Prédire le climat de la prochaine décennie

La prévision du climat dans les années à venir – sur une échelle de temps pluriannuelle à décennale – est un domaine de recherche scientifique florissant, et ce type de prévision climatique à « court terme » a été choisi par le Programme mondial de recherche sur le climat (WCRP) comme l'un de ses 'Grands Défis'. Nous avons parlé à Adam Scaife, responsable de la prédiction à longue distance au UK Met Office et coprésident du groupe de pilotage scientifique du WCRP Grand Challenge, pour en savoir plus.

Prédire le climat de la prochaine décennie

Cet article fait partie de l'ISC Transformer21 série, qui présente les ressources de notre réseau de scientifiques et d’acteurs du changement pour aider à éclairer les transformations urgentes nécessaires pour atteindre les objectifs en matière de climat et de biodiversité.

Les lecteurs réguliers des blogs sur ces pages seront probablement très familiers avec les projections à long terme du changement climatique, du type de celles utilisées par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) pour explorer des scénarios possibles de réchauffement climatique, avec des prévisions de température qui font les gros titres sur plusieurs générations dans le futur.

Et je parierais que chaque lecteur a vu ou entendu un bulletin météo qui fait des prévisions pour les prochains jours.

Mais qu'en est-il à plus court terme - la période entre une prévision météorologique typique de cinq jours ou une prévision pour les mois à venir et les projections climatiques pour la fin du siècle ? Des agriculteurs qui décident de la variété de culture à planter pour leur donner le meilleur rendement possible dans les années à venir, aux décideurs politiques évaluant si le système de santé publique est équipé pour faire face à une vague de chaleur au cours des trois prochaines années, aux assureurs estimant leurs coûts de souscription pour la prochaine saison des ouragans, bon nombre des décisions auxquelles les décideurs politiques et les entreprises sont régulièrement confrontés dépendent des informations climatiques à court terme.

Être en mesure de fournir des informations sur une échelle de temps pluriannuelle à décennale est «absolument crucial» pour les services climatologiques, déclare Adam Scaife, responsable de la prévision à long terme au UK Met Office et coprésident du groupe de pilotage scientifique pour le Grand défi du Programme mondial de recherche sur le climat (PMRC) sur les prévisions climatiques à court terme.

Pour combler l'écart entre les prévisions météorologiques de la semaine prochaine et les projections climatiques à long terme jusqu'en 2100, il faut un modèle qui puisse combiner des techniques de prévision météorologique et de projection climatique à long terme : elles utilisent toutes les mêmes modèles informatiques sous-jacents, mais des prévisions à court terme. s'appuient fortement sur les conditions de départ des dernières données d'observation, tandis que les projections à long terme des tendances climatiques reposent principalement sur les changements dans les émissions de gaz à effet de serre.

Construire un monde virtuel

Faire des prévisions à court terme dépend d'un échange illimité de données météorologiques à grande échelle et en temps réel. Les informations sur les cinq éléments qui composent le système climatique – l'atmosphère, l'océan, la biosphère, la cryosphère et la géosphère sont toutes utilisées pour créer les conditions de départ des modèles.

Pour ce faire, « nous avons construit des systèmes qui étendent la capacité de prévision qui existait déjà pour ces deux échelles de temps », explique Adam.

«Nous obtenons notre meilleure estimation de ce à quoi ressemblent aujourd'hui l'atmosphère, l'océan et d'autres composants tels que la glace de mer et l'humidité de la surface terrestre. Tout cela est utilisé pour créer les conditions de départ de la prédiction. Nous prenons ensuite un modèle numérique, basé sur cinq équations fondamentales de la mécanique des fluides et de la thermodynamique, et utilisons les conditions de départ pour l'ensemble du globe pour lancer la prévision du modèle. C'est la même machine qui est utilisée pour prédire le temps et le changement climatique à long terme ».

Les modèles peuvent également être ajustés pour prendre en compte différents scénarios - par exemple différents niveaux de dioxyde de carbone (CO2) des émissions, ou des événements spécifiques tels qu'une éruption volcanique qui libérerait des particules de poussière et de cendres dans l'atmosphère et affecterait le climat. Le modèle informatique peut alors fournir une solution pour le climat futur qui est dérivée des lois fondamentales de la physique.

Cependant, étant donné que le temps est chaotique, même une petite différence dans une variable peut parfois avoir un effet drastique sur le résultat. C'est pour cette raison que le modèle est utilisé pour faire plusieurs prévisions.

« Si vous faites une prévision, la théorie du chaos vous dit qu'elle va vaciller. Les détails de cette évolution particulière ne se produiront pas nécessairement du tout. Il faut donc faire un tas de prévisions, que l'on appelle un ensemble. Nous effectuons généralement des dizaines de prévisions pour les cinq prochaines années. Vous avez donc tout un tas de prévisions qui évoluent dans le temps, et certaines d'entre elles augmenteront et d'autres seront plus plates. Mais s'il y a un signal prévisible, le pack de prévisions montre une caractéristique commune, telle que toutes les tendances pendant un certain temps dans la même direction », explique Adam.

Par exemple, les modèles peuvent prédire El Niño dans les années à venir. Si huit prévisions sur dix montrent une augmentation suffisamment importante de la température de surface de la mer dans le Pacifique, nous disons qu'il y a 80% de chances d'un événement El Niño dans la période à venir. Pour les prévisions à quelques années à venir, explique Adam, les conditions de départ particulières dans l'océan et, dans une moindre mesure, dans l'atmosphère, ainsi que le niveau d'émissions de gaz à effet de serre, ont une influence sur les conditions météorologiques atmosphériques.

Les recherches sur les prévisions climatiques à court terme se sont multipliées ces dernières années, et elles deviennent de plus en plus habiles à mesure que la puissance de calcul augmente, que les observations du climat sont affinées et améliorées, que les modèles sont exécutés à une résolution spatiale plus élevée et que le nombre de prévisions dans les ensembles sont augmentés.

Il existe maintenant une dizaine de groupes de recherche travaillant sur les prévisions climatiques à court terme dans le monde, et l'Organisation météorologique mondiale (OMM) a désigné cinq 'Centres mondiaux de production pour les prévisions climatiques annuelles à décennales. Le Met Office Hadley Center a été désigné comme centre principal pour collecter et collationner les prédictions. Cela faisait suite à la décision de faire de la prévision climatique à court terme un 'grand défi' pour le Programme mondial de recherche sur le climat (PMRC). Avec Terence O'Kane d'Australie, Adam co-préside le groupe de pilotage scientifique du projet « grand défi », qui avait trois objectifs principaux :

(1) Améliorer la qualité des informations et prévisions climatiques décennales initialisées ;
(2) Collecter, rassembler et synthétiser les résultats des prévisions et adapter les informations aux services qui répondent aux besoins des parties prenantes ; et
(3) Développer des processus pour évaluer et communiquer le degré de confiance et d'incertitude dans les prédictions.

Dans le cadre de la recherche, le projet a travaillé à opérationnaliser les prévisions du climat à court terme et à développer une « mise à jour climatique annuelle à décennale » régulière qui donne un résumé des prévisions pour les prochaines années. Quand le Le rapport 2021 a été publié plus tôt cette année, ainsi que les divers aspects régionaux des prédictions, le titre était que la température moyenne annuelle mondiale – terre et mer – moyenne près de la surface est susceptible d'être au moins 1˚C plus chaude que les niveaux préindustriels, et qu'elle est à peu près aussi il est probable que l'une des cinq prochaines années sera d'au moins 1.5 °C plus chaude que les niveaux préindustriels.

Cependant, prévient Adam, cela ne signifie pas que le seuil parisien de réchauffement de 1.5°C aura été atteint. Ce que montrent les modèles, dit Adam, c'est que la température mondiale « fluctue de plus en plus près du niveau de 1.5 °C » :

« Il est probable qu'à mesure que nous nous approchons du seuil de Paris, le dépassement temporaire des niveaux de 1.5 °C se produira plus souvent. Nous pouvons déjà voir ces événements dans les prévisions. Nous sommes si proches maintenant que les événements temporaires deviennent de plus en plus probables : il y a 40 % de probabilité d'un événement de dépassement temporaire dans les cinq prochaines années, mais cela ne signifierait toujours pas que nous avons franchi le seuil de Paris. Les fluctuations climatiques au cours des années, voire d'une décennie, sont importantes et peuvent provenir de sources naturelles ou d'autres facteurs. Ils peuvent inverser la tendance du changement climatique, ou ils peuvent l'exacerber. Si vous voulez savoir lequel de ces événements est le plus susceptible de se produire dans votre région d'intérêt particulière, vous devez alors prêter attention aux prévisions climatiques à court terme.

Nous avons l'habitude d'entendre qu'une action efficace contre le changement climatique exige une réflexion à long terme et des réductions immédiates des émissions. De plus, les progrès de la prévision climatique à court terme constituent la base de preuves nécessaires pour éclairer l'adaptation et la planification au niveau régional à des échelles de temps cruciales pour les gouvernements et les décideurs commerciaux.

Lectures complémentaires

Adam Scaïfe

Adam Scaïfe

Adam est responsable des prévisions mensuelles à décennales au Met Office britannique, qui comprend la recherche, la production et la publication de prévisions climatiques du Met Office de quelques mois à quelques années à venir. Les recherches personnelles d'Adam sont axées sur la variabilité climatique et la modélisation informatique du climat. Il a publié environ 200 articles évalués par des pairs sur la variabilité, la simulation et la prévision climatiques à l'aide de modèles informatiques basés sur la physique et est reconnu internationalement comme un chercheur très cité. 

Lire Adam Scaife biographie complète sur le site Web du Met Office britannique.

Photo d'en-tête : Annika Vogel (distribuée via imggeo.egu.eu).

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