e-Lettre N°1 – Sensibilité climatique plus élevée dans l’IPSL-CM6A-LR que dans l’IPSL-CM5A-LR

e-Lettre Climeri-France N°1 - Novembre 2020

CMIP6 : Premières réponses aux questions identifiées lors de l'atelier CMIP6, Bordeaux - mai 2019

Sensibilité climatique plus élevée dans l'IPSL-CM6A-LR que dans l'IPSL-CM5A-LR

Diagrammes à l'appui de notre analyse de la sensibilité climatique (ECS) du modèle. (a) Diagramme à barres montrant les contributions relatives (en K) à l'ECS de l'ajustement stratosphérique, des ajustements rapides troposphériques, du taux de recouvrement combiné et de la vapeur d'eau (LR+WV), de l'albédo de surface et des rétroactions nuageuses pour les modèles IPSL-CM5A-LR et IPSL-CM6A-LR. Le terme résiduel est dû à des non-linéarités dans les termes de rétroaction. (b) Anomalies de l'humidité relative tropicale en fonction de la pression atmosphérique (hPa) et du régime de circulation, diagnostiquées par la vitesse de la pression verticale, ω500 en hPa jour-1. (c) Distribution de la rétroaction nette des nuages (en W m-2 K-1) pour IPSL-CM6A-LR. (d) Réaction nette des nuages tropicaux (en W m-2 K-1) en fonction du régime de circulation tel que diagnostiqué par la vitesse de la pression verticale, ω500 en hPa jour-1. Les deux derniers diagnostics sont calculés sur l'océan tropical (30°N à 30°S).

La sensibilité climatique augmente de 4,0 à 4,5 K entre IPSL-CM5A-LR et IPSL-CM6A-LR. Nous calculons la sensibilité climatique (ECS) à partir des anomalies radiatives et de température en utilisant 150 ans de l'expérience abrupt 4xCO2, à la manière de Gregory (2004). Les principaux facteurs de cette plus grande sensibilité climatique dans l'IPSL-CM6A-LR sont des ajustements troposphériques rapides au CO2 plus positifs et une rétroaction du lapse rate et de la vapeur d'eau plus forte (Fig. 1a). La rétroaction plus forte de la vapeur d'eau résulte principalement de fortes tendances à l'humidification dans les régimes de faible ascendance autour de 500 hPa (Fig. 1c), où les anomalies de l'humidité relative atteignent jusqu'à 15 %. Il a toutefois été démontré que le modèle IPSL-CM6A-LR est trop humide dans l'atmosphère tropicale par rapport aux données ERA-Interim (Boucher et al., 2020, Fig. 4).

La rétroaction nette des nuages, en revanche, est moins positive dans CM6A que dans la version précédente du modèle. La compensation des rétroactions positives et négatives dans les tropiques donne lieu à une rétroaction nuageuse tropicale moins positive (Fig. 1b, rétroaction nuageuse calculée à partir de la méthode des noyaux). Pour interpréter la discontinuité spatiale entre les régions de rétroactions nuageuses positives et négatives, nous projetons la rétroaction nuageuse nette dans la base ω500, de manière analogue à ce qui a été fait pour les anomalies d'humidité relative (Bony et al., 2004). Sur la base de la décomposition, les régions de rétroaction nuageuse positive peuvent être liées à des régimes de faible ascendance [-20, 0 hPa/jour] et à des régimes de subsidence modérée à forte [25, 100 hPa/jour] (Fig. 1d). En revanche, les rétroactions nuageuses nettes négatives se produisent dans les régimes de convection profonde et dans une partie des régimes de faible subsidence. La distribution du facteur de rétroaction des nuages confirme que des valeurs positives sont trouvées dans les régions de subsidence à grande échelle, qui couvrent de grandes parties de l'océan tropical et sont associées aux nuages de la couche limite marine tels que le stratocumulus et les cumulus peu profonds (e.g. Bony et Dufresne, 2005). En revanche, des valeurs négatives de rétroaction des nuages se produisent dans les régions de convection profonde, comme la Western Pacific Warm Pool. Une rétroaction négative se produit également au-dessus de l'océan Austral, qui pourrait résulter de changements de phase ou de changements thermodynamiques des nuages avec le réchauffement (e.g. Ceppi et al, 2016). Ce schéma de rétroaction nuageuse pourrait être lié à ce qu'on appelle le ‘SST pattern effect’ (e.g. Zhou et al, 2016, Dong et al, 2019) et mérite une étude plus approfondie.

Rédactrice : A. L. Albright

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