Comment élabore-t-on des scénarios climatiques ?

Derrière les scénarios climatiques Climat CH2025 publiés par MétéoSuisse et l’EPF de Zurich à l’automne 2025 se cachent un processus complexe et des innovations méthodologiques. Celles-ci allient deux générations de modèles climatiques et posent les bases permettant de garantir des informations climatiques concrètes et robustes.

L’élaboration des scénarios climatiques démarre avec des modèles climatiques globaux (GCM). Ces modélisations mathématiques et physiques du système climatique terrestre nécessitent d’importants calculs. Elles représentent l’atmosphère, les océans et la surface terrestre dans une grille tridimensionnelle avec une résolution de 100 à 200 km. Les données d’entrée comprennent notamment des scénarios d’émissions qui décrivent les trajectoires plausibles de l’évolution des concentrations mondiales de gaz à effet de serre. [1] Les modèles décrivent donc l’évolution du climat induite par ces émissions.

La résolution des modèles climatiques globaux est toutefois trop sommaire pour un pays montagneux comme la Suisse et ne permet pas de représenter les conditions climatiques locales, notamment dans les vallées intra-alpines. C’est pourquoi on utilise ensuite des modèles climatiques régionaux (RCM), qui rendent mieux compte du relief alpin grâce à une résolution de 12 km. Pour élaborer les scénarios climatiques suisses Climat CH2025, 54 modélisations du programme EURO-CORDEX [2] ont été utilisées. Les données de ces modèles régionaux sont ajustées aux observations locales à l’aide d’une méthode statistique, puis affinées sur une grille de 1 km. Les différences entre les résultats de plusieurs modèles mettent en lumière l’incertitude des calculs. Une explication animée de ce processus est disponible ici.

Différences entre les modèles régionaux et les modèles globaux

L’un des défis rencontrés lors de l’élaboration de Climat CH2025 est que le réchauffement calculé par les modèles régionaux pour l’Europe est, surtout en été, inférieur à ce qu’indiquent les mesures.[4] Les modèles globaux reflètent nettement mieux le réchauffement observé. Comment cela est-il possible ?

Il se peut que cela vienne, entre autres, de l’évolution de la concentration des aérosols. En effet, ces fines particules en suspension dans l’atmosphère dispersent les rayons du soleil et ont ainsi un effet rafraîchissant. La plupart des modèles régionaux utilisent des concentrations d’aérosols constantes dans le temps et ne tiennent pas suffisamment compte de la baisse considérable de la pollution atmosphérique en Europe depuis les années 1980. Or, moins d’aérosols, cela signifie davantage de lumière du soleil qui atteint la surface de la Terre. Cet « éclaircissement » de l’Europe a provoqué un réchauffement régional mesurable. Les modèles globaux qui prennent en compte cette variation de la concentration d’aérosols dans le temps reproduisent mieux cet effet, tandis que les modèles régionaux le sous-estiment systématiquement.[5] Parmi les autres causes possibles, on peut citer les différences d’évolution de la couverture nuageuse ou de réaction de la végétation lorsque la concentration de dioxyde de carbone est plus importante.

Les chercheuses et les chercheurs ont donc dû trouver une méthode permettant de compenser l’écart entre les modèles régionaux et les modèles globaux tout en conservant le niveau de détail spatial des simulations régionales.

Une passerelle entre les générations de modèles

Ils ont donc mis au point une nouvelle approche baptisée « Block-Time-Shift », ou BTS [3] Dans les simulations régionales, on identifie la période durant laquelle les modèles régionaux montrent le même réchauffement à grande échelle en Europe que les modèles globaux. Comme le réchauffement des modèles régionaux est moins important, cette période arrive plus tardivement que dans les modèles globaux. L’axe temporel des modèles régionaux est en quelque sorte décalé vers l’avant afin que ceux-ci présentent le même réchauffement à grande échelle tout en conservant la résolution plus fine des processus.

L’un des autres défis était qu’il n’existait encore aucune simulation régionale pour l’Europe pour la dernière génération de modèles climatiques globaux (modèles « CMIP6 »). L’approche BTS permet maintenant de relier les résultats à haute résolution spatiale des simulations régionales, basées sur l’ancienne génération de modèles climatiques globaux (modèles « CMIP5 »), aux nouvelles modélisations globales. Pour y parvenir, on recherche dans les modèles régionaux la période qui présente le même réchauffement en Europe que la nouvelle génération de modèles globaux.

La méthode BTS a permis d’améliorer la représentation du réchauffement des dernières décennies dans les scénarios Climat CH2025. En raison de ces ajustements, les températures projetées pour la Suisse dans Climat CH2025 sont, selon la saison et le niveau de réchauffement, supérieures de 0,1 à 0,4 °C à celles de la version précédente CH2018.

Les innovations méthodologiques décrites corrigent l’imprécision des simulations régionales et fournissent en même temps une méthode généralisable qui permet de combiner différentes générations de modèles et sources de données. Climat CH2025 offre ainsi non seulement la meilleure base scientifique actuellement disponible pour l’adaptation au changement climatique et la protection du climat en Suisse, mais ouvre également de nouvelles voies méthodologiques pour la recherche internationale sur le climat et ses impacts.

Le nouveau concept des niveaux de réchauffement global

Autre innovation conceptuelle importante de Climat CH2025 : la représentation des changements climatiques futurs à l’aide de niveaux de réchauffement global (Global Warming Levels, GWL). Au lieu de décrire l’avenir climatique en prenant des dates fixes (p. ex. 2050), les scénarios climatiques pour la Suisse sont présentés pour des seuils déterminés de température moyenne globale : par exemple dans un « monde à +1,5 °C », c’est-à-dire dans un monde présentant un réchauffement global de +1,5 °C par rapport à la période 1871–1900. Les autres niveaux de réchauffement correspondent à un monde à +2 °C et à un monde à +3 °C. L’approche suit la méthodologie du sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat.[1] Le moment précis où un certain niveau de réchauffement sera atteint dépend du volume et du rythme des émissions futures. Le monde à +1,5 °C est considéré comme pratiquement inévitable compte tenu des émissions enregistrées jusqu’à présent et sera probablement atteint d’ici quelques années. Au vu des mesures actuellement prévues pour réduire les émissions mondiales, le monde se dirige plutôt vers un réchauffement d’environ +3 °C d’ici la fin du siècle.[1]

La communauté scientifique, les autorités, le monde économique et la société civile peuvent ainsi évaluer quels changements climatiques sont concrètement à prévoir en Suisse si le monde dépasse les seuils de +1,5 °C, +2 °C ou +3 °C, et ce qui pourrait être évité en mettant en place une action cohérente en faveur du climat.

AUTRES INFORMATIONS

Les scénarios, l’atlas web, les informations contextuelles et tous les produits de données sont disponibles sur : scenarios-climatiques.ch

(Die Beiträge geben die Meinung der Schreibenden wieder und müssen nicht mit der Haltung der SCNAT übereinstimmen.)