Climat passé, présent et futur

Pour comprendre l’évolution future du climat, il convient de regarder son évolution passée. Ceci permet d’identifier les mécanismes physiques clefs du système climatique et le rôle de la circulation océanique dans l’évolution de celui-ci. Deux périodes sont étudiées: la dernière période glaciaire (100.000 ans), qui se caractérise par une variabilité climatique exacerbée comparée à la relative stabilité de l’Holocène (10.000 ans); et l’Eocene Optimum (50 Ma) qui se caractérise par son maximum de température. Dans la première situation, on étudie le rôle de l’AMOC dans les changements abrupts du climat en période glaciaire et le rôle de l’océan pour le changement de stabilité relative entre l’Holocène et la dernière période glaciaire. Dans la deuxième situation, on cherche à caractériser la circulation océanique et la distribution des masses d’eau dans le contexte d’un climat chaud et leur contribution au maintien de ce type de climat chaud.

Il est usuel de décomposer la variabilité du système climatique ou de l’océan en une contribution forcée (ou externe) et une contribution intrinsèque (ou interne), même si les interactions entre ses deux composantes ne permettent pas une distinction formelle. Dans le contexte du changement climatique, nous travaillons à caractériser l'empreinte de cette variabilité intrinsèque océanique sur les observations des dernières décennies, ce qui est notamment nécessaire pour l’interprétation des ECVs. De plus, les avancées technologiques nous permettent d’avoir accès à des simulations climatiques de longue durée et à haute résolution, permettant de comprendre le rôle de la turbulence océanique de mesoéchelle (un contributeur intrinsèque) sur le climat, sa variabilité et sa prévisibilité. Dans ce cadre, deux écoles de pensée s’affrontent. D’un côté, certains proposent que la turbulence mesoéchelle « dissipe » les grandes échelles par instabilité barocline. De l’autre côté, certains font l’hypothèse que la turbulence mesoéchelle « stimule » la variabilité grande échelle, à l’image de la cascade inverse d’énergie cinétique en turbulence 2D. Des simulations océan/atmosphère forcées et couplées à différentes résolutions (CROCO-WRF, IPSL, NEMO, NEMOTAM) permettent d'évaluer de façon robuste l'influence de cette turbulence mesoéchelle sur le climat. Ceci permettra d’améliorer les prévisions climatiques interannuelles et les projections climatiques séculaires, à forts enjeux sociétaux, au plus vite (collaboration LOCEAN, CECI, EPOC, LMD).

L’arrivée de la base de données CMIP6 présente une opportunité unique pour étudier l’évolution du climat, dans la continuité de travaux déjà en place au sein du laboratoire. Dans ce contexte, le système de prévision climatique probabiliste de la moyenne globale de la température de surface atmosphérique PROCAST, développé au sein du laboratoire (en collaboration avec le KNMI, Univ. Southampton, Univ. Utrecht) utilise les bases de données CMIP5/CMIP6 pour mener des études de processus sur les changements de circulation océanique, notamment dans l’Atlantique Nord, dans le cadre d’un climat qui se réchauffe. Le développement récent de méthodes d’assimilation de données (méthode analogues, intelligence artificielle) nous permet aussi de proposer une sélection pertinente des projections séculaires du CMIP6, et donc de réduire leur incertitude (en collaboration avec l’IMT-Atlantique).