Modéliser le climat avec EdGCM et Climat-GCM
EdGCM est une interface (version désormais payante) qui permet de manipuler le modèle du GISS. Son adaptation pour la classe autorise certaines simulations en temps réel (celles qui sont les moins exigeantes en ressources du processeur et en temps de calculs).
Climat-GCM est une nouvelle interface en français (pour le moment en version d'évaluation gratuite) qui reproduit le fonctionnement d'edGCM tout en s'affranchissant des temps de calculs et de post-traitements.
Ces 2 interfaces sont associées à EVA et PANOPLY (outils pour traiter des données et afficher des résultats de modélisation climatique) ou encore à un tableur de type Microsoft Excel ou bien Open Office Scalc.
Quelques exemples de résultats de simulations effectuées avec EdGCM pour découvrir les possibilités offertes par Climat-GCM et les outils associés comme EVA et PANOPLY :
Qualifier et quantifier des phénomènes climatiques
(à partir d'expériences de sensibilité aux conditions initiales
et de scénarios climatiques) :
L'intérêt d'une modélisation climatique effectuée à l'aide d'EdGCM est à la fois scientifique et pédagogique : le modèle du GISS doit permettre une approche qualitative des différents phénomènes climatiques et aussi permettre de quantifier leur importance relative (comme par exemple étudier la part des gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique, l'influence de l'activité solaire ou encore celle des paramètres orbitaux, etc.).
1. S'intéresser au bilan énergétique de la planète, au bilan hydrique et aux mouvements atmosphériques :
- Calculer et afficher la répartition du rayonnement solaire incident et du rayonnement net à la surface du globe :
Le graphique ci-dessus est obtenu à l'aide de PANOPLY et présente la répartition du flux solaire incident (au sommet de l'atmosphère) au moment des équinoxes. Dans le coin inférieur gauche, une représentation schématique de la répartition de ce même flux solaire en vue globale (planète Terre en situation d'équinoxe).
- calculer et afficher des variables comme la répartition des précipitations ou des températures de surface de l'océan (SST) ou encore des vents :
2 - S'intéresser aux changements climatiques...
- utiliser des scénarios et étudier l'influence du forçage des gaz à effet de serre
On peut afficher avec EVA ou PANOPLY la différence entre deux résultats de simulation. Ci-dessus, différence des températures de l'air à la surface de la Terre entre l'année 2050 et l'année 2000 avec un forçage en GES donné.
- Réchauffement global : les scénarios du GIEC
- Réchauffement global : le rôle du CO2
- Réchauffement global : le rôle du CH4
3 - S'intéresser à la reconstitution de climats anciens :
- Calculer et afficher des variables comme l'albédo du sol de la planète ou l'albédo total de la planète ou encore la répartition des glaces pour l'étude de climats anciens... :
Pour la même simulation, EdGCM calcule différentes variables selon différentes projections affichées aussi bien par EVA ou PANOPLY. Ci-dessus, la répartition moyenne annuelle de neige et de glace au dernier maximum glaciaire en projection orthographique centrée sur 45°N de latitude et 0° de longitude.
Différentes démarches à découvrir dans le dossier : le Dernier Maximum Glaciaire
- Calculer et afficher des variables comme l'insolation incidente pour l'étude du forçage orbital :
L'image ci-dessus a été obtenue à partir de 36 simulations effectuées avec EdGCM et affiche les moyennes du Flux solaire incident pour le mois de Juillet.
(Chaque simulation utilise les données orbitales aimablement communiqués par André Berger et Marie-France Loutre de l'Université catholique de Louvain-la-Neuve)
Différents aspects de la démarche sont à découvrir dans le dossier : Périodes glaciaires et interglaciaires : la théorie astronomique des paléoclimats
- Calculer et afficher des variables comme la répartition des températures à la surface du globe pour caractériser des climats anciens et des limites géologiques comme par exemple le Paléocène-Eocène:
Ci-dessus, répartition des moyennes saisonnières (saison Mars-Avril-Mai) de la température de l'air à la surface de la planète Terre pour la période du PETM (fin du Paléocène)
4 - S'intéresser enfin aux différentes caractéristiques du climat :
Différentes démarches pédagogiques utilisant EdGCM sont à découvrir dans les dossiers correspondant à : Modélisation de différents forçages et de leurs impacts sur le climat
- Comparer les effets du relief du rift africain sur le climat :
Ci-dessus les résultats de 3 simulations correspondant à 3 altitudes différentes du Rift africain (norift700tot : altitude initiale de 700m modifiée successivement en 2000m puis 3000m) avec affichage des précipitations à l'échelle globale. C'est le mode Qflux qui permet d'obtenir l'équilibre en 40 ans de durée.
Des résultats peuvent être affichés à l'échelle régionale.
Remarque : il faut évidemment interpréter les résultats en tenant compte de la cohérence du modèle (ce qui suppose une modification du fichier relatif au coefficient de trainée.... ce qui demande une nouvelle série de simulations à partir de la construction d'un nouveau modèle).
DS équipe Angers
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