SCENARIOS A CLIMAT CONSTANT (200 A 400 ANS)

La stabilité du climat simulé est assurée grâce au forçage climatique par des séries de températures de surface de la mer extraites d’une expérience climatique du GIEC, et par le maintien des concentrations en gaz à effet de serre aux valeurs définies par l’hypothèse climatique choisie sur l’année cible. Les simulations ainsi produites ont pour objectif de représenter la variabilité interne du climat autour de l’année cible.

Les scénarios à climat constant doivent être interprétés comme des ensembles de réalisations possibles de 200 ou 400 ans sous un même climat. Ce ne sont ni des ré-analyses de situations passées ni des prévisions.

L’objectif de la production de longues séries de données simulées à climat constant est de disposer d’un vaste échantillon de situations météorologiques potentielles pour :

• Évaluer le climat à un moment fixé de son évolution
• Quantifier le climat moyen et sa variabilité par le calcul de statistiques sur les paramètres météorologiques produits,
• Détecter les occurrences potentielles et l’ampleur des évènements extrêmes,
• Reproduire des évènements climatiques plausibles et potentiellement jamais observés,
• Étudier les corrélations entre paramètres météorologiques,
• Appréhender les enchaînements de types de temps,
• Calibrer des modèles de consommation ou de production,
• Alimenter des modèles d’impact,
• Fournir des éléments cohérents d’aide à la décision

Les données ont été produites avec le modèle climatique de Météo-France ARPEGE-Climat (modèle de prévision et d’évolution du climat à l’échelle mondiale) configuré sur le globe avec la contrainte d’un climat dirigé par des concentrations en gaz à effet de serre fixes et des chroniques de température de surface de la mer pour assurer la variabilité interne du climat.

Le modèle fournit les données sur des points de grille sur tout le globe au pas de temps horaire.

Dans le cas des simulations avec un zoom du modèle sur l'Europe, seules les zones d’intérêt (principalement Europe et Afrique) sont archivées. La résolution spatiale est alors d'environ 0,2° (20 km).

Dans le cas des simulations pour l'étude des cyclones, les données sont archivées sur le globe à la résolution de 50 km.

Les données brutes du modèle sont corrigées de sorte à ce que leur climatologie soit conforme à celle d’une analyse de référence (recalage).

Sur deux domaines pré-définis, France et Europe, Météo-France a produit des séries chronologiques de 200 ans de paramètres météorologiques simulées au pas de temps horaire issues de simulations climatiques à climat fixé 2000 et 2050. Ces données sont recalées avec la climatologie observée. Les méthodes de recalage sont adaptées aux paramètres traités et à la forme de leur distribution. Un contrôle est effectué sur la moyenne et les valeurs extrêmes obtenues.

Domaine France : 9892 points de grille à la résolution spatiale d’environ 8km.

Domaine Europe : grille régulière de 0,2° de résolution en latitude et longitude (environ 20 km), de 10°W à 32°E, et 71°N à 30°N.

Les données ont été produites avec le modèle climatique de Météo-France ARPEGE-Climat.

• CC0 : Climat constant 2000 : 200 années simulées au climat que nous avions en l’an 2000
• CC1 : Climat constant 2050 n°1 : 200 années simulées selon l’hypothèse que des efforts sont faits pour limiter l’émission des gaz à effet de serre selon l’accord de Paris (COP 21)
• CC2 : Climat constant 2050 n°2 : 200 années simulées selon l’hypothèse que très peu ou pas du tout d’efforts sont faits pour limiter l’émission des gaz à effet de serre (tendance actuelle).
• Après un réglage sur une climatologie historique, les données sont mises à disposition au format adapté au client (NetCDF ou hdf5) pour alimenter ses propres modèles d’impact ou pour réaliser des études.

Un exemple graphique de résultats est donné ci-après :

Des données en niveaux isobares (925, 850, 700, 600, 500, 300, 200, 100 hPa) peuvent être préparées sur demande : température, composantes horizontales du vent, humidité spécifique, géopotentiel.

Des paramètres complémentaires peuvent être calculés sur demande. Le pas de temps est horaire pour tous les paramètres sauf pour les données en niveaux isobares qui sont au pas de temps 3 h.

Il est également possible d’extraire les données sur des sous-domaines ou sur des points de grille sélectionnés.

Paramètres météorologiques disponibles  sur les domaines France et Europe :

• Température de l’air à 2 m

• Vent à 10 m (force, direction, composantes horizontales)

• Vent à 100 m (force, direction, composantes horizontales)

• Rayonnement solaire global, direct et diffus à la surface du sol

• Rayonnement thermique à la surface du sol

• Nébulosité

• Précipitations totales, liquides et solides

• Pression niveau mer

• Humidité relative à 2 m

• Humidité spécifique à 2m

• Densité de l’air à 2 m

Les séries disponibles pour chaque ville sont :

• CC0 : Climat constant 2000 : 200 années simulées au climat que nous avions en l’an 2000
• CC1 : Climat constant 2050 n°1 : 200 années simulées selon l’hypothèse que des efforts sont faits pour limiter l’émission des gaz à effet de serre selon l’accord de Paris (COP 21)
• CC2 : Climat constant 2050 n°2 : 200 années simulées selon l’hypothèse que très peu ou pas du tout d’efforts sont faits pour limiter l’émission des gaz à effet de serre (tendance actuelle).

Pour le paramètre température à 2m :

• CC2018 : Climat constant 2018 : 200 années simulées au climat 2018, obtenues à partir des 200 années simulées au climat 2000 et des 200 années au climat 2050 CC2
• CC2025 : Climat constant 2025 : 200 années simulées au climat 2025, obtenues à partir des 200 années simulées au climat 2000 et des 200 années au climat 2050 CC2

Des modèles statistiques de régression robuste sont ajustés afin de fournir des estimateurs des données observées sur les villes au pas de temps 6 h (à 00, 06, 12 et 18 UTC). Ces modèles sont ensuite appliqués sur les simulations CC0, CC1 et CC2. On interpole au pas horaire les données au pas de temps 6 h obtenues en s’appuyant sur les données brutes du modèle aux points de grille statistiquement les plus proches des villes.

Pour les climats intermédiaires 2018 et 2025, on commence par appliquer une méthode d’interpolation linéaire des distributions climatologiques de CC0 et CC2 sur des fenêtres glissantes de 15 jours autour des 366 jours de l’année complète. On détermine ensuite les probabilités associées aux données (quantiles) de la série chronologique CC0 que l’on déduit des distributions glissantes quotidiennes de ce scénario. Ces probabilités sont par la suite utilisées pour déduire les quantiles des distributions interpolées correspondant aux données des séries chronologiques aux climats constants 2018 et 2025. Le graphe ci-dessous montre le principe de cette interpolation.

Chaque série chronologique a été adaptée aux observations relevées sur la ville concernée pendant les années 2009 à 2014.

Le paramètre météorologique fourni est la température à 2 m (température de l’air à 2 m au-dessus du sol, ordinairement utilisée), au pas de temps horaire.

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