Dossier technique « Simulations du climat du Limousin » – Notice méthodologique & Lexique

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Quelles seront les conditions de température et de sécheresse à la fin du siècle en Limousin ? Les modèles de simulation climatique permettent de projeter pour notre territoire les indicateurs climatiques de référence et d’appréhender ainsi le « nouveau régime climatique (1) » en pleine dérive dans lequel nous sommes plongés et l’ampleur des défis auxquels nous sommes confrontés. Il s’agit, pour y faire face, de mener de front les travaux sur l’atténuation du changement climatique et sur l’adaptation à ses effets inévitables. Les auteurs décrivent et proposent de rejoindre l’initiative collaborative Transitions Limousines. Celle-ci vise à étudier méthodiquement chaque secteur d’activité pour en dresser d’abord un diagnostic, puis d’en élaborer un plan de transformation 2025-2050 permettant d’être indépendant des énergies fossiles, résilient face aux crises climatiques et aux problèmes d’approvisionnement en ressources, et préservant le vivant.

Note (1) : le terme est de Bruno Latour, voir par exemple ici.

Cet article présente la méthodologie mise en œuvre, ainsi qu’un lexique de quelques termes utiles. Il fait partie du dossier « Simulations du climat du Limousin », composé de :

  • L’étude complète (100+ cartes et graphiques) : lien
  • L’article principal (~10min de lecture) : lien
  • L’article de vulgarisation (~2min de lecture) : lien
  • La notice méthodologique et le lexique : lien

Les données sources utilisées dans le cadre de l’élaboration de ce dossier sont mises à disposition par DRIAS les futurs du climat, qui a pour vocation de mettre à disposition des projections climatiques régionalisées réalisées dans les laboratoires français de modélisation du climat (IPSL, CERFACS, CNRM).

L’approche méthodologique générale de Driasles futurs du climat est la suivante :

  1. Les simulations climatiques sont réalisées à partir de modèles climatiques régionaux (RCM) qui sont utilisés pour la descente d’échelle des modèles globaux dans le cadre du projet CORDEX, mis en œuvre à la résolution de 0.11° (EUR11, environ 12 km) ;
  2. Ces simulations sont contrôlées à leurs bords par les modèles de climat globaux (GCM) du programme CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project) ;
  3. Elles font l’objet d’une projection sur la grille SAFRAN d’une résolution de 8 km ;
  4. Elles font l’objet d’une correction des biais par la méthode ADAMONT étendue sur la France à partir de l’analyse des données d’observation SAFRAN (mise en œuvre par Météo-France) ;
  5. Pour les simulations hydrologiques, vient ensuite le modèle SIM2 (Safran-Isba-Modcou) mis en œuvre pour déterminer les différentes composantes des bilans d’eau et d’énergie, le comportement du souterrain et donc les débits. Il combine un système d’analyse de forçage atmosphérique, un schéma de surface et un module hydrogéologique.

Description des indicateurs

Les indicateurs proposés dans ce dossier sont répertoriés et définis dans le document regroupant les cartes du Limousin par indicateur. Les définitions proviennent du portail Driasles futurs du climat (éventuellement complétées par les auteurs pour une plus grande clarté) :

Qualité des données

Le jeu de données DRIAS-2020 a été intégré dans l’étude de DUNN R. et al., 2021 sur l’évaluation de la maturité des jeux de données à des fins nationale et régionale. L’évaluation, portant sur deux catégories (gestion opérationnelle des données et gérance des données), attribue un niveau entre 1 et 3, du plus faible au plus élevé. Pour le service climatique Driasles futurs du climat  et le jeu DRIAS-2020 : 

  • Les aspects relatifs à la gestion des données (accès, portabilité, préservation, documentation) sont évalués au niveau 3 (‘Highest‘).
  • La qualité et l’utilisation est évaluée à 2,5.

Le rapport national « Le climat de la France au XXIe siècle » basé sur les données et les produits de Driasles futurs du climat démontre sa grande notoriété. La gouvernance du portail Driasles futurs du climat est en multi-partenarial entre la Direction de la climatologie de Météo-France (coordination et mise en œuvre des services) et les principaux organismes français impliqués dans la modélisation climatique : IPSL, CERFACS, CNRM-GAME, qui apportent leur expertise scientifique sur l’utilisation des outils et l’interprétation des résultats.

Les liens pour accéder à plus de détails

Limitations de ce travail et travaux complémentaires à envisager

Limitations :

  • Seuls les scénarios RCP4.5 et RCP8.5 sont étudiés ;
  • Certains indicateurs disponibles n’ont pas été cartographiés afin de permettre à ce dossier de conserver une taille raisonnable ;
  • Les données utilisées sont issues de travaux scientifiques et de modèles climatiques de référence. Cependant elles n’exploitent pas les travaux de recherche les plus récents (par exemple la technique de modélisation développée dans cette publication de 2022) ;
  • Ce dossier n’inclut pas de travail d’analyse et d’interprétation des graphiques et des cartes, qui reste à faire.

Futurs travaux à considérer :

  • Elargir au scénario RCP2.6 et à plus d’indicateurs (notamment l’humidité spécifique moyenne, le drainage, les vents) ;
  • Appliquer des techniques de clusterisation sur les variables climatiques pour identifier des sous-régions au sein du périmètre géographique du Limousin.

Lexique

Scénarios de référence RCP : (Wikipédia, lien) les scénarios RCP sont quatre scénarios de trajectoire du forçage radiatif jusqu’à l’horizon 2300. Ces scénarios ont été établis par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat pour son cinquième rapport, AR5.

Horizons H1, H2, H3 : périodes de temps auxquels il est fait référence dans les résultats des modèles de simulation et pour lesquelles sont généralement proposées des moyennes sur la période, correspondant respectivement aux périodes 2021-2050, 2041-2070, 2071-2100.

Modèles climatiques : (Wikipédia, lien) Un modèle climatique est une modélisation mathématique du climat dans une zone géographique donnée. Les modèles climatiques sont des systèmes d’équations différentielles basées sur les lois fondamentales de la physique, du mouvement des fluides et de la chimie. Pour «exécuter» un modèle, les scientifiques divisent la planète en une grille tridimensionnelle, appliquent les équations de base et évaluent les résultats.

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 5e rapport du GIEC, on trouve par exemple :

  • Les modèles couplés océan-atmosphère : Ces modèles représentaient l’essentiel des modèles utilisés et évalués dans le 4e 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’entrée au modèle d’océan pour le calcul 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 ajoutée 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 régionaux : Ils sont similaires aux modèles précédents, mais leur domaine spatial 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 calcul par rapport à un modèle global. Les informations aux frontières sont en général fournies par les modèles globaux.

GCM : (DRIAS, lien) Modèle climatique global – Modèle de circulation générale – MCG (Global climate model – General circulation model – GCM). Un modèle numérique de l’atmosphère en fonction du temps. Les équations qui le régissent sont les lois de conservation de la physique exprimées sous forme de différence finie, de forme spectrale ou d’éléments finis. L’évolution de la circulation du modèle est calculée par intégration temporelle de ces équations à partir d’une condition initiale. Le MCG peut être utilisé pour les prévisions météorologiques ou pour les études climatiques.

RCM : (DRIAS, lien) Un modèle climatique régional (MCR abrégé) est un modèle de prévision climatique numérique forcé par des conditions latérales et océaniques spécifiées à partir d’un modèle de circulation générale (MCG) ou d’un ensemble de données basé sur l’observation (ré-analyse) qui simule les processus atmosphériques et de surface terrestre, tout en tenant compte des données topographiques à haute résolution, des contrastes terre-mer, des caractéristiques de surface et d’autres composantes du système terrestre. Comme les MCR ne couvrent qu’un domaine limité, les valeurs à leurs limites doivent être spécifiées explicitement, appelées conditions limites, par les résultats d’un MCG plus grossier ou d’une ré-analyse ; les MCR sont initialisés avec les conditions initiales et conduits le long de leurs limites latérales-atmosphériques et des limites de la surface inférieure avec des conditions variables dans le temps. Ainsi les MCR régionalise les ré-analyses ou les simulations MCG pour modéliser la variabilité climatique avec des raffinements régionaux.

GIEC : (IPCC, lien) Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) est un organisme intergouvernemental chargé d’évaluer la réalité, les causes et les conséquences du changement climatique en cours. Créé en 1988 sous l’égide de l’Organisation météorologique mondiale et du Programme des Nations unies pour l’environnement à la suite d’une initiative politique internationale, le GIEC est ouvert à tous les pays membres de l’Organisation des Nations unies. En 2021, il regroupe 195 États.

SWI : (Météo France, lien) Le SWI (de l’anglais Soil Wetness Index) est un indice d’humidité des sols documenté dans la littérature scientifique. Il représente, sur une profondeur d’environ deux mètres, l’état de la réserve en eau du sol par rapport à la réserve utile (eau disponible pour l’alimentation des plantes).

IFM : (Wikipédia, lien – Météo France, lien) L’indice forêt météo (IFM) est une estimation du risque d’occurrence d’un feu de forêt calculé par plusieurs services météorologiques nationaux dont Météo-France et le Service météorologique du Canada. Il se base sur un modèle empirique canadien développé et utilisé au Canada dès 1976. Cet indice fait partie des services de la météorologie forestière.

Cet article présente la méthodologie mise en œuvre, ainsi qu’un lexique de quelques termes utiles. Il fait partie du dossier « Simulations du climat du Limousin », composé de :

  • L’étude complète (100+ cartes et graphiques) : lien
  • L’article principal (~10min de lecture) : lien
  • L’article de vulgarisation (~2min de lecture) : lien
  • La notice méthodologique et le lexique : lien

Pour contacter les auteurs, proposer une correction / contribution, demander une présentation au sein de votre organisation, solliciter des données plus fines : contact@transitions-limousines.org.

Pour citer ce travail, merci d’indiquer la mention suivante : Dossier technique « Simulations du climat du Limousin à horizon milieu et fin de siècle » publié au printemps 2023 par Transitions Limousines ».

Pour adhérer ou soutenir le travail de Transitions Limousines, rendez-vous sur :

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