les modèles du système Terre. Ces modèles sont le développement des modèles couplés océan-atmosphère, auxquels est ajouté la simulation des cycles biogéochimiques. Ils constituent aujourd'hui les outils les plus complets pour la réalisation des projections climatiques pour lesquelles les rétroactions liées aux cycles biogéochimiques sont importantes.
• Les modèles du système Terre de complexité intermédiaire. Ces modèles incluent les composantes des modèles du système Terre, mais souvent de façons idéalisée, ou à faible résolution afin d'être moins couteux en puissance de calcule. Ils permettent l'étude de questions spécifiques, comme, par exemple, la compréhension de certains processus de rétroactions.
• Les modèles régionaux. Ils sont similaires aux modèles précédents, mais leur domaine spatiale ne couvre qu'une partie du globe terrestre. Leur domaine étant plus petit, il est possible d'avoir une meilleure résolution spatiale (taille de la maille plus petite) et temporelle pour un même coût de calcule par rapport à un modèle globale. Les informations aux frontières sont en générale fournies par les modèles globaux.

Applications

Le choix du modèle dépend de la question scientifique posée. Ces modèles permettent, entre autre:

• L'étude du climat passé, que ce soit sur les grandes périodes d'évolution de la Terre (paléoclimatologie) ou sur la période récente du 20ème siècle.
• L'analyse et la compréhension des mécanismes physiques associés à certains évènements climatiques (comme le ralentissement de la hausse des températures de surface atmosphérique sur la décennie 2000s).
• L'analyse et la compréhension de la variabilité climatique dite 'interne', c'est-à-dire liée aux interactions internes au système Terre, par exemple liés aux échanges de chaleur entre l'océan et l'atmosphère.
• La détection et l'attribution des changements climatiques, c'est-à-dire la détection de fluctuations climatiques par rapport à un climat moyen et l'attribution à une cause, c'est-à-dire la compréhension du mécanisme physique qui en est l'origine
• Les prévisions climatiques, c'est-à-dire la prévision des fluctuations climatiques, toutes sources confondues
• Les projections climatiques, c'est-à-dire la réponse du climat à un changement externe donné. Typiquement, les projections climatiques sur le 21ème siècle correspondent à la réponse du climat au changement de concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Elles n'ont pas pour objectif de prévoir les fluctuations internes liées aux interactions entre l'océan et l'atmosphère. Ces fluctuations internes peuvent d'ailleurs masquer cette réponse sur certains indicateurs pendant certaines périodes, comme ce fut le cas sur la décennie 2000 ou il a été observé un plateau de l'évolution de la température globale à la surface.

Construction classique du modèle

Les modèles climatiques sont basées sur les lois fondamentales de la physiques, c'est-à-dire, la conservation de l'énergie, de la masse, et de la quantité de mouvement. Ces lois, appliquées aux fluides (air pour l'atmosphère, et eau pour l'océan), et mises sous forme d'équations, sont connues sous le nom d'équations de Navier-Stokes. Ces équations sont ensuite simplifiées en se plaçant dans le cadre de certaines approximations. Ces équations simplifiées, appelée équations primitives, sont la base du modèle.