Les modèles climatiques, représentations numériques simplifiées du système Terre, servent à prédire les évolutions futures du climat.
I. L’évolution des modèles climatiques
1) La construction d’un modèle climatique
Un modèle climatique est une représentation numérique simplifiée du climat de la planète. Il est limité aux trois réservoirs terrestres (atmosphère, océans, surfaces continentales) et à leurs interactions.
Des équations mathématiques décrivent ce qui se déroule (phénomènes physiques, chimiques et biologiques) entre mais aussi à l’intérieur des réservoirs.
On réalise un maillage des différents réservoirs (doc. 1). Puis on détermine les paramètres de chaque maille (température, rayonnement, humidité, etc.) et on précise comment elles vont interagir avec les mailles adjacentes selon les équations du modèle. On lance ensuite le modèle pour obtenir des résultats.
Doc1 Un modèle climatique terrestre avec ses mailles
2) Des modèles climatiques de plus en plus fiables
Plus la maille est petite, plus le modèle est précis et plus il est fiable (doc. 2).
La précision des modèles s’est améliorée grâce aux progrès de la recherche et à l’augmentation de la puissance de calcul des ordinateurs, ceux d’aujourd’hui étant environ un milliard de fois plus rapides que ceux des années 1960.
Doc 2 L’amélioration du maillage des modèles en Eurasie
Couleurs : de vert à marron, les reliefs sont de plus en plus élevés. Source : GIEC 2007
II. Modéliser pour comprendre et anticiper
Les modèles climatiques permettent de comparer plusieurs évolutions « virtuelles » du climat pour les années, les décennies ou les siècles à venir.
On peut ainsi faire des prévisions climatiques qui se basent sur les conditions initiales du système, et sur une estimation des quantités de gaz à effet de serre susceptibles d’être rejetées dans le futur.
À noter
Tandis que la météorologie s’intéresse à des intervalles de temps courts (de quelques heures à quelques semaines), le climat concerne son comportement statistique sur plusieurs décennies.
Les progrès des modèles permettent de faire des prévisions climatiques à des échelles d’espaces de plus en plus précises (certains modèles de climat régionaux possèdent des mailles de 10 à 50 km) et à des échelles de temps de plus en plus longues (certains modèles fonctionnent jusqu’en 2100).
Les résultats obtenus par les modèles numériques peuvent être confrontés aux données réelles (températures, force du vent, hygrométrie, courants océaniques, etc.), afin de vérifier leur pertinence. Ces données réelles sont :
les nombreuses données spatiales obtenues grâce aux satellites ;
les données directes obtenues grâce à des capteurs disséminés dans le monde ;
les données historiques provenant de la connaissance des paléoclimats.
Par exemple, le « Petit âge glaciaire » du Moyen Âge en Europe, qui correspond à une période climatique froide, a été documenté historiquement et confirmé par les modèles numériques.
Ainsi, les évolutions mesurées ces dernières décennies ont été anticipées par les modèles et confirmées par la réalité.