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Scénarios utilisés pour IKS

Sélection d'un ensemble de modèles climatiques

Le GIEC référence un grand nombre de modèles climatiques. La base de données Earth System Grid, initiative internationale visant à mettre à disposition les données de ces modèles, en propose des dizaines.

Il est donc nécessaire de faire une sélection. En effet, tous les modèles ne sont pas indépendants. Certains partagent des composants en commun, et d'autres sont des versions modifiées d'autres modèles. En particulier, pour le calcul de la moyenne des modèles, il est important de sélectionner un sous-ensemble de modèles non redondants, mais représentatifs de la variabilité totale des modèles disponibles. 

Pour cela, nous avons utilisé la démarche proposée par Sanderson et al. 2015. Sur la base des 61 modèles disponibles (à la date de l'article), les auteurs font une première sélection de 36 modèles (élimination des relations les plus triviales entres modèles). Ensuite, les auteurs proposent une méthode permettant de calculer la similarité entre modèles, et fournissent un arbre de classification, permettant de sélectionner un jeu de modèles suffisamment "différents" en fonction de différents compromis indépendance / représentation de la variabilité. 

Sur la base des recommandations de cet article, nous avons abouti à une sélection théorique de 23 modèles. Une fois retirés les modèles pour lesquels les données n'étaient pas disponibles sur la base de données climatiques que nous avons choisie (CHELSA, voir la page sur les Sources de données climatiques pour plus de détails), il nous restait un ensemble de 18 modèles. 

A titre indicatif, ces 18 modèles sont : CESM1-BGC, MPI-ESM-MR, MIROC5, CMCC-CM, CESM1-CAM5, IPSL-CM5A-MR, FIO-ESM, INMCM4, GISS-E2-H, ACCESS1-0, CSIRO-Mk3-6-0, GFDL-ESM2G, CanESM2, CNRM-CM5, GISS-E2-R, MIROC-ESM-CHEM, MRI-CGCM3 et HADGEM2-CC. 

Modèles climatiques utilisés

Pour les fonctionnalités proposées sur le site, nous avons synthétisé les 18 modèles retenus comme suit :

  • d'une part la tendance, avec la moyenne des 18 modèles,
  • d'autre part la variabilité, avec la sélection du modèle le plus optimiste et du modèle le plus pessimiste.

L'ensemble est ainsi représenté par trois modalités. 

Pour le choix des modèles optimistes et pessimistes, nous avons procédé comme suit :

  • Pour chacun des 18 modèles nous avons calculé l'indicateur DHYa (indicateur IKS le plus limitant dans le futur) sur la France entière, pour la RCP la plus extrême (8.5 W.m²) à l'horizon 2070,
  • Nous avons calculé, pour chaque modèle, la moyenne du DHYa sur la France,
  • Nous avons conservé les modèles avec les moyennes les plus faibles et les plus fortes, respectivement jugés les plus optimistes et pessimistes. 

Au final les modalités utilisées sont :

  • Le modèle le plus optimiste : CNRM-CM5 (modèle de Météo-France),
  • La moyenne des 18 modèles retenus,
  • Le modèle le plus pessimiste : HADGEM2-CC (modèle du Hadley Center, Met Office, Royaume-Uni).

Scénarios futurs retenus

Pour les modèles nous avons donc retenu trois modalités : optimiste, moyenne, pessimiste.

Côté RCP nous avons conservé uniquement la RCP 4.5 (objectif de rester sous les +2 °C à l'horizon 2100) et la RCP 8.5 (trajectoire tendancielle du 5ème rapport du GIEC, sans stratégie significative pour lutter contre les changements climatiques). Combiné aux trois modalités pour les modèles, cela permet de bien couvrir le faisceau des scénarios possibles. 

Les horizons temporels représentés sont 2050 (normales 2041-2060) et 2070 (normales 2061-2080).

L'actuel, quant à lui, correspond aux normales des observations sur la période de référence 1979-2013. Dans les faits, ce n'est donc pas exactement l'actuel, mais déjà une période passée de référence. 

Le site utilise donc les 13 combinaisons suivantes :

  • Actuel,
  • RCP 4.5, modèle optimiste, 2050,
  • RCP 4.5, moyenne des modèles, 2050,
  • RCP 4.5, modèle pessimiste, 2050,
  • RCP 8.5, modèle optimiste, 2050,
  • RCP 8.5, moyenne des modèles, 2050,
  • RCP 8.5, modèle pessimiste, 2050,
  • RCP 4.5, modèle optimiste, 2070,
  • RCP 4.5, moyenne des modèles, 2070,
  • RCP 4.5, modèle pessimiste, 2070,
  • RCP 8.5, modèle optimiste, 2070,
  • RCP 8.5, moyenne des modèles, 2070,
  • RCP 8.5, modèle pessimiste, 2070.

Le mode expert du site permet d'accéder à ces 13 scénarios.

En mode standard, le nombre de modalités a été encore réduit pour rendre plus accessibles les fonctionnalités, tout en conservant la variabilité des simulations. Nous avons conservé les deux horizons temporels, par contre nous n'avons gardé que trois combinaisons RCP - modèle :

  • Un scénario optimiste : RCP 4.5, moyenne des modèles. 
  • Un scénario intermédiaire : RCP 8.5, moyenne des modèles. 
  • Un scénario pessimiste : RCP 8.5, modèle pessimiste. 

Ce qui fait donc, en croisant avec les horizons 2050 et 2070, et en comptant l'actuel, 7 scénarios
 

A titre indicatif, le tableau suivant présente les augmentations de la température moyenne mondiale pour ces trois scénarios à différents horizons temporels :

Scénario Horizon 2050 Horizon 2070 Horizon 2100
Optimiste : RCP 8.5, moyenne des modèles +1,3 °C +1,7 °C +2,0 °C
Intermédiaire : RCP 4.5, moyenne des modèles +1,8 °C +2,7 °C +4,2 °C
Pessimiste : RCP 8.5, modèle pessimiste +2,3 °C +3,5 °C +5,4 °C