Modèle climatique

Un modèle climatique est une modélisation mathématique du climat dans une zone géographique donnée.

Historiquement, le premier modèle atmosphérique date de 1950, et a été testé sur le premier ordinateur existant, l'ENIAC.

Construction classique du modèle

Un modèle climatique est construit de façon à être le plus précis possible et surtout le plus efficace. Traditionnellement, un modèle climatique est construit comme suit :

• On établit un maillage artificiel de la surface géographique : on découpe virtuellement la zone géographique en carré de plusieurs kilomètres de côté. La taille de la maille conditionnera le temps de calcul informatique.

• On prend en compte le volume atmosphérique concerné en créant des "boîtes à chaussures" le long de la verticale, avec quelques dizaines de niveaux de "boîtes" en tout.

• On sélectionne alors quelques paramètres considérés comme caractéristique pour le système dans son ensemble. Il peut s'agir de la température moyenne et de sa répartition, les précipitations saisonnières, le taux d'humidité moyenne, la couverture végétale, la vitesse et la direction des vents, etc.

• On exprime ensuite les relations physiques entre chaque paramètre et chaque "boîtes à chaussures" on exprime alors les relations mathématiques unissant la température de surface à l'évaporation, ou encore les équations auxquelles l'atmosphère doit obéir en permanence, comme la conservation de l'énergie.

• On programme l'ensemble de ce modèle mathématique, en langage informatique.

Au bout de ce processus, on teste le modèle par rapport aux observations de terrains, ce qui au final, améliore le modèle précédent.

Progrès techniques

La prédiction climatique a été révolutionné par les satellites artificiels qui collectent de nombreuses données sur l'état de l'atmosphère (humidité, nébulosité, température…), de même que par le développement des stations météorologiques au sol.

La puissance de calcul informatique est donc déterminante en climatologie, car elle permet d'adjoindre plus de paramètres au modèle, mais aussi de diminuer le maillage au sol. On constate ainsi que le temps de calcul pour simuler un mois d'évolution a été divisé par plus de 100 entre 1980 et 2000. L'utilisation de supercalculateurs est actuellement la norme. Des programmes de recherche financés par le G8-HORCs visent actuellement à actualiser les modèles afin de pouvoir utiliser les supercalculateurs exascales (en) à venir.

Les modèles climatiques sont les outils utilisés par les experts du GIEC pour calculer les conséquences probables du réchauffement climatique.