Les modèles climatiques : Comment pouvons-nous prédire le changement climatique ?

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Mis à jour le Wed Mar 03 2021

Tu as peut-être beaucoup entendu parler de l'augmentation spectaculaire des températures mondiales dans un avenir proche en raison du changement climatique. Mais comment pouvons-nous le savoir ?

On le sait grâce aux modèles climatiques. Mais qu’est-ce que les scientifiques entendent par « modèle climatique » selon toi ?


Désolé pour tous les lecteurs passionnés de voitures, mais dans ce chapitre, nous parlerons en fait des simulations terrestre climate. Mais c’est tout de même plutôt cool de pouvoir prédire l'avenir, non ?

Des prévisions à l'action politique

Comment les modèles climatiques nous permettent-ils de faire des prévisions ?

Le système climatique inclut l'atmosphère, les océans, la glace, la terre et tous les êtres vivants sur la Terre. Les interactions entre ces différents éléments signifient que le système climatique varie constamment. Par exemple, une grande partie de l'eau qui tombe sous forme de pluie sur les zones terrestres où nous vivons provient en fait de l'évaporation de la surface de l'océan. Le climat peut également être contraint de changer suite à des événements qui ne font pas partie du système climatique naturel, comme les éruptions volcaniques ou l'augmentation des émissions de CO₂. Ces événements sont appelés des forcings.

Le climat peut également être amené à changer par des événements qui ne font pas partie du système climatique naturel, tels que les éruptions volcaniques ou l'augmentation des émissions de CO₂. Ces phénomènes sont appelés des forçages.

Le système climatique

Les modèles climatiques font des prévisions en simulant les interactions entre les parties du système climatique et les forçages externes. Pour cela, les scientifiques doivent représenter ces interactions en utilisant des équations scientifiques complexes. Par exemple, certaines équations seront basées sur l'équilibre entre l'énergie émise par le soleil et toute l'énergie absorbée ou réfléchie par la Terre et les nuages dans l'atmosphère.

Le bilan énergétique de l'atmosphère

Cependant, certains processus (comme la façon dont la croissance d'un arbre affecte le climat ou comment les nuages se forment) sont encore assez incertains et doivent être calculés  de manière approximative par des équations. Les données passées sur le climat sont alors utilisées pour améliorer ces équations approximatives qui prédisent le climat futur.

Si un modèle climatique peut simuler les climats passés, il est plus susceptible de simuler correctement les climats futurs.
 
Les climatologues font des prévisions pour les climats futurs en utilisant des modèles climatiques, en intégrant dans les équations des scénarios possibles pour les quantités d'émissions de CO₂ et d'autres variables.

Les climatologues font des prévisions pour les climats futurs à partir de modèles climatiques, en construisant des équations basées sur les scénarios possibles pour différentes quantités d'émissions de CO₂ et d'autres variables.

D'où les scientifiques tiennent-ils leurs données ?

Notre compréhension de l'histoire de notre système climatique, qui remonte aux alentours de 1850, provient de données que des personnes ont enregistrées. Mais comment savoir quels étaient les différents aspects de notre système climatique (températures, niveaux de mer, concentrations de CO₂) avant cette date ?


Il y a de nombreuses façons différentes d'estimer ce qu'était le climat jusqu'à il y a un million d'années. Par exemple, quand les scientifiques regardent la coupe transversale de certains troncs d'arbres, ils peuvent estimer ce qu'était climat il y a des milliers d'années.

Estimation météorologique à partir de la largeur de l'anneau

Estimer ce qu’était le climat avant 1850 présente de nombreux avantages. Par exemple, cette période a connu des changements climatiques qui étaient beaucoup plus importants et plus rapides que tout autre au cours des 170 dernières années. L'utilisation de données provenant de changements aussi spectaculaires et rapides dans les climats passés peut améliorer les prévisions concernant les phénomènes climatiques inhabituels et extrêmes auxquels nous sommes actuellement confrontés.

Comment les scientifiques utilisent-ils ces données ?

Les scientifiques utilisent des données historiques pour tester leurs modèles. Rappelle-toi, si un modèle climatique peut simuler des climats passés, il est plus susceptible de simuler correctement les climats futurs. Cependant, les scientifiques sont confrontés à d'importants défis car l’utilisation de données qui ne sont pas recueillies directement (les scientifiques n’utilisaient pas de thermomètres pour mesurer la température de l’air il y a 500 ans !) signifie qu'il y a une certaine incertitude.

En outre, même si les données historiques sont exactes, il y a toujours une incertitude quant à ce qui se passera à l'avenir. Même si un modèle peut faire des prévisions qui sont en accord avec les données historiques, cela ne signifie pas automatiquement que les prévisions futures seront exactes !

Il y a aussi le problème que les prévisions et les simulations des aspects du système climatique seront moins fiables s'il n'y a pas assez de données ou si les processus sont tout simplement trop complexes pour être représentés avec précision. C'est le cas des prévisions concernant les précipitations, les chutes de neige, les températures en profondeur des océans et la banquise en Antarctique.

Les scientifiques travaillent constamment à vérifier et à améliorer l'exactitude des prévisions de leurs modèles. Une grande partie de ce travail consiste à évaluer dans quelle mesure ces modèles auraient prévu, par exemple le climat de 1980 à nos jours, avec les données disponibles en 1980.

Les modèles climatiques sont-ils exacts ?

Les modèles climatiques ont été utilisés pour faire des prévisions exactes au cours des 50 dernières années et ont considérablement progressé pendant cette période. Par exemple, les modèles utilisés dans un rapport scientifique écrit par des milliers de scientifiques en 2013 ont effectivement répliqué les températures passées à la surface du globe avec un taux de réussite de 99% !

Un taux de réussite de 99%

De nos jours, les modèles peuvent faire des prévisions basées sur de nombreux aspects du système climatique. Penses-tu qu'il sera un jour possible de créer un modèle parfait?


Les modèles ne peuvent jamais être exacts à 100%. Pour que cela se produise, les scientifiques auraient besoin de comprendre et de simuler tous les aspects du système climatique et de savoir exactement comment chacun d'entre nous agirait à l'avenir. Sans boule de cristal, c'est évidemment assez difficile !

Si les modèles climatiques ne sont pas exacts à 100%, pourquoi en avons-nous besoin ?

Malgré une certaine incertitude dans les prévisions des modèles climatiques, ceux-ci restent extrêmement utiles. Il est important de comprendre que les climatologues n'ont pas besoin de prédire exactement le futur pour aider les décideurs politiques ; en utilisant plusieurs scénarios différents et bien étudiés de réponses humaines au changement climatique (de l'inaction à des interventions conséquentes), les modélisateurs en climatologie peuvent donner aux décideurs politiques une idée de la gamme des changements climatiques résultant de différentes mesures politiques.

Des prévisions à partir de politiques publiques

Par conséquent, les modèles climatiques peuvent apporter aux décideurs politiques des informations et des preuves pour commencer à prendre des décisions bien informées quant aux mesures à prendre à l'avenir en matière d'environnement. Par exemple, les émissions de gaz à effet de serre augmenteront les températures futures et affecteront les tendances météorologiques futures. Les modèles peuvent être utilisés pour prédire comment les activités humaines, telles que l'augmentation des émissions, affecteront le climat et la vitesse à laquelle les émissions de CO₂ doivent diminuer pour limiter le réchauffement à des niveaux spécifiques, par exemple à la limite clé de 1,5 °C.

Ils peuvent également souligner les effets à retardement – c.-à-d. que même si nous cessions d'émettre des émissions aujourd'hui, les gaz à effet de serre que nous avons déjà libérés continueront à réchauffer la planète pendant au moins plusieurs décennies.

Conclusion

Tous les modèles climatiques ont des limites mais, correctement utilisés, ils peuvent contribuer activement à la lutte contre le changement climatique.

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