Depuis sa création, la modélisation est l’une des grandes spécialités du LSCE. Historiquement, cette approche était conduite en parallèle par les climatologues du thème Climat, intéressés par des échelles de temps relativement longues (de la centaine d’années aux centaines de millions d’années), et par les biogéochimistes, plutôt intéressés par des échelles de temps plus courtes (jusqu’à la centaine d’années). Ces travaux de modélisation se sont depuis le début largement appuyés sur l’expertise des équipes d’observations présentes au LSCE.

L'activité de modélisation au sein du thème peut être décrite au sein de trois grandes thématiques.

Assemblées générales du thème

Les présentations sont consultables sur la page intranet du thème.

Variabilités naturelles

L’étude des variabilités naturelles du climat au sein du thème suit 3 grands axes :

- L'étude des interactions entre le système climatique et les cycles biogéochimiques (en particulier le cycle du carbone) aux longues échelles de temps et sur le dernier million d'années.

- Les instabilités rapides du climat (IRC),

- Les variations climatiques au cours du dernier millénaire.

La perturbation anthropique

Cet axe de recherche vise à :

- Proposer de nouveaux scénarios climatiques dans le cadre du cinquième rapport d'évaluation du GIEC (IPCC AR5),

- Quantifier le rôle du changement d'utilisation des sols,

- Quantifier la variabilité interannuelle à décennale des interactions climat-cycles biogéochimiques,

- Modéliser l'impact du forçage anthropique sur les "points de rupture" du système climatique (circulation thermohaline, moussons, permafrost, hydrates de méthane).

Le développement des modèles et les liens modèles-données

Les activités de recherche sus-citées sont intimement liées au développement des outils adéquates, et notamment d'une nouvelle génération de modèles. Le modèle système Terre IPSL-CM est ainsi en train de connaître des évolutions majeures, que l'on peut caractériser selon cinq axes :

- Augmentation progressive de la résolution spatiale de l'océan et de l'atmosphère,

- Intégration des améliorations des différentes composantes (e.g. nuages dans LMDz, topographie dans NEMO),

- Amélioration les interfaces entre composantes et la physique des couplages,

- Intégration des cycles biogéochimiques dans le modèle IPSL-CM,

- Intégration des évolutions du modèle à celles des moyens de calculs.

Les travaux d'amélioration des composantes concernent également les calottes de glace (modèle GRISLI), les surfaces continentales (ORCHIDEE), la biogéochimie marine (PISCES), les aérosols et la chimie atmosphérique (INCA). Par ailleurs, l'expertise du LSCE dans la mesures des traceurs et isotopes sera renforcée par l'inclusion dans le modèle système Terre des isotopomères de l'eau et du carbone, afin de mieux comprendre les cycles biogéochimiques.

Le développement de ces modèles sera accompagné d'une phase d'évaluation qui se fera sous la forme de projets d'intercomparaison de modèles. Une des spécificités du LSCE est d’être coordinateur de plusieurs projets de ce type, et ce pour différentes composantes ou thématiques : l’étude des paléoclimats (PMIP), le cycle du carbone dans l’océan (OCMIP), la représentation des aérosols (AeroCom), le couplage climat-carbone (C4MIP) et plus récemment l'évaluation du rôle joué par les changements d'usage des sols sur le climat récent (LUCID).