Les modèles climatiques
Qu'est-ce qu'un modèle climatique ?
Les modèles climatiques reproduisent l’évolution du climat liée aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre et de particules (quantifiées par les trajectoires RCP), ainsi que la distribution géographique des changements climatiques aux échelles mondiales, nationales, voire régionales.
Les modèles climatiques intègrent les connaissances scientifiques cumulées à différents niveaux : l’atmosphère, les sols, la végétation, les océans, les banquises, l’effet climatique des aérosols sulfatés, et dans certains cas, l’hydrologie continentale, le cycle du carbone incluant les effets de la biosphère et des écosystèmes marins, ou encore l’ozone stratosphérique (Peings, et al. 2011).
A défaut d’une solution mathématique simple, la planète est découpée en volumes ou mailles pour se ramener à un calcul informatisé appliqué à un modèle numérique. Les dimensions des mailles sont typiquement de 10 à 300 kilomètres horizontalement et de quelques mètres à quelques centaines de mètres sur la verticale, selon les modèles.
Pour connaître l’évolution du système, on intègre les équations pas à pas en partant des conditions initiales. La référence correspond à une simulation du climat du milieu du XIXe siècle présentant des conditions proches de l’époque préindustrielle. On observe ensuite l’évolution du modèle sous l’effet de perturbations : les forçages, auxquels on le soumet. Ces forçages peuvent être, soit naturels comme la variabilité solaire ou le volcanisme, soit anthropiques : émissions de gaz à effet de serre. Ces forçages sont représentés par les trajectoires RCP.
L'incertitude liée aux modèles climatiques
Les différents modèles climatiques (créés par les instituts météorologiques ou équipes de recherche des différents pays) n'obtiennent pas les mêmes résultats pour une même trajectoire RCP, du fait d’hypothèses de modélisations différentes.
C’est ce que l’on peut voir sur la figure 2, qui représente l’évolution de la température mondiale simulée avec de nombreux modèles climatiques et sur deux trajectoires RCP extrêmes : RCP 2,6 et RCP 8,5. Les halos formés par les différents résultats des modèles illustrent ce que l’on appelle l’incertitude de simulation du climat.
Ainsi, à l'incertitude sur l’évolution des émissions de gaz à effet de serre (représentée par les différentes trajectoires RCP), s'ajoute (pour une RCP donnée) une incertitude du fait de notre capacité imparfaite à simuler le climat (différents modèles).
La méthodologie du GIEC consiste, non pas à sélectionner un modèle qui serait meilleur que les autres, mais à utiliser l'ensemble des modèles comme un faisceau de modélisations. Ainsi, en général on retient une moyenne de modèles (tendance), assortie d'une variabilité autour de cette moyenne, définie par l'amplitude de l'ensemble des modèles.