Aperçu du CMIP6 et des profils socioéconomiques partagés
Sur cette page
- Le Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP) et le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)
- Phase 6 du Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6)
- Profils socioéconomiques partagés (SSP)
- CMIP5 par rapport à CMIP6
- Références
Le Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP) et le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)
Il existe actuellement des douzaines d’institutions de modélisation climatique dans le monde, chacune produisant son propre modèle climatique. Des modèles climatiques individuels sont élaborés et améliorés au fil des décennies à mesure que l’équipe de scientifiques de chaque organisation tente de reproduire les processus climatiques mondiaux avec le plus de précision possible. Certains centres de modélisation se concentrent un peu plus sur certains processus ou certaines régions (comme la variabilité tropicale et les moussons, ou le climat polaire et la glace de mer), et leurs résultats, publiés dans la documentation scientifique, éclairent tous les groupes de modélisation.
Tous les cinq à sept ans, la communauté internationale de modélisation climatique se réunit pour utiliser les dernières versions de ses modèles climatiques dans une série coordonnée de simulations de modèles. Le résultat de cette comparaison est que la communauté des climatologues peut évaluer la performance des modèles par rapport aux versions précédentes des modèles et à d’autres nouveaux modèles. De plus, l’ensemble des résultats du modèle qui en résulte appuie un vaste éventail d’études et de programmes sur les répercussions des changements climatiques et l’adaptation à ceux-ci, ainsi que sur l’éducation et la sensibilisation du public. Un ensemble de modèles suivant un cadre expérimental normalisé permet aux scientifiques de calculer des statistiques d’ensemble (p. ex., des moyennes) pour la totalité des modèles. Cela mène à des projections plus solides que celles produites par n’importe quel modèle individuel, et permet également de quantifier la confiance ou l’incertitude dans ces projections. Cette collaboration mondiale très réussie est connue sous le nom de Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP).
Les résultats d’un CMIP, y compris les constatations présentées, publiées et examinées par les pairs des groupes participants et les scientifiques, contribuent aux évaluations et aux rapports produits par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Le GIEC est l’organisme intergouvernemental des Nations Unies (ONU) chargé d’évaluer régulièrement les données scientifiques liées à l’évolution du climat de la Terre et de déterminer l’état des connaissances sur les changements climatiques. Il ne mène pas ses propres recherches, mais des scientifiques du monde entier font des évaluations exhaustives de la documentation scientifique examinée par des pairs publiée chaque année. Par conséquent, les rapports d’évaluation du GIEC, les rapports les plus importants et les plus exhaustifs produits par le GIEC, font largement appel au vaste corpus de recherche et aux données de modèle les plus récentes produites par un CMIP.
Phase 6 du Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6)
La sixième phase du Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6) a été organisée par le Programme mondial de recherche sur le climat (PMRC).Reference1 Le PMRC coordonne les efforts des partenaires et des groupes de modélisation participant au CMIP. Avec le temps, à mesure que la participation au CMIP augmentait et que le nombre et la complexité des modèles climatiques augmentaient, le besoin d’expériences de plus en plus détaillées et organisées a fait en sorte que le CMIP est devenu un cadre intégré au sein duquel un certain nombre de projets d’intercomparaison de modèles (PCM) individuels sont organisés. Les PCM sont des ensembles d’expériences et de simulations conçus pour mettre à l’essai et comparer des aspects particuliers des modèles climatiques. Chaque PCM individuel établit un plan expérimental visant à améliorer la compréhension des éléments suivants :
- les processus physiques importants du système climatique ;
- la réponse du système climatique aux facteurs externes (comme l’augmentation des gaz à effet de serre).
Le CMIP6 comprend 23 PCM individuels. Les simulations futures des changements climatiques sont coordonnées au sein du « ScenarioMIP » pour lequel environ 30 modèles climatiques ont fourni des résultats.Reference5 En outre, les expériences de diagnostic, d’évaluation et de caractérisation de Klima (DECK) sont au cœur du CMIP6, car elles impliquent les simulations passées (de 1850 à aujourd’hui) qui permettent d’évaluer la simulation du climat passé par le modèle. Bien que les PCM se voient accorder la priorité par le CMIP et que les organisations peuvent participer au nombre qu’elles souhaitent, les expériences DECK sont obligatoires pour que n’importe quel modèle entre dans le CMIP. Le schéma ci-dessous illustre la nature complexe et interconnectée du CMIP6.
Description longue
La figure 1 décrit l’organisation expérimentale du CMIP6 comme une série d’anneaux concentriques étiquetés. Les anneaux central et intérieur sont respectivement les expériences DECK et les simulations historiques du CMIP6 mentionnées précédemment, et démontrent la nature fondamentale de ces expériences dans le cadre du CMIP6. L’anneau suivant décrit l’accent mis par le CMIP6 sur la structure et les mécanismes communs pour les sorties de modèles et les ensembles produits pour le CMIP6 : normes communes, coordination, infrastructure et documentation. L’anneau suivant est étiqueté avec une série de sujets qui renvoient aux trois grandes questions auxquelles les expériences du CMIP6 visent à répondre dans le cadre des grands défis scientifiques du PMRC :
- Comment le système terrestre réagit-il au forçage?
- Quelles sont les origines et les conséquences des biais systématiques des modèles?
- Comment pouvons-nous évaluer les changements climatiques futurs compte tenu de la variabilité interne du climat, de la prévisibilité et des incertitudes des scénarios?
Profils socioéconomiques partagés (SSP)
La dernière version des scénarios, utilisée pour le CMIP6 (2016-2021) et le sixième Rapport d’évaluation du GIEC (2021) (en anglais seulement), est les profils socioéconomiques partagés (SSP).Reference3 Les scénarios des SSP sont les plus complexes créés à ce jour et vont de mesures d’atténuation très ambitieuses à la croissance continue des émissions. Le scénario d’atténuation le plus ambitieux a été spécifiquement conçu pour s’aligner sur la limite inférieure de l’objectif de température mondiale de l’Accord de Paris, qui consiste à maintenir l’augmentation de la température mondiale bien en deçà de 2°C au-dessus des niveaux préindustriels, et la poursuite des efforts pour limiter l’augmentation à 1,5°C. Les scénarios des SSP combinent des éléments des scénarios de rechange sur la façon dont le monde pourrait évoluer (les SSP) et des versions précédentes des scénarios, les Profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP), qui décrivent les trajectoires du changement dans les émissions de gaz à effet de serre et les aérosols. Les SSP représentent des scénarios de rechange sur la façon dont le monde pourrait évoluer au cours du siècle à venir en l’absence d’une politique climatique (voir le tableau 1 ci dessous). Les SSP décrivent des récits plausibles du développement de la société mondiale à l’avenir, sans tenir compte du changement climatique ni des mesures d’atténuation ou d’adaptation. Ainsi, bien qu’ils ne quantifient pas à eux seuls une dimension d’adaptation ou d’atténuation, ils reflètent la difficulté et les succès ou défis associés à la mise en œuvre de stratégies d’atténuation ou d’adaptation basées sur des caractéristiques sociétales telles que la taille de la population, l’étendue de la collaboration régionale, les développements technologiques, etc. Cinq SSP ont été créés, avec des hypothèses variables sur les activités humaines, notamment la population, l’éducation, l’urbanisation, le produit intérieur brut (PIB), la croissance économique, le taux des progrès technologiques, les émissions de gaz à effet de serre et d’aérosols, l’offre et la demande d’énergie, les changements dans l’utilisation des terres, etc. Les SSP ont été conçus pour fonctionner en combinaison avec une version mise à jour des RCP.Reference6 Les nouveaux RCP définissent les forçages radiatifs (le changement de la différence entre le rayonnement solaire entrant du Soleil, et l’énergie sortante renvoyée dans l’espace par la Terre) stabilisés à la fin du siècle et, par conséquent, le niveau de politique sur les changements climatiques requis pour qu’un SSP particulier atteigne ledit forçage.
Les SSP sont étiquetés SSP1 à SSP5. Le tableau suivant donne un aperçu de chacun des cinq scénarios narratifs.Reference6
Tableau 1. Aperçu des scénarios des SSP.Reference6
SSP1 |
Durabilité – Emprunter la route verte (faibles défis en matière d’atténuation et d’adaptation)
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SSP2 |
Milieu de la route - (défis moyens en matière d’atténuation et d’adaptation)
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SSP3 |
Rivalité régionale – Une route rocailleuse (grands défis en matière d’atténuation et d’adaptation)
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SSP4 |
Inégalité – Une route divisée (faibles défis d’atténuation, grands défis d’adaptation)
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SSP5 |
Développement à base de combustibles fossiles – Prendre la route (grands défis en matière d’atténuation, faibles défis en matière d’adaptation)
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Chaque SSP génère une projection future correspondante des émissions de gaz à effet de serre et des changements dans l’utilisation des terres selon le scénario de référence du SSP. Comme il a été mentionné précédemment, les SSP ont été conçus pour fonctionner en combinaison avec une nouvelle version améliorée des RCP. De cette façon, différents avenirs de la politique climatique peuvent être superposés aux SSP pour représenter l’influence des différents choix de politique climatique (p. ex., la transition des combustibles fossiles à l’énergie renouvelable) et la facilité ou la difficulté d’atteindre l’objectif de forçage radiatif de fin de siècle précisé par un RCP. Les différents scénarios stratégiques mènent à différents niveaux de forçage radiatif (une évaluation de la mesure dans laquelle les gaz à effet de serre dans l’atmosphère réchauffent ou refroidissent le climat, mesurée en watts par mètre carré [W/m2]) d’ici l’an 2100 et varient de 1,9 à 8,5 W/m2 avec des valeurs plus élevées représentant des effets de réchauffement climatique plus forts. Les valeurs de forçage particulières ont été choisies pour permettre une comparaison facile des nouveaux scénarios aux RCP utilisés dans le CMIP5 et le cinquième Rapport d’évaluation du GIEC. Les combinaisons possibles de SSP et de scénarios de forçage ne sont pas toutes viables et, par conséquent, certaines ne comportent pas de simulation. Par exemple, le SSP5, qui accorde la priorité au développement des combustibles fossiles, établissant ainsi un monde à émissions élevées, est incompatible avec un scénario de forçage faible (p. ex., 1,9 W/m2), qui nécessiterait une politique climatique plus stricte et de fortes mesures d’atténuation, et donc de faibles émissions de gaz à effet de serre.
La figure 2 montre les combinaisons possibles, ainsi que les RCP correspondants. Le nombre élevé de scénarios possibles, représentés sous forme de boîtes de n’importe quelle couleur, a amené le ScenarioMIP à attribuer des niveaux de priorité à certains scénarios pour les organisations de modélisation. Quatre scénarios ont été désignés comme des scénarios de « niveau 1 » (en bleu) et considérés comme la priorité absolue dans le plan expérimental du ScenarioMIP. Ces scénarios de niveau 1 couvrent un large éventail d’incertitudes dans les voies de forçage socio-économique et climatique à venir et servent de bonnes comparaisons avec les scénarios RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 et RCP8.5 utilisés pour le CMIP5. Les scénarios de « niveau 2 » (en jaune) comprennent d’autres scénarios d’intérêt pour les centres de modélisation afin d’examiner si les ressources le permettent.
Les deux figures suivantes fournissent des visualisations pour démontrer comment les SSP de référence diffèrent sur le plan des caractéristiques socioéconomiques (figure 3) and greenhouse gas et des émissions de gaz à effet de serre et de l’utilisation des terres (figure 4).
Description longue
La figure 2 est une matrice qui décrit toutes les combinaisons possibles de SSP et de forçage radiatif, avec un code de couleurs pour montrer la priorité de chaque scénario. Les scénarios de niveau 1, ou de première priorité, sont SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, et SSP5-8.5. Trois des quatre scénarios de niveau 1 sont des versions mises à jour des scénarios des RCP du CMIP5 précédents (RCP2.6, RCP4.5 et RCP8.5) afin de faciliter la comparaison entre les projections du CMIP5 et du CMIP6. Les scénarios de niveau 2 sont SSP1-1.9, SSP4-6.0, SSP4-3.4 et SSP5-3.4. Toutes les autres combinaisons de SSP et de forçage radiatif ne sont pas viables ou ne sont pas désignées comme prioritaires par ScenarioMIP, et ne sont donc pas incluses.
CMIP5 par rapport à CMIP6
Le premier volume du sixième Rapport d’évaluation (Groupe de travail I : Les éléments scientifiques) fournit une comparaison détaillée des résultats du CMIP5 et du CMIP6 et fournit des projections à partir des deux.Reference2Reference3Reference8 Dans l’ensemble, bien qu’il y ait eu une certaine amélioration dans la génération de modèles du CMIP6, les résultats du CMIP5 et du CMIP6 sont généralement comparables.
Une différence notable entre les modèles du CMIP5 et du CMIP6 est leur sensibilité climatique – il s’agit d’une mesure des changements de température moyenne mondiale en réponse à un changement particulier de la concentration de CO2. Il existe deux mesures standard de la sensibilité climatique : la sensibilité climatique à l’équilibre (SCE), qui est le changement de température suivant un doublement instantané du CO2 atmosphérique, et la réponse climatique transitoire (RCT)), qui est le changement de température quand le CO2 atmosphérique a doublé dans une situation idéalisée où le CO2 augmente de 1 % par année. Bien qu’il subsiste une incertitude considérable quant à ces valeurs [à mettre à jour une fois que la plage évaluée du sixième Rapport d’évaluation du GIEC sera disponible], il est évident que la valeur moyenne multimodèle pour la SCE et la RCT est légèrement plus élevée dans les modèles du CMIP6 que dans les modèles du CMIP5, mais avec un éventail plus vaste dans le CMIP6.Reference4 Cela signifie que pour une augmentation donnée du CO2, les modèles du CMIP6 simuleront un changement climatique légèrement plus important que les modèles du CMIP5. Il convient de mentionner que nous ne pouvons pas observer directement la sensibilité climatique et que, par conséquent, nous ne pouvons pas dire avec certitude quels résultats du modèle sont les plus proches de la valeur « exacte » ; toutefois, les rapports d’évaluation du GIEC combinent diverses sources de données indirectes pour produire une plage évaluée (voir la figure 5). Dans le cas de la RCT, la dernière plage évaluée du sixième Rapport d’évaluation est de 1,4 à 2,2°C (ce serait la barre rouge pour le sixième Rapport d’évaluation/le CMIP6 dans la figure 5) et la plage probable pour la SCE est de 2,5 à 4°C (ce serait la barre bleue pour le sixième Rapport d’évaluation/le CMIP6 dans la figure 5).
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