Objectifs

Le quatrième rapport du GIEC prévoit pour le 21ème siècle une hausse de la température moyenne de la Terre comprise entre 1,4°C et 5,8°C et une augmentation du niveau des océans comprise entre 9 et 88 centimètres. Il est attendu que cette modification rapide du climat mondial accentue son instabilité et se traduise par une augmentation de la fréquence des catastrophes naturelles dans certaines régions du globe (cyclones, sécheresses, inondations, etc...). S’ensuivront, entre autres, un bouleversement de l’agriculture, des déplacements massifs de populations des régions sinistrées (zones côtières inondées, croissance des déserts, etc...) vers les zones préservées, et des tensions politiques.
La vulnérabilité des populations humaines et des systèmes naturels face aux changements climatiques varie beaucoup d’une région et d’une population à l’autre. Les systèmes sociaux et naturels de chaque région sont différents et créent des écarts dans la capacité d’adaptation aux impacts des changements climatiques actuels et futurs. De plus, chaque système régional est à la fois affecté par des téléconnexions climatiques de grande échelle et des processus locaux particuliers. Des préoccupations d’importance découlant de ces différences, il apparaît crucial de bien comprendre les interactions spatio-temporelles intervenant à l’échelle régionale, en s’intéressant notamment à la variabilité et la vulnérabilité passées de régions-clé en réponse à différentes contraintes.
MORCE MED entend aborder ces questions pour la Méditerranée, région particulièrement vulnérable caractérisée par un bassin océanique quasi-fermé, une orographie marquée sur son pourtour, un climat très contrasté et une forte urbanisation. Les interactions et rétroactions des différents domaines de ce bassin jouent un rôle prépondérant sur les dynamiques géophysique et biologique. La prévision des événements extrêmes (pluies intenses et crues en automne, vents violents et fortes houles associées ou non aux cyclogenèsesméditerranéennes, sécheresses et feux de forêt) y est délicate en raison d’un manque d’information sur leur pré-conditionnement qui met en jeu toute une hiérarchie de processus intervenant de manière non linéaire aux échelles les plus fines. Une meilleure compréhension de cette hiérarchie dans la génération des événements extrêmes méditerranéens est nécessaire afin de mieux évaluer leur prévisibilité et de progresser dans leur prévision. Par ailleurs, la forte influence topographique du bassin nécessite le développement d’approches intégrées par régionalisation pour discerner les mécanismes de la réponse climatique de la Méditerranée au réchauffement global.

Méthodologie

Actuellement, la représentation du climat global est menée à l’aide d’outils de modélisation de grande échelle, dont les mailles sont de l’ordre de 100 kilomètres. Leur résolution est cependant insuffisante pour reproduire les phénomènes dont l’échelle approche celle de l’homme comme ceux qui touchent le bassin Méditerranéen. L’exploration du climat de cette région va donc nécessiter un important travail préalable : le développement d’une plateforme de modélisation régionale couplée permettant de quantifier la réponse régionale du système Terre à un forçage de grande échelle.

Volet 1 : Développement de la plate-forme de modélisation régionale couplée (MORCE)

Le développement de la plate-forme consiste à coupler les modèles régionaux entre eux, puis à les forcer par les résultats issus des modèles globaux dont certains sont eux-mêmes couplés.


Volet 2 : Etude des mécanismes aux interfaces du climat régional méditerranéen présent à l’aide de la plate-forme de modélisation

Interactions atmosphère-continent et océan-atmosphère

Le cycle de l’eau dans le bassin Méditerranéen est particulièrement complexe : le bilan d’eau (évaporation-précipitation-ruissellement) à l’échelle du bassin est négatif et uniquement compensé par les apports d’eaux de l’Océan Atlantique, les ressources continentales en eau sont critiques dans la plupart des régions du pourtour méditerranéen avec d’importantes vagues de sécheresse, et les épisodes de précipitations intenses réguliers sont sources de dégâts importants durant la période automne-hiver. Les phénomènes d’échelle régionale (de quelques kilomètres à quelques centaines de kilomètres) jouent un rôle prépondérant dans les différents aspects du cycle de l’eau méditerranéen. Pour mieux les caractériser, les chercheurs prévoient d’étudier d’une part les sécheresses et leur propagation en fonction des états de surface, et d’autre part les flux d’évaporation air/mer et leurs impacts sur la formation de nébulosité et de précipitations et sur la circulation thermohaline de la Méditerranée.

Composition chimique de l’atmosphère et impacts sur la végétation

Les périodes caniculaires que nous rencontrons ces dernières années entraînent un assèchement du sol pouvant affecter les processus de production et de perte des espèces traces (gaz et particules). En effet, la nature de la végétation en est affectée ainsi que son efficacité à absorber les gaz par dépôt sec. Ainsi, plus la période caniculaire est intense, plus la photochimie est active. Lorsque la température augmente, la concentration en ozone dans la troposphère (où il est toxique pour l'homme) s'accroît, alors que son dépôt est réduit par l'assèchement des sols. Dans cette phase du projet, il s’agira de déterminer si cette rétroaction peut devenir une nouvelle "source" majeure de concentration d'ozone dans la couche limite et, si oui, à quantifier la part relative de ce phénomène par rapport à l'ensemble des processus de pollution.

Etude des incertitudes de la plate-forme MORCE

L’évaluation des incertitudes liées à la modélisation régionale (forçage grande échelle, diffusion numérique de la plateforme régionale,…) sera entreprise par la comparaison des résultats de la plateforme MORCE aux nombreux jeux de données disponibles à l’IPSL (satellites, données in situ, données de campagnes,…). Ce travail devrait également permettre d’analyser l’apport des simulations couplées par rapport aux simulations forcées.


Volet 3 : Etude de la sensibilité du climat régional méditerranéen au réchauffement global à l'aide de la plate-forme de modélisation

• Caractérisation du climat sur la région Atlantique/Méditerrannée et étude de la variabilité des régimes de temps de grande échelle, dans le contexte d’un réchauffement global
• Etude de la variabilité du cycle de l’eau et de la composition chimique régionale dans un contexte de changement global


Volet 4 : Mise à disposition de la plate-forme MORCE pour une utilisation via d’autres interfaces Web