La documentation technique des ensembles multimodèles du CMIP6

Il s’agit de la documentation technique pour les ensembles multimodèles de la phase 6 du Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6) de modèles climatiques mondiaux (MCM) fournis sur le site Web Données et scénarios climatiques canadiens. La documentation fournit une description des ensembles de données d’ensembles multimodèles du CMIP6, la méthodologie d’ensemble et une liste des modèles inclus dans les ensembles.

Sur cette page

• Aperçu
• Données et traitement
• Téléchargement de données et interpolation
• Programmes et langues
• Calcul des anomalies
• Statistiques d’ensemble
• Seuils pour les variables liées à la glace de mer
• Ensembles de données quadrillées mondiales
• Ensembles de données tabulaires
• Ensembles de données de cartographie et diagrammes
• Ensembles de données de séries chronologiques et graphiques
• Liste des modèles d’ensembles
• Licence de données

Aperçu

Les projections climatiques varient entre les MCM en raison des différences dans la représentation et l’approximation des systèmes et des processus terrestres, ainsi que de la variabilité naturelle et de l’incertitude concernant les futurs facteurs climatiques. Par conséquent, il est pratique courante d’utiliser un ensemble multimodèles, ou une moyenne de nombreux MCM, plutôt que d’utiliser un seul MCM de façon isolée. À cette fin, le site Données et scénarios climatiques canadiens (DSCC) comporte des ensembles multimodèles nationaux et mondiaux pour une série de variables, de scénarios, de périodes futures et de centiles.

Quatre types de produits sont fournis sur le site Données et scénarios climatiques canadiens en fonction des ensembles multimodèles de MCM du CMIP6 replacés sur une grille commune de 1x1 degré : les ensembles de données et les graphiques de séries chronologiques, les cartes et les ensembles de données connexes, les ensembles de données tabulaires et les ensembles de données quadrillées mondiales. Les résultats sont disponibles pour quatre périodes futures, et jusqu’à cinq centiles et six voies socio-économiques partagées (SSP) de la distribution de l’ensemble CMIP6 (voir le tableau 1 pour plus de détails). Les changements prévus sont exprimés sous forme d’anomalies selon une période de référence historique de 1995 à 2014. Veuillez consulter le tableau 1 pour une description des principales caractéristiques de chaque produit.

Données et traitement

Les ensembles multimodèles de la CMIP6 ont été produits par étapes. La première a compris les variables de température et de précipitations. À la deuxième, on a ajouté la vitesse du vent près de la surface et l’épaisseur de la neige, et à la troisième, la concentration et l’épaisseur de la glace de mer. Les techniques de traitement différaient selon l’étape ou la variable (voir ci-dessous pour en savoir plus). D’autres variables pourraient être ajoutées à l’avenir.

Téléchargement de données et interpolation

Les ensembles de données mensuels des MCM de la CMIP6 ont été téléchargés à partir de la base de données en ligne de l’Earth System Grid Federation (ESGF) en format NetCDF.

On a interpolé chaque simulation de modèle sur une grille mondiale commune de 1 x 1 degré avant tout traitement ou analyse. On a remaillé les données de température et de précipitations à l’aide de la fonction d’interpolation bilinéaire (« remapbil ») de Climate Data Operators (CDO), version 1.9.3, et les données de vitesse du vent près de la surface et d’épaisseur de neige à l’aide de la trousse Python Iris, version 3.1.0, et du programme de remaillage par interpolation par le plus proche voisin (programme « nearest »). Il a fallu utiliser la fonction de nouveau report employant le plus proche voisin (« remapnn ») de CDO (version 2.0.5) pour interpoler les grilles natives plus complexes des variables liées à la glace de mer. Consultez le tableau 2 pour voir une liste des modèles compris.

Programmes et langues

Les variables de température, de précipitations, de concentration de la glace de mer et d’épaisseur de la glace de mer ont été traitées dans CDO pour calculer les statistiques d’ensembles multimodèles de la CMIP6 (fonctions « ensmean » ou « enspctl »), les périodes (fonctions « timmean », « selyear » et « yearmean ») et les anomalies. La température et les précipitations ont été traitées en R, version 4.1.0, pour produire les séries chronologiques et les diagrammes cartographiques ainsi que les données tabulaires, tandis que les variables liées à la glace de mer ont été traitées en Python, version 3.10.4.

L’ajout de nouvelles variables (vitesse du vent près de la surface, concentration et épaisseur de la glace marine et épaisseur de la neige) a permis de mettre à jour les technologies utilisées dans le traitement de l’ensemble CMIP6. Si les programmes et les systèmes de calcul ont été modernisés, la méthodologie est restée la même pour toutes les variables. La version 2.5.0 de l’outil ESMValTool a été utilisée pour reporter les variables supplémentaires CMIP6 (préprocesseurs : « regrid ») et calculer les statistiques de l’ensemble multimodèles (préprocesseurs : « multi_model_statistics »), les périodes (préprocesseur : « seasonal statistics » ou « annual_statistics ») et les anomalies. La version 3.10.4 de Python a été utilisée pour produire les séries chronologiques et les diagrammes ainsi que les données tabulaires. Il convient de remarquer que les extensions de l’ensemble d’origine de données sur les températures et les précipitations (les centiles des données tabulaires et des ensembles de données quadrillées) ont utilisé la nouvelle méthodologie.

Le nombre de modèles dans chaque ensemble diffère selon la disponibilité du modèle pour chaque SSP et variable. Voir le tableau 2 pour plus de détails. Tous les scripts ont été exécutés sur un système Unix dans un environnement Bourne-again shell (bash). Un seul membre de la réalisation de chaque modèle a été inclus dans les ensembles multimodèles, donnant à chaque modèle un poids égal.

Calcul des anomalies

Les changements climatiques prévus sont présentés comme des anomalies selon une période de référence historique de 1995 à 2014 pour tous les ensembles de données et produits d’anomalies. Les anomalies (n) sont calculées en soustrayant la moyenne sur la période de référence historique (μ) des valeurs initiales au moment d’intérêt (x) à l’aide de l’expression suivante :

$n_i=x_i-{\mu }_{\mathrm{1995-2014}}$

Les anomalies projetées (n) pour une période future sont calculées en soustrayant la moyenne de la période de référence historique (μ) de la moyenne des valeurs projetées de la période future (x) à l’aide de l’expression suivante :

$n_{\mathrm{2081-2100}}=x_{\mathrm{2081-2100}}-{\mu }_{\mathrm{1995-2014}}$

Statistiques d’ensemble

Les statistiques d’ensemble, plus particulièrement les 5^e, 25^e, 50^e (médiane), 75^e et 95^e centiles, sont fournies en tant que mesures statistiques pour montrer une partie de la plage d’incertitude dans les projections de modèle.

Seuils pour les variables liées à la glace de mer

On a établi des seuils sous lesquels l’océan est considéré comme libre de glace pour les périodes historiques des variables liées à la glace de mer de la CMIP6 aux fins des calculs d’anomalies. Cette mesure vise à ce que les changements prévus de la glace de mer ne soient pas faussés par les mailles comportant des valeurs historiquement basses. Ces mailles peuvent contenir de la glace qui n’est pas entièrement formée (épaisseur de la glace de mer) ou qui n’est pas reliée à une plus grande masse de glace, ce que l’on appelle plus précisément un floe (concentration de la glace de mer).

Dans le cas des anomalies de la concentration de glace de mer, si la concentration au cours de la période historique était égale ou inférieure à 15 %, la valeur a été convertie en une valeur manquante, de sorte qu’une faible couverture constitue la pleine mer. Dans le cas des anomalies de l’épaisseur de glace de mer, les valeurs de la période historique situées entre 0 et 0,1 m ont été converties en valeurs manquantes, puisque les valeurs inférieures à 10 cm sont considérées comme indiquant de la « nouvelle glace ».

Ensembles de données quadrillées mondiales

Les ensembles de données quadrillées pour la température, les précipitations, la vitesse du vent près de la surface, la concentration de glace de mer, l’épaisseur de la glace marine et l’épaisseur de la neige mondiales sont disponibles à une échelle temporelle mensuelle sous forme de valeurs brutes (réelles) pour les ensembles multimodèles et pour les modèles individuels du CMIP6 utilisés pour créer les ensembles. Des simulations historiques (1850-2014) et des projections de modèles pour les six SSP (2015-2100) [lorsqu’elles sont disponibles] peuvent être téléchargées sur la grille mondiale commune de 1 x 1 degré. Voir le tableau 1 pour plus de détails sur le produit et le tableau 2 pour la liste des modèles d’ensembles.

Ensembles de données tabulaires

Des ensembles de données tabulaires sur les futurs changements prévus de la température, les précipitation et l’épaisseur de la neige sont disponibles pour le Canada et les provinces et territoires canadiens à des échelles annuelles et saisonnières. Les données tabulaires sont calculées à l’aide de moyennes des superficies fondées sur une grille commune de 1 x 1 degré. Voir le tableau 1 pour plus de détails sur le produit et le tableau 2 pour la liste des modèles d’ensembles.

Ensembles de données de cartographie et diagrammes

Des cartes nationales des changements prévus de la température, les précipitations, la vitesse du vent près de la surface, la concentration de glace de mer, l’épaisseur de la glace marine et l’épaisseur de la neige sont disponibles à des échelles annuelles et saisonnières. Les ensembles de données d’anomalies connexes (mondiales) sont également disponibles pour téléchargement. Voir le tableau 1 pour plus de détails sur le produit et le tableau 2 pour la liste des modèles d’ensembles.

Ensembles de données de séries chronologiques et graphiques

Des séries chronologiques sont disponibles pour le Canada à des échelles annuelles et saisonnières. La moyenne de superficie des séries chronologique a été calculée sur la grille commune de 1x1 degré. Les graphiques de séries chronologiques présentent la gamme des simulations de modèle (c.-à-d. l’étalement du modèle) qui s’étendent de la période historique (de 1900 à 2014) aux changements futurs prévus (de 2015 à 2100) pour les six SSP. Voir le tableau 1 pour plus de détails sur les produits. Les graphiques de séries chronologiques comprennent également des diagrammes en boîtes qui montrent les 25^e, 50^e (médiane) et 75^e centiles de la distribution du modèle de 2081 à 2100 pour chaque SSP. Les ensembles de données de séries chronologiques mondiales de la moyenne de l’ensemble multimodèles sont également disponibles pour téléchargement. Voir le tableau 2 pour la liste des modèles d’ensembles.

Liste des modèles d’ensembles

Licence de données

Licence du gouvernement ouvert – Canada (https://ouvert.canada.ca/fr/licence-du-gouvernement-ouvert-canada)

Les ensembles de données de modèles individuels et tous les produits dérivés connexes, y compris les ensembles multimodèles, sont assujettis aux conditions d’utilisation de l’organisation source.