1. Vue d'ensemble

• Sujet : modélisation numérique du système climatique pour comprendre, prévoir et répondre aux changements climatiques.
• Situation : système complexe intégrant atmosphère, océan, cryosphère, biosphère, litosphère.
• Rôle : fournir des réponses scientifiques, aider à la prise de décisions politiques, anticiper l’évolution future du climat.
• Idées clés : nécessité de modéliser interactions, processus, incertitudes, validation par observations, scénarios de projection.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

• Besoins du modèle : comprendre le fonctionnement du système climatique, ses interactions, effets hétérogènes.
• Approche interdisciplinaire : physique, chimie, informatique, SHS, biologie, santé.
• Objectifs : prévoir l’évolution temporelle/spatiale, représenter fidèlement processus.
• Modèle : informatique, basé sur équations physiques et chimiques, discrétisé en maillage.
• Composantes principales : atmosphère, océan, cryosphère, biosphère, litosphère.
• Processus clés : échanges d’énergie, matière, eau, formation de nuages, cycle hydrologique, absorption de CO2.
• Difficultés : non-linéarité, échelles multiples, incertitudes, approximation sous-maille.
• Validation : confrontation aux observations passées et actuelles.
• Projections : scénarios avec perturbations, rétroactions positives/négatives.
• Outils : modèles numériques, données d’observation, simulations longues (centaines d’années).

3. Points à Haut Rendement

• Modèle climatique : représentation numérique du système pour prévoir son évolution.
• Équations fondamentales : Navier-Stokes, équations d’état, conservation de la masse et de l’énergie.
• Discrétisation : maillage spatial (Dx, Dy, Dz), pas de temps (Dt), stabilité (r<0,5).
• Résolution : schémas explicites, compromis précision/stabilité.
• Incertitudes : représentativité, limites de connaissance, effets sous-maille, non-linéarité.
• Facteurs de perturbation : forçages naturels (volcans, soleil), anthropiques (GES, déforestation).
• Rétroactions : positives (amplification), négatives (ralentissement).
• Simulation : conditions initiales, paramètres de forçage, validation par observations.
• Scénarios : évolution selon différents niveaux de forçage, seuils, effets d’emballement.
• Résultats : variations de température, niveau de mer, calottes, concentration CO2.
• Exemple de simulation : état actuel (2024) avec émissions anthropiques de 2,5 GtC/an depuis 1750.

4. Tableau de Synthèse

5. Mini-Schéma (ASCII)

Système climatique
 ├─ Atmosphère
 │   ├─ Mouvement, échanges d’énergie, nuages
 │   └─ Gaz à effet de serre, aérosols
 ├─ Océan
 │   ├─ Circulation, température, stockage CO2
 │   └─ Cycle hydrologique, salinité
 ├─ Cryosphère
 │   ├─ Fonte, albédo, niveau de mer
 │   └─ Pergélisol, glace
 ├─ Biosphère
 │   ├─ Cycle du carbone, émissions, absorption
 │   └─ Échanges avec atmosphère
 └─ Litosphère
     ├─ Éruptions volcaniques, sols
     └─ Influence sur atmosphère et climat

6. Bullets de Révision Rapide

• Modèles numériques intégrant atmosphère, océan, cryosphère, biosphère.
• Équations de Navier-Stokes, thermodynamique, conservation.
• Discrétisation en maillage spatial et temporel.
• Condition de stabilité : r<0,5 pour la stabilité numérique.
• Incertitudes liées à la représentativité, sous-maille, non-linéarité.
• Forçages naturels : volcans, variations solaires.
• Forçages anthropiques : GES, déforestation, urbanisation.
• Rétroactions : amplification (positive), atténuation (négative).
• Validation par observations passées, actuelles.
• Scénarios : augmentation de 1 à 4°C, seuils d’emballement.
• Simulation longue : plusieurs décennies à millions d’années.
• Résultats : variations de température, niveau de mer, concentration CO2.
• Exemple : état actuel (2024) avec 444 ppm de CO2.
• Simulation de référence : sans émission après 1750.
• Simulation actuelle : avec émissions de 2,5 GtC/an depuis 1750.
• Utilité : prévoir, comprendre, orienter politiques et actions.
• Outils : SimClimat, modèles GIEC, observations satellitaires et terrestres.