Version classiqueVersion mobile
OpenEdition Books

Le climat à découvert

 | 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Cinquième partie. La modélisation du climat

2. Bref historique de la modélisation du climat en France

Hélène Guillemot

Texte intégral

1La modélisation numérique du climat est née au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, comme les premiers ordinateurs et la prévision numérique du temps. C’est à Princeton, au sein du Numerical Meteorology Project fondé en 1946 à l’instigation de Von Neumann, que des scientifiques chargés de mettre au point les premiers modèles de prévisions du temps sur le territoire des États-Unis développent des modèles globaux de circulation de l’atmosphère. Ils s’appuient sur des avancées théoriques en physique atmosphérique réalisées dans les années 1930 et 1940 pour formuler des algorithmes solubles par les calculateurs d’alors et qui simplifient les équations décrivant la dynamique des masses d’air. La première prévision du temps par ordinateur est réalisée en 1953 sous la direction de J. G. Charney tandis que N. A. Phillips effectue la première simulation de circulation globale de l’atmosphère en 1955.

Les recherches en France

2En France, le premier modèle de climat est construit au Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD*), créé en 1968 pour étudier la circulation atmosphérique. S’ensuit, dans les années 1970, une phase de développement du modèle et d’essor pour les activités spatiales du LMD, avec le lancement du satellite Eole du CNES et la préparation du satellite Météosat. 1979 constitue une année charnière pour la recherche climatique. La première conférence mondiale sur le climat, à Genève, annonce un probable changement climatique et appelle à l’étudier, le prévoir et le prévenir. La même année est créé le Programme mondial de recherche sur le climat, tandis que les expériences du programme GARP* (Global Atmospheric Research Program) entrent dans leur phase de terrain, avec la mise sur orbite de plusieurs satellites d’observation et de mesures. En France, l’INSU* lance alors un programme national d’étude du climat, tandis que les données de Météosat suscitent une intense activité de traitement et d’interprétation, et que le modèle du LMD devient utilisable pour des applications climatiques.

L’ordinateur CDC 6 400 a été acquis en 1967 par la Météorologie nationale pour la prévision du temps. Le LMD, durant les années 1970, doit se contenter d’heures libérées sur l’ordinateur du CNES*. Par la suite, les modélisateurs du LMD ont accès aux supercalculateurs des centres de calcul pour la recherche. L’évolution des modèles est rythmée par le renouvellement (tous les 5 ans environ) de ces ordinateurs, dont la puissance augmente exponentiellement. © Météo-France

3Dans les années 1980, des premières simulations sont effectuées avec le modèle du LMD (étude de la désertification et du dernier maximum glaciaire). L’équipe de modélisation continue d’améliorer les paramétrisations et travaille sur des modèles « simples » qui permettent de simuler les cycles glaciaires. Après avoir souffert d’une faiblesse chronique en capacité de calculs durant les années 1970, le LMD a désormais accès aux superordinateurs dévolus à la recherche. À partir de 1980, un second modèle du climat est développé par le Centre de Recherche de la Météorologie nationale (CNRM*). Mais la modélisation climatique y est d’abord une retombée de la prévision opérationnelle. Plutôt axée sur la perspective de prévisions mensuelles ou saisonnières, elle ne constitue pas une priorité pour l’organisme.

4À l’orée des années 1990, la science du climat en France apparaît divisée, cloisonnée, et ses moyens dispersés. Elle ne dispose pas de modèle couplé océan - atmosphère, nécessaire aux projections climatiques à long terme. La nouvelle décennie voit la création, sous l’impulsion de Gérard Mégie, de l’Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL*) regroupant six laboratoires de la région parisienne consacrés chacun à une composante du climat. En 1997, le modèle d’océan du LODYC est couplé au modèle d’atmosphère du LMD (le même modèle océanique est couplé en parallèle avec le modèle du CNRM). Durant la décennie 1990, les deux modèles sont largement renouvelés (partie dynamique et paramétrisations) et intègrent un nombre croissant d’éléments, de milieux et de cycles (océan, puis chimie, glace, végétation, cycle du carbone…). Cette évolution vers des modèles de « Système Terre », tirée par la dynamique propre de la modélisation mais aussi par les progrès des superordinateurs et la demande sociale et politique, transforme le travail des modélisateurs. Alors que chaque laboratoire de l’IPSL était centré sur des thématiques scientifiques liées à un seul milieu, les chercheurs doivent à présent s’engager dans un projet collectif transversal.

5Avant les années 2000, la participation française aux recherches sur le changement climatique est assez modeste. Des simulations et recherches sur l’effet de serre et la rétroaction nuageuse sont effectuées depuis 1988 au LMD, mais on compte peu de scientifiques français au sein du GIEC* et peu de simulations issues des modèles français dans ses rapports. Il faut attendre la disponibilité de modèles couplés adaptés – et aussi la levée de certaines réticences de la part des climatologues concernant l’intérêt des simulations au regard des efforts demandés – pour que, vers 2003, la communauté française – IPSL et CNRM – s’engage plus massivement dans la réalisation de simulations de climats futurs pour le 4e rapport du GIEC (2007). Aujourd’hui, bien que la recherche française sur le climat soit portée par de nombreux laboratoires, la modélisation globale reste l’apanage de deux institutions : l’IPSL et Météo France.

6On mentionnera pour finir deux caractéristiques essentielles du domaine. En France, les tutelles sont restées très en retrait dans les décisions concernant la participation à la recherche sur le changement climatique et à l’expertise du GIEC, comme dans les différentes reconfigurations des institutions de modélisation. Les initiatives importantes ont été le fait de la communauté scientifique elle-même, et de quelques responsables de laboratoires, comme G. Mégie. Il faut enfin insister sur le rôle déterminant des institutions scientifiques internationales et des grands programmes mondiaux (Programme mondial de recherche sur le climat, Programme international géosphère – biosphère*, etc.) qui organisent et structurent la recherche sur le climat à l’échelle globale.

Bibliographie

Références bibliographiques

• C. A. MILLER et P. EDWARDS - Changing the Atmosphere. Expert Knowledge and Environmental Governance, MIT Press, 2001.

• M. ROCHAS et J.-P. JAVELLE - La météorologie, Syros, 1993.

• S. WEART - The Discovery of Global Warming, Harvard University Press, http://www.aip.org/history/climate/index.htm,2003.

Annexes

Les premières modélisations

La météorologie et l’étude de l’atmosphère ont été entièrement transformées par l’informatique, qui a rendu possible à la fois la prévision des états atmosphériques, l’exploitation d’énormes masses d’observations et de simulations, et le test d’hypothèses* théoriques par des « expériences numériques ». L’ordinateur a également permis l’intégration de facteurs intervenant dans le climat à plus long terme. Dès les années 1960, un modèle simule un climat correspondant à un doublement du taux de CO2 atmosphérique : la seconde filière de la science du climat, qui traite de la composition de l’atmosphère, des échanges radiatifs et de l’effet de serre* converge avec la dynamique atmosphérique.

Les modélisations du climat et du temps à court terme sont d’abord entraînées par l’essor des ordinateurs et de l’observation par satellite. Elles bénéficient aussi des remarquables progrès réalisés par les sciences de la Terre dans les années 1960 et 1970, grâce en particulier aux programmes d’exploration impulsés par les États-Unis. Dès les débuts de la modélisation, les objectifs cognitifs sont mêlés à des visées politiques et sociales. Dans l’après-guerre, il faut étudier le climat pour être capable de le contrôler, voire de l’utiliser comme arme ; les recherches théoriques et expérimentales sur la modification du climat sont largement subventionnées aux États-Unis et en URSS. Au début des années 1970, ces projets sont peu à peu abandonnés, tandis que de nouvelles craintes se font jour sur la fragilité du climat et l’impact des activités humaines. Toutefois, le réchauffement global ne deviendra la préoccupation dominante qu’à la fin des années 1980. Auparavant, d’autres risques – la sécheresse au Sahel, les pluies acides, l’hiver nucléaire, le trou d’ozone – prédominent et sont étudiés entre autres par la modélisation.

Table des illustrations

Légende L’ordinateur CDC 6 400 a été acquis en 1967 par la Météorologie nationale pour la prévision du temps. Le LMD, durant les années 1970, doit se contenter d’heures libérées sur l’ordinateur du CNES*. Par la suite, les modélisateurs du LMD ont accès aux supercalculateurs des centres de calcul pour la recherche. L’évolution des modèles est rythmée par le renouvellement (tous les 5 ans environ) de ces ordinateurs, dont la puissance augmente exponentiellement. © Météo-France
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/11429/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 184k

Auteur

Historienne des sciences et techniques, Centre Alexandre Koyré, CNRS-EHESS, Paris.
guillemot@damesme.cnes.fr

© CNRS Éditions, 2011

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540