e-Lettre N°1 – Variabilité multi-décennale : Le défi lancé par la variabilité centennale à multi-centennale des modèles climatiques

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

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

Variabilité multi-décennale : Le défi lancé par la variabilité centennale à multi-centennale des modèles climatiques

Illustration de la variabilité centennale à multi-centennale d’origine interne dans une simulation préindustrielle de 2000 ans de IPSL-CM6A-LR (haut) et CNRM-CM-6-1 (bas). (Couleur) Indice de la variabilité multi-décennale Atlantique (AMV), en K. L’AMV est définie ici comme la moyenne annuelle de SST entre 0 et 60°N dans l’Atlantique. (Noir) Intensité de la circulation de retournement Atlantique à 35°N, en Sv (millions m3/s). (Vert) Surface de la banquise dans l’hémisphère Nord, en millions de km2.

Une des caractéristiques émergentes des versions CMIP6 des modèles de climat de l’IPSL et du CNRM est la présence d’une forte variabilité centennale à multi-centennale dans l’Atlantique Nord (voir la figure). Cette variabilité, d’origine interne ou spontanée, a une signature sur l’ensemble de l’hémisphère Nord et contrôle une fraction importante de la variance de la température globale.

Pourquoi une telle variabilité représente-t-elle un défi pour la communauté ? Sur la période instrumentale, de 1850 à aujourd’hui, elle pose des questions en termes de détection - attribution du réchauffement climatique observé, en particulier aux échelles régionales (Atlantique et continents adjacents), le niveau de variabilité interne étant de facto élevé en comparaison à la réponse forcée estimée par les deux modèles. De plus, la période instrumentale est insuffisante pour juger du réalisme de cette variabilité multi-centennale. Seules les reconstructions paléo-climatiques peuvent permettre de conclure sur cette question, mais elles nécessitent d’être en nombre suffisant pour que leur signal climatique soit robuste.

Cette variabilité est forte au regard de l’ensemble des simulations produites dans le cadre de CMIP6 et il est perturbant que cette variabilité soit présente dans les deux modèles français, qui par ailleurs partagent le même code de modèle océanique. Des études en cours au LOCEAN montrent que, pour IPSL-CM6A-LR, cette variabilité est induite par des anomalies de salinité dans l’Atlantique Nord. Ces anomalies sont initialement générées via un stockage lent d’eau douce en sub-surface dans l’Arctique lorsque l’AMOC est intense, et lorsque la banquise Arctique est peu étendue. Quand la quantité d’eau douce dans l’Arctique atteint un seuil, celle-ci, soudainement, se déverse dans l’Atlantique Nord induisant un changement de la position et de l’intensité des courants océaniques principaux contrôlant les transports de chaleur méridiens affectant ainsi l’ensemble de l’équilibre énergétique planétaire et donc la température globale. Ces changements entraînent en retour un affaiblissement de l’AMOC et engendrent la phase opposée de la variabilité.

De tels échanges entre Arctique et Atlantique sont-ils réalistes ? Une telle variabilité a-t-elle déjà été observée dans les enregistrements paléoclimatiques ? Ces mécanismes sont-ils également à l’œuvre dans CNRM-CM6 et les autres modèles de climat utilisant NEMO-ORCA1 et si oui pourquoi ? Ces questions sont l’objet de plusieurs recherches en cours.

Rédacteurs : G. Gastineau, C. Cassou, J. Mignot et D. Swingedouw

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