Variabilité du climat et prévisibilité

1. CERFACS Team’s Day21 Janvier 2004 Variabilité du climat et prévisibilité La variabilité climatique et sa prévisibilité aux échelles saisonnière à pluri-décennale L. Terray Global Change and Climate Modelling Team - CERFACS

2. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité • Plan de la présentation • Les thématiques du groupe • Approche méthodologique • Période 2000-2003: bilan et résultats • Prospective sur 2004-2006 • Publications, activités contractuelles, thèses et collaborations extérieures

3. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Les thématiques scientifiques • Établir les signatures statistiques, les caractéristiques spatio-temporelles et la nature des principaux modes de variabilité climatiques (NAO, ENSO, THC) • Comprendre les interactions entre ces modes de variabilité intrinsèques et le changement climatique d’origine anthropique (détection et attribution du signal anthropique aux échelles globales et régionales) • Décrire les impacts potentiels liés au changement climatique (études d’impact et événements extrêmes, risque de changements abrupts et circulation thermohaline, …) • Quantifier la prévisibilité climatique aux échelles interannuelles à multi-décennales (sources d’incertitude, approche probabiliste)

4. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Méthodologie • 2 axes et un support commun • L’approche numérique complexe et globale • Intégration numérique de GCMs forcés et couplés avec différentes configurations (simulations d’ensemble, intégrations (A-O)MIP, scénarios climatiques, régionalisation dynamique) • Les études de processus • Comprendre un processus donné au travers de l’analyse de données observées et/ou simulées (rôle des routes dépressionnaires sur la variabilité climatique) • La confrontation aux observations: validation des deux approches précédentes (méthodes statistiques sophistiquées: filtrage optimal, classification, analyse de covariance déphasée)

5. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Bilan de la période 2000-2003 • Existence de prédicteurs océaniques (SST Atlantique d’ été) de la NAO d’hiver et rôle des routes dépressionnaires • Interaction du gradient méridien de SST (Atlantique Nord) avec les tourbillons transitoires - Mécanismes de rétroaction avec le flux moyen • Prévisibilité potentielle des fluctuations climatiques sur le secteur NAE aux échelles saisonnière à décennale • Rôle de l’Atlantique tropical nord sur la variabilité basse fréquence de la NAO – Prévisibilité potentielle de la THC aux échelles décennales • Méthodologie des régimes climatiques et paradigme non linéaire • Non linéarités présentes dans les processus physiques de la variabilité atmosphérique basse fréquence

6. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Bilan de la période 2000-2003 • Application des régimes climatiques à l’influence de l’océan sur la variabilité atmosphérique • rôle des SST Atlantique et Pacifique, mise en évidence de non linéarités dans les relations ENSO-Atlantique Nord • Application des régimes climatiques aux modifications de circulation atmosphérique dues au changement climatique • Augmentation de l’occurrence du régime NAO+ et diminution de celle du régime NAO- • Variabilité basse fréquence dans le Pacifique tropical • Rôle du Pacifique tropical sud dans le mode décennal et liens entre la variabilité décennale et la modulation de l’activité ENSO, importance de l’asymétrie spatiale des événements Nino-Nina

7. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Lien entre la structure de SST (« Fer à cheval ») et la NAO à l’échelle saisonnière Forçage océanique MCA: analyse linéaire Covariance déphasée SST(ASO)/Z500(DJF) Ré-analyses NCEP Persistance jusqu’à l’hiver de l’anomalie de SST d’ été Drévillon et al 2001, Cassou et al. 2004a

8. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Atlantique et NAO MSLP PREDICATE Ensembles avec AGCMs Forcés par les SST sur la période 1948-1998 Réponse atmosphérique DJF au forçage océanique avec le SNR maximal SST OPC(t) Terray et Cassou 2002 Hodson et al. 2004 ECHAM5 10% ECHAM411% HadAM3 15% ARPEGE14%

9. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Expériences de prévisibilité décennale dans le cadre du projet PREDICATE (mode couplé avec ARPEGE/OASIS/ORCA) Une expérience de contrôle (200 ans) - deux ensembles de 6 membres (durée de 25 ans chacun) État initial THC forte: RP État initial THC faible: RM Indice THC (Sv) Collins et al. 2003

10. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Cas d’une THC forte THC prévisible ~ 10 ans SST Atl.nord + ou – prévisible selon le modèle et la moyenne temporelle Peu ou pas de prévisibilité pour les variables atmosphériques SAT et NAO Collins et al. 2003

11. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Persistance des SSTA Flux de chaleur Q’(t) = q’(t) – K.T’(t) K feedback coeff. Covariance R (θ) RQT = RqT – K.RTT Si θ >> 1 mois, RqT = 0 Et K = RQT / RTT Heat flux feedback Frankignoul et al. 2004

12. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Régimes climatiques d’hiver du MSLP Cassou et al. 2004b

13. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Évolution temporelle des régimes NAO+ NAO- Cassou et al. 2004b

14. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Changement climatique et Oscillation Nord Atlantique Terray et al. 2004

15. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Prospective sur 2004-2006 (1) • Comprendre les propriétés spatio-temporelles de l’ENSO et de la NAO, leur prévisibilité et leur interaction avec le changement climatique (Projets 6ème PCRDDYNAMITE et ENSEMBLES, Thèse C. Cibot, projet CNRS C. Cassou, projets PNEDCVIMA [Coord. P.Terray], ZCIT [S. Janicot] et ENSO [J. Picaut]) • Études méthodologiques sur la prévisibilité,modulation basse-fréquence de la variabilité tropicale, connexions des tropiques avec les moyennes latitudes, rôle de l’océan Indien et connexion NAO-Mousson, analyse des simulations GIEC • Maintenir et renforcer les collaborations au sein de la communauté nationale (PNEDC) et européenne

16. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Prospective sur 2004-2006 (2) • Détection et attribution du changement climatique à l’échelle régionale: application à l’Europe et à l’Afrique de l’Ouest (Thèse C. Caminade, post-doc ministère de la recherche, recrutement d’un IE CERFACS, projet ACI DISCENDO) • Régionalisation dynamique, simulations d’ensemble haute résolution, algorithme de détection, mécanismes physiques, sensibilité à différents scénarios d’augmentation des GES et à l’ état initial (quantifier les incertitudes) • Renforcement substantiel de la collaboration avec Météo-France (CNRM, DCLIM) et liens avec GICC-AMMA sur les aspects impacts du changement sur l’Afrique de l’ouest

17. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Prospective sur 2004-2006 (3) • Études d’impact et évènements extrêmes (Projet GICCIMFREX , postdoc E. Sanchez, [Coord. M.Déqué], candidature 2004 M. Drévillon au CNRS - impacts du CC sur les écosystèmes, impacts du CC sur le potentiel éolien - bourse Cifre-EOLERES Ph. Rossello + projet GICC 2005, impacts du CC sur les aspects hydrologiques - stage DEA + BDI ou MESR éventuelle pour J. Boé) • Liens entre régimes de temps et évènements extrêmes, cartographie sur la France (température, précipitation et vents) pour le climat actuel et futur • Renforcement substantiel de la collaboration avec Météo-France (CNRM dont la composante hydrologique, DP avec Méso-NH, DCLIM) et intérêt potentiel d’Edf sur tous ces sujets

18. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Prospective sur 2004-2006 (4) • Risque de changements abrupts (projet 6ème PCRD, WATCHER, IP sur 5 ans, [Coord. J.Marotzke(MPI)], demande de deux post-docs) • Compréhension de la réponse de la THC aux scénarios d’augmentation des GES, synergie EMICs-GCMs sur la décharge d’eau douce, impacts régionaux d’une modification forte de la circulation thermohaline, méthodes de désagrégation et régimes de temps, approche probabiliste climateprediction.net • pour l’estimation des incertitudes (inclusion d’ARPEGE-ORCA possible si le projet climateprediction.eu ne passe pas) • Nouvelles collaborations européennes avec des groupes océanographiques et impact

19. La Variabilité du Climat et sa Prévisibilité Variabilité du climat et prévisibilité Critères d’évaluation • Publications 2000-2003 • 13 papiers publiés, 3 acceptés, 1 en révision, 5 soumis • Activités contractuelles • Contrats européens FP5PREDICATE,FP6ENSEMBLES (go!), DYNAMITE (go!) et WATCHER (a franchi la première barre) , projet IMFREX du GICC, financement PNEDC continu sur 1998-2003 (projets NAO, ENSO, CO2, VIMA), coordination duprojet ACI-FNSDISCENDO financé pour 3 ans • Thèses et habilitation • Deux thèses achevées (C. Cassou, M. Drévillon), une presque terminée (C. Cibot) et une qui démarre (C. Caminade), 1 HDR • Collaborations partenaires: Météo-France, Edf