La pléthore de données climatiques recueillies au cours du XXe siècle est la clé qui permettra d'anticiper l'évolution future du changement climatique. Des chercheurs ont mis au point de nouveaux outils et réexaminé les anciennes données afin de mieux comprendre l'histoire du climat. Cette approche permettra de mieux prévoir l'évolution future du climat.
Il est essentiel d'examiner le passé et de comprendre comment le climat a évolué pour pouvoir mettre en œuvre des politiques d'atténuation du changement climatique appropriées pour l'avenir. À cet égard, le XXe siècle constitue un point de départ essentiel, et la compréhension du climat dépend de données issues d'observations atmosphériques, terrestres, océaniques et de la glace de mer.
La compréhension des variations climatiques du siècle dernier passe également par la modélisation du système couplé océan-terre-atmosphère et des systèmes d'assimilation à même de traiter les données. Grâce à de nombreuses initiatives de recherche, l'Europe est à l'avant-garde en la matière.
Le projet ERA-CLIM2 (European Reanalysis of the Global Climate System), financé par l'UE, avait pour objectif de recueillir et de traiter les données issues des observations faites au cours du siècle dernier. Les chercheurs se sont employés à numériser les données recueillies et à les préparer en vue de leur utilisation dans les modèles élaborés par l'équipe de recherche.
"Plus nous remontons dans le temps, plus les observations sont rares et moins elles sont précises", explique le coordinateur du projet ERA-CLIM2, le Dr Roberto Buizza. "Notre approche consiste à intégrer ces données dans nos modèles tridimensionnels de la Terre, en utilisant des modèles couplés qui simulent l'ensemble des processus océaniques, terrestres et atmosphériques."
En utilisant très peu d'observations à l'aide des modèles qu'elle a mis au point, l'équipe de ERA-CLIM2 peut reconstruire le climat de zones pour lesquelles aucune ou très peu d'observations sont disponibles. "Le retraitement des données constitue la meilleure source d'information sur l'histoire du climat, car il fusionne toutes les sources d'information disponibles à partir des observations et des modèles", explique M. Buizza. "Les ensembles de réanalyses générés dans ERA-CLIM2 nous aident à évaluer l'incertitude du climat passé et fournissent des pistes pour faire face aux incertitudes des projets climatiques futurs."
Atteindre les objectifs
ERA-CLIM2 a contribué à faire progresser la science de la réanalyse grâce à des avancées dans des domaines tels que le sauvetage et le traitement subséquent des données d'observation. Les chercheurs ont appuyé un vaste effort de sauvetage des données pour les observations météorologiques historiques in situ dans le monde entier et ont préparé des jeux de données climatiques satellitaires.
L'équipe a mis au point et testé des méthodes d'assimilation couplée qui pourraient inclure des observations issues des différents systèmes terrestres, y compris la glace de mer. Les chercheurs ont élaboré ces méthodes afin de produire une estimation plus cohérente de l'évolution du système terrestre, en particulier à la surface de la Terre.
ERA-CLIM2 a mis au point la première réanalyse européenne couplée océan-terre-atmosphère du XXe siècle, qui tient également compte de l'utilisation du carbone. L'équipe a permis de mieux comprendre les réanalyses découplées et couplées, ce qui l'a amenée à élaborer des méthodes d'estimation de l'incertitude dans les réanalyses.
Trois innovations
Premièrement, ERA-CLIM2 a produit une réanalyse couplée européenne inédite du système terrestre du XXe siècle. Baptisée CERA-20C, elle intègre l'océan, la glace de mer, la terre et l'atmosphère. L'équipe est allée plus loin, en utilisant le système d'assimilation CERA pour générer un deuxième ensemble de données, CERA-SAT, qui a une résolution plus élevée et couvre environ 10 ans de l'ère des satellites.
Deuxièmement, ils ont eu recours au système d'assimilation CERA pour évaluer l'impact des observations océaniques sur la modélisation de la température de la partie inférieure de l'atmosphère, et vice-versa. "Étant donné qu'au début du XXe siècle, les observations étaient très rares, cela nous a permis de produire des ensembles de données plus précis", note M. Buizza.
La troisième innovation consistait à produire une nouvelle estimation de l'incertitude des données de réanalyse, générée à l'aide de méthodes d'ensemble. Le CERA-20C et le CERA-SAT comprenaient tous deux un ensemble de 10 analyses au lieu d'une seule. Cette particularité a permis aux chercheurs de tenir compte de l'incertitude des observations et des modèles, et d'estimer la précision de nos connaissances sur les variations climatiques historiques. Cette nouvelle approche permet de mieux comprendre le changement climatique, puisque des méthodes similaires peuvent être utilisées pour se tourner vers l'avenir.
Perspectives d'avenir
Le système CERA sera utilisé pour les futures réanalyses de données, notamment celles générées par le service Copernicus concernant le changement climatique (C3S). Les données récupérées et retraitées par l'équipe de ERA-CLIM2 seront mises à la disposition de l'ensemble de la communauté, afin qu'elles puissent être comprises dans toute réanalyse future. "C3S a fourni un moyen naturel de poursuivre certaines des activités entamées dans le cadre du projet ERA-CLIM2, en les transformant en services opérationnels durables", explique M. Buizza.
Pour plus d'information voir:
- http://www.era-clim2.eu/
- https://drive.google.com/open?id=17giUqz_K4sK6yS38ShdELUfMz_p_W4_h