MF-RDD 7 - Météo

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L’ADAPTATION AU CHANGEMENT
CLIMATIQUE
En appui de la définition des politiques d’adaptation des territoires
et de préservation de la biodiversité, dans le contexte du changement
climatique, Météo-France conçoit, réalise et diffuse régulièrement des
scénarios climatiques régionalisés.
Il s’agit en particulier de répondre aux sollicitations de l’État et des
collectivités territoriales qui doivent, dans le cadre du Grenelle de
l’environnement, établir des schémas régionaux du climat, de l’air et
de l’énergie. L’établissement réalise également des études pour mieux cerner
les impacts du changement climatique dans des domaines aussi variés que
l’hydrologie et la gestion des ressources en eau, l’enneigement et les risques
d’avalanche, l’agriculture, la biodiversité ou les écosystèmes sensibles.
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PRODUIRE ET DIFFUSER LES
INFORMATIONS SUR LE CLIMAT FUTUR
• Mettre à disposition les simulations climatiques
• Prévisibilité aux échelles saisonnières et décennales
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our réduire les incertitudes sur les
projections climatiques et améliorer
l’analyse de l’impact des changements
à l’échelle des territoires, Météo-France réalise régulièrement des scénarios climatiques
régionalisés.
Les simulations sont effectuées à l’aide de
la version étirée du modèle Arpège -Climat,
qui atteint la résolution de 50 km sur les
zones étudiées, et du modèle sur domaine
limité Aladin-Climat, qui atteint une résolution de 25 km. Les conditions aux limites
Changement de climat régional : l’approche probabiliste du projet Ensembles
Une des originalités du projet européen
Ensembles, qui s’est achevé en 2009, est la
production de lois de probabilité permettant de
mieux cerner l’intervalle de confiance des
paramètres du climat de l’Europe à l’échéance
2021-2050.
Quatorze modèles régionaux, dont le modèle
Aladin-Climat de Météo-France, ont été utilisés
pour fournir une population de scénarios
possibles avec une résolution de 25 km.
Certains modèles régionaux ont été pilotés par
plusieurs modèles globaux, ce qui porte à dixsept le nombre d’expériences disponibles.
Contrairement au précédent projet européen
Prudence, il a été décidé d’attribuer à chaque
modèle un poids différent dans le résultat final.
Pour cela, les modèles régionaux ont d’abord été
pilotés par des observations sur la période 19612000. Pour six types de diagnostics, chaque
modèle a alors reçu une note mesurant son
degré de réalisme dans la reproduction des
observations.
Chaque expérience a ainsi pu se voir attribuer
une probabilité proportionnelle au poids du
Densité de probabilité d'évolution du couple températureprécipitation, entre la période 1961-1990 et 2021-2050, à Paris en été
(à gauche) et en hiver (à droite). La probabilité tient compte à la fois
de l’incertitude propre à chaque modèle et de l’incertitude dans le
choix d’un modèle parmi la base Ensembles.
modèle régional utilisé. Une loi de probabilité pour la réponse
du changement climatique a ensuite été constituée en tenant
compte de trois facteurs : la probabilité de chaque expérience,
la variabilité interne de chaque modèle, la possibilité qu’il
existe des modèles intermédiaires entre les dix-sept modèles.
La figure jointe montre la densité de probabilité conjointe pour
la température et les précipitations à Paris, en hiver et en été,
obtenue à l’issue de ce processus.
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latérales sont le plus souvent issues des
simulations couplées réalisées dans le cadre
des travaux du Giec et prenant en compte les
principaux scénarios d’évolution des gaz à
effets de serre.
Gestion des impacts du changement climatique (Gicc) du Ministère de l’Écologie, de
l’Énergie, du Développement durable et de la
Mer (MEEDDM), a démarré en 2009 et vise à
étendre les fonctionnalités de ces serveurs.
D’autres techniques innovantes de descente
d’échelle, mieux adaptées à l’étude de certains impacts, sont également développées
en collaboration avec des laboratoires partenaires comme le Cerfacs. L’ensemble de
ces simulations constitue une boîte à outils
qui permet d’aborder de nombreuses
problématiques.
Les simulations mises à disposition correspondront aux différents scénarios définis
par le Giec. Elles proviendront des laboratoires de l’Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL),
du Cerfacs et de Météo-France. Le service
sera fourni sur l’ensemble du territoire français, incluant l’outre-mer. Les résolutions typiques seront comprises entre 10 et 50 km.
Mettre à disposition
les simulations climatiques
Les résultats de ces simulations climatiques sont déjà largement accessibles via le
site Internet de Météo-France, lui-même
connecté au portail [toutsurlenvironnement.fr] du Grenelle de l’environnement. Le
projet Drias, soutenu par le programme
Les données seront prétraitées de manière à
simplifier leur utilisation et seront accessibles en ligne. Des produits spécifiques
(indices, moyennes mensuelles ou saisonnières de paramètres climatiques) et des
graphiques (cartes, graphes, diagrammes)
seront élaborés de manière standardisée.
L’ensemble des résultats sera ainsi à la disposition des utilisateurs soucieux de
définir des politiques d’adaptation et des
climatologues.
Concept du « service
climatique » Drias
cofinancé par le
programme Gicc
du MEEDDM, que
Météo-France
développe avec l’appui
de l’IPSL et du Cerfacs.
Drias mettra à
disposition les
principaux scénarios
climatiques globaux,
régionalisés grâce des
méthodes de descente
d’échelle statistiques,
dynamiques ou mixtes
pour produire des
variables aussi
représentatives que
possible des impacts, à
des résolutions de 10
à 50 km. Il offrira des
guides et des conseils
sur leurs utilisations
possibles.
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Prévisibilité aux
échelles saisonnières
et décennales
En partenariat avec le Cerfacs, MercatorOcean et ses partenaires européens,
Météo-France poursuit ses recherches sur le
thème de la prévisibilité aux échelles saisonnières et décennales. Le modèle couplé,
développé en 2009 pour contribuer au 5e
rapport du Giec et prenant en compte l’évolution des émissions anthropiques, sera
ainsi testé en mode prévision saisonnière. Il
intègrera des états initiaux réalistes tant
pour l’atmosphère que pour l’océan, dans le
cadre d’une approche probabiliste. À termes,
ce modèle devrait remplacer celui qui est
actuellement utilisé pour les prévisions
saisonnières opérationnelles.
Climatologie de pression
au niveau de la mer (hPa)
en hiver (décembre,
janvier, février) vue par le
modèle couplé (maille
160 km) développé en
2009 pour contribuer au
5e rapport du Giec.
L’analyse détaillée des simulations décennales du projet européen Ensembles et du 5e
rapport du Giec permettra une première
évaluation de la prévisibilité décennale sur
plusieurs régions du globe. Toutefois cette
évaluation ne pourra être conduite que sur
la période récente relativement courte où
des observations assez complètes de l’océan
mondial sont disponibles. Il convient donc,
par prudence, de parler de « projections initialisées » plutôt que de « prévisions ».
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LE DÉVELOPPEMENT DES TERRITOIRES
ET DES VILLES
• Simulation du climat des grandes agglomérations
• Les études pour les régions les plus vulnérables
• Le changement climatique et les incendies de forêts
• Le changement climatique et l’évolution des forêts françaises
E
n aval des activités de production et
de distribution de données climatiques, Météo-France s’est engagé dans
des recherches pluridisciplinaires sur les
impacts complexes du changement climatique et sur l’adaptation des territoires. Dans
ce domaine, il répond le plus souvent à des
sollicitations de l’État, des régions ou des
grandes agglomérations.
Des études relatives à l’adaptation au changement climatique de divers secteurs d’activité ont permis d’établir des partenariats
dans les domaines des risques d’incendies
de forêts, de l’évolution des peuplements
d’espèces dans les forêts françaises et du
débit des principales rivières.
L’expertise acquise sur ces sujets a motivé
l’entrée de Météo-France dans la KIC
(Knowledge and Innovation Community) Climat qui rassemble un très grand nombre
d’acteurs universitaires et industriels
dans trois pays européens (Allemagne,
Angleterre, France). Ce groupement vient
en particulier de remporter l’appel d’offres
Climat-Énergie de l’Institut européen des
technologies.
Simulation du climat des
grandes agglomérations
En 2009, Météo-France a largement étendu
sa compétence et ses outils de modélisation
dans le domaine du climat urbain. Les premières expériences de terrain réalisées dans
ce cadre remontent à la décennie précédente
avec la campagne Escompte à Marseille en
2001. Dans une période plus récente, les
campagnes Capitoul à Toulouse en 2004 et
Megapoli à Paris en 2009 ainsi que diverses
mesures ponctuelles ont permis d’enrichir
la base de validation du modèle de climat
urbain TEB (Town Energy Budget).
Développé par Météo-France, ce modèle est
très largement employé pour simuler l’évolution du climat des grandes agglomérations sous divers scénarios d’urbanisation
et d’émission des gaz à effet de serre. Les travaux ont été réalisés en partenariat avec des
acteurs d’autres disciplines pour prendre en
compte de manière réaliste les évolutions
envisagées tant au niveau de l’urbanisme ou
de l’architecture que de la climatisation des
bâtiments.
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Étude des interactions
ville-changement
climatique réalisée dans
le cadre du projet « Grand
Pari(s) » de
l’agglomération
parisienne.
Une étude des interactions ville-changement
climatique a ainsi été réalisée dans le cadre
des travaux du groupe Descartes pour le
projet « Grand Pari(s) » de l’agglomération
parisienne. Le scénario d’évolution de l’urbanisation et de l’aménagement supposait
une extension des forêts et l’utilisation de
peintures plus réfléchissantes. D’après les
simulations, de tels changements en ville
pourraient conduire à une atténuation de la
température de l’ordre de 2 à 3 °C dans des
situations comparables à celle rencontrée
lors de la canicule de l’été 2003. En 2009, une
étude similaire a débuté sur la région toulousaine avec le projet Acclimat.
Les études pour les régions
les plus vulnérables
Météo-France participe activement au programme Hymex (Hydrological cycle in the
Mediterranean Experiment) développé dans
le cadre du Grand chantier interorganismes
sur l’habitabilité du bassin méditerranéen,
une zone géographique particulièrement
menacée par le changement climatique.
Un modèle « tri-couplé », faisant fonctionner ensemble un modèle d’atmosphère globale avec zoom sur la Méditerranée, un
modèle océanique régional et un modèle
océanique global, est en cours de développement. Il permettra en particulier de simuler
en détail la réponse de la circulation marine
au changement climatique et son impact sur
la création des eaux profondes et sur l’environnement côtier.
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Le plan Climat de La Réunion
Dans le cadre de l’élaboration de son plan Climat, le
Conseil régional de la Réunion a noué un partenariat
avec Météo-France. Il souhaitait disposer d’un état des
connaissances actuelles du changement climatique
passé et à venir pour la zone sud-ouest de l’océan
Indien, et plus particulièrement pour l’île de la Réunion.
Le rapport final constitue un outil permettant aux
décideurs d’identifier les impacts du changement
climatique et de prendre les dispositions adaptées pour
en réduire les effets. Des présentations devant les
collectivités publiques locales et régionales ont été
organisées par le Conseil régional. Plusieurs séminaires
ont été tenus dans le cadre du projet Acclimate financé
par le Fonds français pour l’environnement mondial, la
Commission de l’océan Indien (COI), le ministère des
Affaires étrangères et européennes, et le Conseil
régional.
Cette étude, appelée de leurs vœux par les décideurs
politiques locaux, est un exemple du potentiel
d’ingénierie qu’une structure déconcentrée de
Météo-France peut mettre en œuvre en s’appuyant sur
les compétences scientifiques et techniques des
services centraux de l’établissement. Une telle
complémentarité a permis en particulier de traiter des
spécificités régionales comme la houle australe ou
l’activité cyclonique.
Évolution annuelle du nombre d’épisodes de houle
australe et du nombre de jours associé, sur la période
1992-2008. Ces statistiques ont été calculées à partir
de données issues des réanalyses ERA-Intérim du
Centre européen pour les prévisions météorologiques
à moyen terme (CEPMMT) sur le point 21°S et 54°E,
toutes les six heures.
Nombre de tempêtes et de cyclones tropicaux
observés par saison cyclonique sur le bassin sudouest de l’océan Indien, pendant la période 19672009 (données corrigées).
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Le changement climatique
et les incendies de forêts
En France, les incendies de forêts constituent une menace importante, aux enjeux
économiques forts. La mission interministérielle sur l’extension éventuelle des zones à
risque élevé d’incendie de forêt a chargé
Météo-France de caractériser l’évolution
passée et future de ce risque.
Les travaux s’appuient sur le calcul de
l’Indice forêt météo (IFM) qui prend en
compte les conditions météorologiques et
indique le danger global d’incendie en synthétisant le danger d’éclosion et le danger de
propagation. La probabilité d’occurrence
d’incendie est faible tant que cet indice reste
inférieur à 20. La tendance linéaire à la
hausse, observée pendant les cinquante dernières années, met en évidence une nette
augmentation du risque, en particulier sur
la moitié sud du pays. La confrontation des
périodes 1961-1980 et 1989-2008 met ainsi
en lumière une nette hausse de l’IFM moyen
sur l’ensemble du territoire français : +22
% sur la période annuelle et +24 % sur la
période estivale. La hausse observée en
période estivale est particulièrement mar-
quée dans certains départements comme
l’Hérault et la Corse-du-Sud.
Dans de nombreuses régions françaises, le
nombre annuel de jours avec risque (IFM
supérieur à 20) a augmenté de plus de
10 jours en moins de trente ans.
Localement, cette hausse peut atteindre 50
jours, ce qui correspond en moyenne à près
de deux mois supplémentaires chaque
année. La superficie du territoire métropolitain qui est concernée tous les ans par au
moins un jour avec risque a également doublé sur cette période. L’ensemble de ces
résultats traduit un net allongement des
périodes de risque et une augmentation du
nombre de régions concernées par les feux
de forêts.
Le changement climatique
et l’évolution des forêts
françaises
La capacité de prédiction des effets des
changements climatiques sur la diversité et
la répartition spatiale des plantes est encore
très faible. Dans ce domaine, Météo-France
Cartes du nombre annuel moyen de jours avec risque d’incendie (IFM supérieur à 20) pour les deux périodes d’études :
1961-1980 (à gauche) et 1989-2008 (à droite). La probabilité d’occurrence d’incendie est faible tant que l’IFM reste inférieur à 20.
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participe au projet QDiv dirigé par le laboratoire Écologie, systématique et évolution
(ESE, CNRS/Université Paris-Sud), avec pour
objectif de développer des outils quantitatifs de prédiction.
Le programme s’appuie sur un ensemble
d’observations, d’expériences de terrain et
de modèles statistiques ou mécanistes basés
sur la représentation de processus comme la
photosynthèse. Les comparaisons entre
observations, expériences et modèles permettront d’accroître la qualité des projections et de dégager des éléments sur les risques associés aux évolutions du climat et
des concentrations en gaz carbonique. En
collaboration avec le Cerfacs, Météo-France
fournit à l’ensemble des participants des
simulations du climat du XXIe siècle à haute
résolution sur la France.
L’établissement a aussi réalisé plusieurs
simulations des écosystèmes forestiers à
l’aide du modèle mécaniste de dynamique
des écosystèmes naturels Ibis. Les tests réalisés sur le XXe siècle montrent que le modèle
simule correctement les forêts dominées par
des arbres à feuilles caduques et des conifères sur la majorité de la France et par un
mélange d’arbres à feuilles persistantes
(chêne vert) et d’arbustes sur le pourtour
méditerranéen. Pour la fin du XXIe siècle, les
simulations prévoient un repli des forêts de
feuillus et de conifères vers les zones montagneuses et vers le nord-est de la France, alors
que les arbres méditerranéens pourraient se
développer sur l’ensemble du sud-ouest.
Productivité primaire
nette des arbres à
feuilles caduques et
des conifères, simulée
par le modèle de
dynamique des
écosystèmes Ibis (à
gauche) à la fin du XXe
siècle et (à droite) à la
fin du XXIe siècle.