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Climat et Cycles – Modélisation de leurs variabilités et de leurs interactions
CLIMAT-CYCLES

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 du thème Cycles biogéochimiques, plutôt intéressés par des échelles de temps plus courtes (jusqu’à la centaine d’années). Depuis 2010, les modélisateurs du climat et des cycles biogéochimiques sont regroupées au sein du même thème. Ils y travaillent en particulier sur les interactions entre climat et cycles, et ce sur de multiples échelles de temps. Ces travaux de modélisation sont largement appuyés sur l’expertise des équipes d’observations présentes au LSCE, à la fois pour la reconstruction des climats du passé, et pour le suivi de la composition de l’atmosphère et des flux à l’interface entre atmosphère et surfaces.

 

Les différentes équipes du thème, toutes localisées à l’Orme, s’intéressent respectivement à la variabilité et aux interactions entre les différentes composantes du système Terre (MERMAID), à la dynamique intégrée du climat sur de multiples échelles de temps (CLIM), à l’infrastructure de modélisation (CALCULS) et aux méthodes statistiques pour étudier la variabilité les extrêmes ou les descentes d’échelle (ESTIMR).

 

 

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

 

Variabilités naturelles :

 

L’étude des variabilités naturelles du climat au sein du thème suit 4 grands axes :

- Les variations du climat et les interactions entre le système climatique et les cycles biogéochimiques aux échelles de temps géologiques

- Les variations du climat et les interactions entre le système climatique et les cycles biogéochimiques au cours des cycles glaciaires-interglaciaires (dernier million d'années)

- Les instabilités rapides du climat et la dernière déglaciation

- Les variations climatiques au cours du dernier millénaire.


La perturbation anthropique

 

Cet axe de recherche vise à :

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

- Proposer de nouveaux scénarios climatiques

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

- Modéliser l’impact du changement climatique sur quelques grands secteurs d’activités (agriculture, pêche, énergie, …)

- Régionaliser le changement climatique en utilisant des méthodes dynamiques et statistiques


Le développement des modèles et les liens modèles-données

 

Les activités de recherche sus-citées sont intimement liées au développement des outils adéquats, et notamment d'une nouvelle génération de modèles. La stratégie de modélisation s’appuie sur une hiérarchie de modèle, allant de modèles simples (box models) à des modèles plus complexes (iLOVECLIM, IPSL-CM).  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,

- 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 est renforcée par l'inclusion dans le modèle système Terre des isotopomères de l'eau et du carbone, afin de mieux comprendre les cycles biogéochimiques.

 

 

Maj : 04/01/2017 (8)

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