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Quand les scientifiques recréent l'évolution du climat sur leurs ordinateurs

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Pour déterminer le réchauffement à venir de notre planète, les scientifiques recréent dans des ordinateurs surpuissants les grandes forces à l'oeuvre dans la genèse du climat. Leur ambition : mesurer comment leurs interactions sont perturbées par l'action de l'homme. La rotation de la Terre, la gravité, la friction de l'air, les échanges d'énergie entre sol et atmosphère, le cycle de l'eau... sont mis en équations pour alimenter les programmes informatiques des climatologues.

Ces modèles ne sont pas si différents de ceux utilisés au quotidien par les météorologues. Avec une différence : les échelles de temps. "Des processus lents, comme les échanges de carbone, sont importants pour le climat et pas du tout pour la météo", souligne David Salas y Melia, chercheur à Météo France.

Les études sur le climat couvrant des centaines, voire des milliers d'années, on ne peut guère recourir à un maillage de la planète aussi fin que pour la météo, qui fonctionne à des échéances de quelques jours. "Dans cet exercice, on est obligé de mettre en oeuvre certaines simplifications, voire d'hypersimplifier, comme pour l'action des nuages", reconnaît Pascale Braconnot, responsable de la modélisation au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE).

Depuis 2001 et le dernier rapport du Groupe international d'experts sur l'évolution du climat (Giec), les modélisations ont progressé, notamment sur le "couplage" : on sait désormais faire fonctionner ensemble des programmes informatiques distincts, conçus à des échelles géographiques différentes. Les modèles couplés océan-atmosphère, rares il y a 5 ans, se sont généralisés et commencent à apparaître ceux intégrant le cycle du carbone (l'absorption du dioxyde de carbone par les végétaux).

Reste à améliorer la représentation des nuages, qui peuvent avoir un effet refroidissant (en réfléchissant le rayonnement solaire) ou réchauffant (en empêchant le rayonnement infrarouge de la Terre de se dissiper). Les modèles prennent aussi mal en compte les poussières en suspension qui bloquent la lumière solaire, mais servent de "germe" pour la formation des gouttes de pluie. Les divergences entre modèles expliquent pour moitié l'incertitude régnant sur les projections du Giec, qui avait estimé il y a cinq ans entre 1,4° et 5,8° le réchauffement de la planète à la fin du siècle.

Les autres incertitudes tiennent aux hypothèses retenues pour décrire la situation future de la planète. Va-t-on continuer à faire l'autruche devant les menaces du réchauffement ? Engager une lutte déterminée ? Ou adopter une position médiane ? A chacun de ces scénarios correspond une concentration déterminée de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Autre problème : si on sait depuis longtemps traduire en formules mathématiques les principes de la dynamique des fluides qui régissent les mouvements des mers et de l'atmosphère, la vie, elle, ne se laisse pas facilement réduire en équations.

Le déboisement, la pollution des océans, le développement de la riziculture ont tous des effets sur le climat : un sol nu réfléchira davantage le rayonnement solaire qu'une forêt, le plancton croît moins bien dans des mers acides et stockera donc moins de carbone, les rizières dégageront du méthane, un gaz au puissant pouvoir réchauffant.

Pour le directeur adjoint de la recherche de Météo France, Mme Pascale Delecluse, "la plupart des scénarios travaillent avec l'état de la Terre telle qu'on le connaît. L'outil ne permet pas encore de mesurer les effets d'amplifications" possibles dès que certains seuils auront été franchis : ralentissement des courants marins, dégazages massifs de méthane jusqu'ici piégé dans les sols gelés de Sibérie ou déstabilisation brutale d'une calotte polaire.

RF

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• Publié dans : Géologie & Géophysique
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