Enseigner les Sciences de la nature

logo ensl   Logo du ministère de l'éducation
logo CIRI logo Immuniser Lyon
logo LBMC logo Musée Mérieux
Logo Inserm igfl igfl logo CREATIS
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo geo 3d
Logo de Lyon 1 logo lgltpe 
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo LBMC
logo LBMC
logos composé logo COP In My City logo Investissement d'avenirLogo du musée de Confluences
logo Météo France Logo du musée de Confluences
logo EVSlogo Grand Lyon

Modéliser le climat avec EdGCM et Climat-GCM

 enseigner_inv

 

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 :

flux solaire incident 03

 

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).

flux radiatif net 06

Toujours avec PANOPLY, on peut obtenir une représentation cartographique des Flux radiatifs nets calculés à la surface de la planète . Ci-dessus, carte en projection cylindrique ou équirectangulaire de la moyenne du mois de juin.

  • calculer et afficher des variables comme la répartition des précipitations ou des températures de surface de l'océan (SST) ou encore des vents :


relative humidity

Ci-dessus représentation de la répartition en moyenne annuelle de l'humidité relative de la basse atmosphère (variable "Relative Humidity" calculée pour une  moyenne sur 10 ans en modélisation de climat actuel et affichée à l'aide de EVA)


SST 01

Toujours avec la même modélisation du climat actuel et une simulation sur 10 ans, on peut afficher avec EVA la répartition cartographique des SST en moyennes mensuelles (SST du mois de Janvier en projection Mollweide ci-dessus)

  vents U et V

EVA permet aussi un affichage de certaines variables vectorisables comme les composantes des vents. Ci-dessus, répartition cartographique des vecteurs "vitesse des vents".

Toutes ces démarches sont à découvrir dans le dossier : Modéliser le climat : la Terre, planète habitable... 

 

 

2 - S'intéresser aux changements climatiques...

 

 

  • utiliser des scénarios et étudier l'influence du forçage des gaz à effet de serre 


evolution CO2

Ci-dessus, un exemple d'une évolution "forcée" du CO2 : les teneurs sont entrées dans un fichier par l'expérimentateur et seront donc utilisées pour une simulation donnée.

différence température 2050-2000

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.

 

L'ensemble des démarches est à découvrir dans les dossiers : Modélisation du climat actuel et du climat futur

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... :

albedo planétaire DMG

Ci-dessus, en projection Robinson, EVA affiche la répartition de l'albébo planétaire moyenne annuelle au dernier maximum glaciaire, il y a 21000 ans BP.  (Calculs effectués à partir du modèle Ice_Age_21k fourni par EdGCM  et pour une simulation déroulée sur 10 années)


neiges et glaces DMG

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 :

TOA insolation 0-175 ka BP

Flux solaire incident estival calculé pour la période 0 à 175 000 ans BP

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:

Température PETM MAM

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)

Une démarche pédagogique est à découvrir dans le dossier : Une Terre chaudière : le Maximum Thermique à la limite Paléocène-Eocène (PETM)

 

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 :

rift et 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

 retour.gif RETOUR AU SOMMAIRE GENERAL