climatologie.
Publié le 06/12/2021
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climatologie.
1
PRÉSENTATION
climatologie, science pluridisciplinaire chargée d'analyser les processus climatiques et leurs fluctuations passées, afin de prévoir les potentiels changements futurs.
Contrairement à la météorologie qui étudie les variations du temps qu'il fait chaque jour à n'importe quel endroit sur la planète, la climatologie est une science qui
s'intéresse aux variations du temps à plus long terme, généralement sur une durée d'environ 30 ans. Ainsi, la climatologie tend à observer, décrire, analyser, puis
comprendre les phénomènes terrestres dans leur ensemble (processus, fluctuations) et sur l'ensemble de la planète. Cette analyse fine permet de modéliser les
phénomènes dans le but de prédire les évènements futurs. Cette science est cruciale puisque les êtres vivants (dont l'homme) sont directement dépendants des conditions
climatiques dans lesquelles ils vivent.
Les études climatologiques se basent sur l'observation et l'estimation de nombreuses variables représentatives du temps moyen : l'intensité du rayonnement solaire, la
température de l'air, les précipitations, la pression atmosphérique, l'humidité de l'air, la force et la direction des vents, les courants marins, etc. L'observation précise de
l'ensemble de ces variables à chaque endroit du globe et à chaque instant représente une des principales difficultés de la climatologie.
2
UNE ÉTUDE SCIENTIFIQUE PLURIDISCIPLINAIRE
Cycle de l'eau
L'eau recouvre la majorité de la surface de la Terre. Cette eau circule sur tout le globe : dans l'atmosphère, en surface, et dans le
sous-sol. Ce déplacement de l'eau sur la Terre est appelé le cycle de l'eau. C'est un cycle naturel qui se déroule en permanence
depuis près de 4 milliards d'années.
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
La climatologie englobe l'ensemble des sciences nécessaires à la compréhension du climat, que ce soit pour la connaissance des climats passés (paléoclimats) à travers la
paléoclimatologie, ou pour la prévision de son évolution future. La compréhension globale du fonctionnement de cette machine climatique requiert donc l'intervention de
nombreux domaines scientifiques qui doivent cohabiter et croiser leurs connaissances en permanence. Cette pluridisciplinarité scientifique liée à la complexité de la machine
climatique rend particulièrement difficile la compréhension globale du climat.
Cycle du carbone
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
Les différentes parties de la surface terrestre sont étudiées : la lithosphère, l'hydrosphère (partie superficielle recouverte par les eaux liquides), la cryosphère (partie
superficielle recouverte par la glace), ainsi que la biosphère. Les principaux champs d'étude de la climatologie sont la quantification du rôle de notre astre solaire à travers
l'intensité de son rayonnement et ses variations (astronomie), le rôle des calottes polaires et autres zones englacées (glaciologie), le fonctionnement et l'impact de la
circulation océanique (océanographie) et atmosphérique (météorologie), le suivi du cycle de l'eau (hydrologie) et du cycle du carbone, etc. De plus, le climat étant
fortement influencé par les activités humaines, la contribution des sciences humaines dans les recherches climatiques est devenue incontournable. Notamment, il est
devenu essentiel de quantifier -- et de limiter -- les rejets atmosphériques anthropiques et de réfléchir à des solutions globales et durables à l'échelle de la planète, ce qui
inclue la participation de tous les acteurs socio-économiques et des décideurs politiques.
3
MODÉLISATIONS ET SIMULATIONS CLIMATIQUES
El Niño vu par satellite
Observé pour la première fois au milieu du xvi e siècle, le phénomène El Niño, un courant chaud localisé le long des côtes du Pérou, a
été baptisé ainsi par les pêcheurs péruviens parce qu'il survient durant la période de Noël. Ce phénomène périodique, qui apparaît
tous les deux à sept ans, a des conséquences économiques et écologiques parfois catastrophiques. Lancé le 10 août 1992, le satellite
franco-américain Topex-Poséidon a pour mission de permettre la compréhension du rôle des océans dans les variations climatiques.
Cette image de l'océan Pacifique, prise par le satellite le 18 décembre 1997, mesure la hauteur de la surface marine dont la variation
est l'un des facteurs essentiels de ce phénomène climatique complexe et dont les résultats doivent être comparés aux conditions
normales relevées en date du 10 décembre. La hauteur de surface des océans dépend notamment de la chaleur dégagée par ceux-ci,
de l'attraction terrestre, du mouvement de rotation de la Terre et des vents qui sans cesse entraînent avec eux les eaux de surface.
Sur cette image, les zones blanches et rouges indiquent des types inhabituels de concentration de chaleur ; dans les zones blanches,
la hauteur de surface marine se situe entre 14 et 32 cm au-dessus de la normale, tandis qu'elle ne dépasse pas 10 cm dans les zones
rouges. Les zones vertes indiquent les conditions normales, tandis que les rouges (Pacifique occidental) indiquent que le niveau se
situe au minimum 18 cm au-dessous du niveau normal de la mer.
NASA
La compréhension des phénomènes climatiques prépondérants permet de modéliser les processus majeurs qui entrent en jeu dans la machine climatique. Les modélisations
climatiques sont particulièrement difficiles à mettre en oeuvre étant donné le nombre impressionnant de phénomènes à modéliser, et cela sur l'ensemble de la planète.
Concrètement, les modélisations numériques sont basées sur les lois de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique. La résolution conjointe de ces équations
permet de suivre l'évolution des principales variables caractéristiques de la planète. La rapidité de la résolution numérique dépend de la méthode de résolution des multiples
équations mathématiques, mais aussi de la puissance de calcul des ordinateurs.
Ces équations sont résolues en chaque point de grille, c'est-à-dire à des pas réguliers sur une grille représentant la surface du globe terrestre. Cette résolution horizontale
(maille au niveau du sol) est généralement de plusieurs dizaines de kilomètres de côté. Au niveau de la surface, les types de sol et de végétation sont définis et paramétrés
sur l'ensemble des continents. Les océans sont quant à eux caractérisés par leurs températures et leurs salinités. En chaque point de grille, l'atmosphère est découpée en
différents niveaux verticaux (diverses couches), sur lesquels l'ensemble des variables atmosphériques (température, pression, vitesse et direction du vent) sont estimées.
Chacune de ces variables est ainsi quantifiée et suivie dans tous ses mouvements, à des pas de temps régulier. Actuellement, les données de télédétection obtenues à partir
de satellites permettent d'intégrer des informations spatialisées à des pas de temps relativement fins sur l'ensemble de la planète.
Au final, la véracité des solutions trouvées dépend du choix des phénomènes physiques modélisés (paléoclimats), de leur description physique, du choix des
représentations, ainsi que des conditions initiales. Les simulations effectuées en ce début de XXIe siècle, afin de prévoir les climats futurs, s'appuient sur les connaissances
acquises par le passé. Cette science évolue donc continûment, en même temps que la progression des connaissances.
En France, le modèle ARPEGE (Action de recherche petite échelle grande échelle) de Météo France permet de simuler le climat à partir de mailles de 20 km sur la France à
250 km aux antipodes. Les modèles actuels permettent de prédire de mieux en mieux les climats, même si cela reste toujours très difficile à l'échelle régionale compte tenu
des nombreux phénomènes omis dans les simulations, du fait des hypothèses posées souvent trop simplistes.
4
CHANGEMENTS CLIMATIQUES : LES SCÉNARIOS ENVISAGÉS
Effet de serre
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
Le climat évolue normalement de manière extrêmement lente sur des périodes de plusieurs dizaines de milliers d'années, alternant des périodes glaciaires et interglaciaires.
Ces modifications climatiques sont totalement naturelles. Cependant, cette évolution naturelle subit l'influence des activités humaines, en particulier depuis l'ère industrielle.
En effet, les rejets de gaz à effet de serre anthropiques dans l'atmosphère contribuent à accentuer le phénomène d'effet de serre. Les climatologues, à travers des
simulations climatiques, prédisent des changements climatiques rapides et intenses d'ici la fin du XXI e siècle. L'augmentation significative de la température moyenne à la
surface terrestre devrait varier de 1,4 à 5,8 °C d'ici la fin du siècle actuel -- ce qui entraînerait notamment une élévation du niveau moyen des mers de 9 à 88 cm.
Le rôle de la climatologie devient désormais crucial pour les hommes, puisque cette science prédit l'évolution future du climat de la planète, qui conditionne directement la
vie sur Terre. Un collège de scientifiques, nommé Groupe intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), est chargé de recenser les connaissances sur les
changements climatiques. Les décisions politiques internationales (Convention de Rio en 1992, protocole de Kyoto en 1997) s'appuient d'ailleurs sur les rapports de ces
experts pour initier des réglementations afin de protéger la planète.
Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
climatologie.
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PRÉSENTATION
climatologie, science pluridisciplinaire chargée d'analyser les processus climatiques et leurs fluctuations passées, afin de prévoir les potentiels changements futurs.
Contrairement à la météorologie qui étudie les variations du temps qu'il fait chaque jour à n'importe quel endroit sur la planète, la climatologie est une science qui
s'intéresse aux variations du temps à plus long terme, généralement sur une durée d'environ 30 ans. Ainsi, la climatologie tend à observer, décrire, analyser, puis
comprendre les phénomènes terrestres dans leur ensemble (processus, fluctuations) et sur l'ensemble de la planète. Cette analyse fine permet de modéliser les
phénomènes dans le but de prédire les évènements futurs. Cette science est cruciale puisque les êtres vivants (dont l'homme) sont directement dépendants des conditions
climatiques dans lesquelles ils vivent.
Les études climatologiques se basent sur l'observation et l'estimation de nombreuses variables représentatives du temps moyen : l'intensité du rayonnement solaire, la
température de l'air, les précipitations, la pression atmosphérique, l'humidité de l'air, la force et la direction des vents, les courants marins, etc. L'observation précise de
l'ensemble de ces variables à chaque endroit du globe et à chaque instant représente une des principales difficultés de la climatologie.
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UNE ÉTUDE SCIENTIFIQUE PLURIDISCIPLINAIRE
Cycle de l'eau
L'eau recouvre la majorité de la surface de la Terre. Cette eau circule sur tout le globe : dans l'atmosphère, en surface, et dans le
sous-sol. Ce déplacement de l'eau sur la Terre est appelé le cycle de l'eau. C'est un cycle naturel qui se déroule en permanence
depuis près de 4 milliards d'années.
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
La climatologie englobe l'ensemble des sciences nécessaires à la compréhension du climat, que ce soit pour la connaissance des climats passés (paléoclimats) à travers la
paléoclimatologie, ou pour la prévision de son évolution future. La compréhension globale du fonctionnement de cette machine climatique requiert donc l'intervention de
nombreux domaines scientifiques qui doivent cohabiter et croiser leurs connaissances en permanence. Cette pluridisciplinarité scientifique liée à la complexité de la machine
climatique rend particulièrement difficile la compréhension globale du climat.
Cycle du carbone
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
Les différentes parties de la surface terrestre sont étudiées : la lithosphère, l'hydrosphère (partie superficielle recouverte par les eaux liquides), la cryosphère (partie
superficielle recouverte par la glace), ainsi que la biosphère. Les principaux champs d'étude de la climatologie sont la quantification du rôle de notre astre solaire à travers
l'intensité de son rayonnement et ses variations (astronomie), le rôle des calottes polaires et autres zones englacées (glaciologie), le fonctionnement et l'impact de la
circulation océanique (océanographie) et atmosphérique (météorologie), le suivi du cycle de l'eau (hydrologie) et du cycle du carbone, etc. De plus, le climat étant
fortement influencé par les activités humaines, la contribution des sciences humaines dans les recherches climatiques est devenue incontournable. Notamment, il est
devenu essentiel de quantifier -- et de limiter -- les rejets atmosphériques anthropiques et de réfléchir à des solutions globales et durables à l'échelle de la planète, ce qui
inclue la participation de tous les acteurs socio-économiques et des décideurs politiques.
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MODÉLISATIONS ET SIMULATIONS CLIMATIQUES
El Niño vu par satellite
Observé pour la première fois au milieu du xvi e siècle, le phénomène El Niño, un courant chaud localisé le long des côtes du Pérou, a
été baptisé ainsi par les pêcheurs péruviens parce qu'il survient durant la période de Noël. Ce phénomène périodique, qui apparaît
tous les deux à sept ans, a des conséquences économiques et écologiques parfois catastrophiques. Lancé le 10 août 1992, le satellite
franco-américain Topex-Poséidon a pour mission de permettre la compréhension du rôle des océans dans les variations climatiques.
Cette image de l'océan Pacifique, prise par le satellite le 18 décembre 1997, mesure la hauteur de la surface marine dont la variation
est l'un des facteurs essentiels de ce phénomène climatique complexe et dont les résultats doivent être comparés aux conditions
normales relevées en date du 10 décembre. La hauteur de surface des océans dépend notamment de la chaleur dégagée par ceux-ci,
de l'attraction terrestre, du mouvement de rotation de la Terre et des vents qui sans cesse entraînent avec eux les eaux de surface.
Sur cette image, les zones blanches et rouges indiquent des types inhabituels de concentration de chaleur ; dans les zones blanches,
la hauteur de surface marine se situe entre 14 et 32 cm au-dessus de la normale, tandis qu'elle ne dépasse pas 10 cm dans les zones
rouges. Les zones vertes indiquent les conditions normales, tandis que les rouges (Pacifique occidental) indiquent que le niveau se
situe au minimum 18 cm au-dessous du niveau normal de la mer.
NASA
La compréhension des phénomènes climatiques prépondérants permet de modéliser les processus majeurs qui entrent en jeu dans la machine climatique. Les modélisations
climatiques sont particulièrement difficiles à mettre en oeuvre étant donné le nombre impressionnant de phénomènes à modéliser, et cela sur l'ensemble de la planète.
Concrètement, les modélisations numériques sont basées sur les lois de la physique, de la thermodynamique et de la mécanique. La résolution conjointe de ces équations
permet de suivre l'évolution des principales variables caractéristiques de la planète. La rapidité de la résolution numérique dépend de la méthode de résolution des multiples
équations mathématiques, mais aussi de la puissance de calcul des ordinateurs.
Ces équations sont résolues en chaque point de grille, c'est-à-dire à des pas réguliers sur une grille représentant la surface du globe terrestre. Cette résolution horizontale
(maille au niveau du sol) est généralement de plusieurs dizaines de kilomètres de côté. Au niveau de la surface, les types de sol et de végétation sont définis et paramétrés
sur l'ensemble des continents. Les océans sont quant à eux caractérisés par leurs températures et leurs salinités. En chaque point de grille, l'atmosphère est découpée en
différents niveaux verticaux (diverses couches), sur lesquels l'ensemble des variables atmosphériques (température, pression, vitesse et direction du vent) sont estimées.
Chacune de ces variables est ainsi quantifiée et suivie dans tous ses mouvements, à des pas de temps régulier. Actuellement, les données de télédétection obtenues à partir
de satellites permettent d'intégrer des informations spatialisées à des pas de temps relativement fins sur l'ensemble de la planète.
Au final, la véracité des solutions trouvées dépend du choix des phénomènes physiques modélisés (paléoclimats), de leur description physique, du choix des
représentations, ainsi que des conditions initiales. Les simulations effectuées en ce début de XXIe siècle, afin de prévoir les climats futurs, s'appuient sur les connaissances
acquises par le passé. Cette science évolue donc continûment, en même temps que la progression des connaissances.
En France, le modèle ARPEGE (Action de recherche petite échelle grande échelle) de Météo France permet de simuler le climat à partir de mailles de 20 km sur la France à
250 km aux antipodes. Les modèles actuels permettent de prédire de mieux en mieux les climats, même si cela reste toujours très difficile à l'échelle régionale compte tenu
des nombreux phénomènes omis dans les simulations, du fait des hypothèses posées souvent trop simplistes.
4
CHANGEMENTS CLIMATIQUES : LES SCÉNARIOS ENVISAGÉS
Effet de serre
© Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
Le climat évolue normalement de manière extrêmement lente sur des périodes de plusieurs dizaines de milliers d'années, alternant des périodes glaciaires et interglaciaires.
Ces modifications climatiques sont totalement naturelles. Cependant, cette évolution naturelle subit l'influence des activités humaines, en particulier depuis l'ère industrielle.
En effet, les rejets de gaz à effet de serre anthropiques dans l'atmosphère contribuent à accentuer le phénomène d'effet de serre. Les climatologues, à travers des
simulations climatiques, prédisent des changements climatiques rapides et intenses d'ici la fin du XXI e siècle. L'augmentation significative de la température moyenne à la
surface terrestre devrait varier de 1,4 à 5,8 °C d'ici la fin du siècle actuel -- ce qui entraînerait notamment une élévation du niveau moyen des mers de 9 à 88 cm.
Le rôle de la climatologie devient désormais crucial pour les hommes, puisque cette science prédit l'évolution future du climat de la planète, qui conditionne directement la
vie sur Terre. Un collège de scientifiques, nommé Groupe intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), est chargé de recenser les connaissances sur les
changements climatiques. Les décisions politiques internationales (Convention de Rio en 1992, protocole de Kyoto en 1997) s'appuient d'ailleurs sur les rapports de ces
experts pour initier des réglementations afin de protéger la planète.
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