Equipe MOSCA : MOdélisation du Système Climatique régiOnal

Equipe MOSCA : MOdélisation du Système Climatique régiOnal

Groupe: GMGEC

Responsable d’équipe : Samuel Somot

Domaines d’activité :

L’équipe MOSCA vise à améliorer les connaissances concernant les climats régionaux par une approche de modélisation dédiée. Plus particulièrement, elle cherche à modéliser, caractériser et comprendre :​

L’équipe MOSCA (MOdélisation du Système Climatique régiOnal) vise à améliorer les connaissances concernant les climats régionaux par une approche de modélisation dédiée.

Plus particulièrement, elle vise à :
(1) améliorer la modélisation des climats régionaux, incluant les développements techniques et méthodologiques,
(2) comprendre la sensibilité climatique à l’échelle régionale dans un continuum passé-présent-futur et
(3) étudier l’évolution des évènements extrêmes à enjeux sur des territoires vulnérables.

Pour atteindre ses objectifs scientifiques, MOSCA participe au développement et met en œuvre une famille de modèles physiques et statistiques dédiés à l’étude du climat régional :

  • Modèle régional de climat (CNRM-ALADIN)
  • Modèle régional de climat à résolution kilométrique  (CNRM-AROME​)
  • Modèle couplé du système climatique régional (CNRM-RCSM)
  • Module d’aérosols interactifs (TACTIC) activable dans CNRM-ALADIN et CNRM-RCSM
  • Modèle régional de la mer Méditerranée basé sur NEMO (NEMOMED8, NEMOMED12)
  • Emulateur statistique de modèles régionaux de climat (CNRM-UNET)

L’équipe contribue également à (i) l’étude des impacts régionaux du changement climatique, (ii) diverses actions transverses du CNRM (DAAC, Climat-tech, ACCALMIE, AROBASE, océan-glace, Copil MCG) et (iii) l’élaboration des services climatiques nationaux et internationaux pour l’adaptation au changement climatique (e.g. DRIAS, les futurs du climat).

Thèmes de Recherche :

Les phénomènes ou processus climatiques régionaux clés étudiés dans l’équipe MOSCA incluent :

Les recherches se concentrent sur plusieurs zones géographiques :​

  • France, Europe et Méditerranée
  • Afrique et Atlantique tropical nord.​
  • Îles tropicales : Polynésie Française,  La Réunion, Guadeloupe, Martinique, Nouvelle-Calédonie.​

Programmes internationaux :​

Pour en savoir plus sur la contribution du CNRM au programme CORDEX, cliquez ici:

CORDEX au CNRM

Motivations pour le développement des modèles régionaux de climat

Les études climatiques classiques se font à partir de modèles numériques appelés GCM (General Circulation Model) qui couvrent l’ensemble du globe, représentent la dynamique de l’atmosphère et ses lois physiques. La tendance actuelle quand on étudie le climat global de la planète est de coupler ces modèles atmosphériques à des modèles représentant les autres parties du système terre : l’océan, la végétation, les fleuves, la biogéochimie marine, la chimie atmosphérique, les calottes polaires, le cycle du carbone.

Pour des raisons de limitation de la puissance de calcul des ordinateurs disponibles, ces modèles possèdent généralement une résolution spatiale de l’ordre de quelques centaines de kilomètres. Cette résolution ne permet pas de résoudre certains processus et phénomènes physiques régionaux qui influencent le climat d’une région particulière du globe (îles, relief complexe, vents régionaux, structure spatiale des précipitations, circulation océanique de petite échelle).

De même, à cette résolution, ces modèles ne permettent pas de fournir des données assez précises (spatialement) pour tous les utilisateurs de données climatiques. Exemple : impacts potentiels du changement climatique sur le tourisme, sur les ressources en eau, sur les maladies tropicales, sur les écosystèmes marins, sur la production d’énergie renouvelables … Ces domaines ont besoin de simulations à plus haute résolution spatiale. Le dernier inconvénient des modèles globaux est leur faible capacité à simuler les évènements extrêmes (vents violents, précipitations intenses) qui sont souvent liés à des phénomènes ou à des forçages de petites échelles. Pour ces raisons, la communauté scientifique du climat a développé la notion de modélisation régionale du climat afin de mieux comprendre les climats régionaux et leur évolution future.

Méthodes de modélisation régionale de climat

Il existe 3 méthodes distinctes pour modéliser les climats régionaux. Nous développons et utilisons les trois au CNRM. 

  • La première méthode consiste à utiliser un GCM à très haute résolution et couvrant l’ensemble du globe. Des expériences numériques ont été réalisées par exemple avec ARPEGE-Climat à une résolution uniforme de 50 km. La durée de ces expériences est limitées par leur coût numérique. Références pour ARPEGE-Climat à haute-résolution uniforme : Elguindi et al. 2011.
  • La deuxième solution est l’utilisation de modèle globaux dont la grille peut être basculée et étirée pour renforcer la résolution spatiale dans la zone que l’on veut étudier. ARPEGE-Climat, le modèle de climat développé et utilisé au CNRM, possède cette capacité de zoom. Cet outils permet des simulations plus longues, de l’ordre de la centaine d’années. Le modèle ARPEGE-Climat étiré a tout d’abord été utilisé dans sa version « Medias » zoomé sur l’Europe et la mer Méditerranée. Cependant, il existe maintenant des versions Atlantique tropicale et Amérique du Nord centrée sur Winnipeg (Canada). Références pour ARPEGE-Climat étiré : Déqué and Piedelievre 1995 (Climate Dynamics), Déqué et al. 1998 (Climate Dynamics), Gibelin and Déqué, 2003 (Climate Dynamics), Déqué 2007 (Global and Planetary Change).
  • La troisième solution est l’utilisation de modèle à aire limitée (LAM : Limited Area Model en anglais) comme en prévision numérique du temps. Ces modèles couvrent seulement une partie du globe, l’Europe par exemple et sont forcés aux bords par des modèles de plus faible résolution (GCM, réanalyses, …). CNRM-ALADIN est utilisé à cet effet depuis le début des années 2000 au CNRM. Ce modèle permet des simulations plus rapides qu’avec ARPEGE-Climat zoomé, avec des résolutions plus fines (jusqu’à 10 km) et permet également de tester différents types de conditions aux bords. Depuis quelques années, le modèle CNRM-AROME est également utilisé au CNRM et permet de raffiner les simulations jusqu’à des résolutions kilométriques.

Quelques liens pour en savoir plus

  • Publications vulgarisées concernant la modélisation régionale du climat : ici
  • Modélisation climatique : comment passer du global au local ? article vulgarisé et interview en Français. ici
  • Cours de modélisation régionale du climat de Samuel Somot, régulièrement mis à jour : ici
  • Un guide des bonnes pratiques pour utiliser les sorties des modèles de climat régionaux : ici (en anglais)

Membres de l’équipe :

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