Introduc)on à la climatologie: La circula)on atmosphérique, un des déterminants du climat

Transcription

1 Introduc)on à la climatologie: La circula)on atmosphérique, un des déterminants du climat Hervé Le Treut (Ins)tut Pierre Simon Laplace) Ecole Théma)que Michael Ghil La Rochelle 2011

2 La Rochelle Pierre Pouchat vers 1925

3 La circulation atmosphérique, un des déterminants du climat Pourquoi peut-on modéliser des évolutions à long terme alors que l on ne sait rien prévoir en termes de météo audelà de 10 jours? Un système atmosphérique aussi complexe est-il modélisable?

4 Lorenz, 1963 Equations de la convection Intensité de la convection DT = Tascendance Tsubsidence Ecart à stratification de référence (linéaire)

5

6 Le GTS

7 Les grands précurseurs: -Richardson (1922) Lewis Fry Richardson Ordinateur météorologique humain

8 L. Fairhead

9 Teraflops Gigaflops X Earthsimulator 2010?: modèles globaux non-hydrostatiques, 3.5km de résolution 2000: modèles couplés océan-atmpsphère, 300 km de résolution Megaflops 1980: modèles climatiques atmosphériques hydrostatiques, 500 km de résolution 1950: modèles quasigéostrophiques

10 L ENIAC (1944) tubes à vide

11 Deux questions principales D où peut venir une certaine forme de prévisibilité au-delà de l échéance de 10 jours? Quelle sont les formes d organisation de l écoulement qui peuvent amener une certaine compréhension des changements à venir?

12

13

14

15

16 Réchauffement climatique: l évolution future des précipitations est liée aux cellules de Hadley CNRM IPSL

17 Deux nécessités Transporter du moment cinétique vers les Pôles Transporter de l énergie vers les Pôles

18 Deux éléments de forçage: - la rotation de la Terre - les échanges radiatifs avec l espace

19 Bilan radiatif au sommet de l atmosphère (en W m -2 )

20 Polaire Ferrel Les cellules méridiennes: Hadley Hadley Un mécanisme lié aux variations de chauffage entre Equateur et Pôles Ferrel Polaire Chauffage excédentaire dans la zone intertropicale MAIS: Pourquoi la cellule de Hadley est-elle limitée à la région intertropicale?

21 L équilibre obtenu décrit bien les hautes latitudes, mal les basses latitudes Il ne décrit pas les cellules de Hadley ou leurs conséquences PS Equateur PN

22 Avant de s intéresser à une description axisymétrique des circulations atmosphériques il faut savoir que ces théories n expliqueront pas tous. Exemple des moussons. La limite des cellules de Hadley est très indépendante des saisons, mais les cellules de Hadley elles-mêmes sont fortement modifiées entre été et hiver, avec une conséquence forte: les moussons

23 Quelques contraintes Stratification stable Rôle déterminant des forces de Coriolis: (quasi) géostrophie

24 Analyse dimensionnelle Echelles de longueur Echelles de vitesse Echelles de temps

25 Mouvements horizontaux: proches de l équilibre géostrophique Nombre de Rossby: Mouvements verticaux: proches de l équilibre hydrostatique Nombre de Froude: Dimensionnement des équations: Froude = Rossby

26 Conservation de l énergie totale: Le terme dans la divergence définit l énergie transportée Est-elle transportée vers les Pôles?

27 Deux types de circulations Intertropicale et extratropicale La limite entre les deux est l un des caractères les plus stables de notre circulation atmosphérique

28

29 Conservation du moment cinétique: bilan

30 Distribution observée de l entropie (representée sous forme d une température potentielle Peixoto et Oort)

31

32 Une physique de grande échelle robuste Le rapport Charney sur les changements climatiques confirmé depuis 79 Est-ce suffisant?

33 Climate projections on regional and local scales Performance of current AOGCMs (like those from CMIP3) deteriorate when looking at finer temporal and spatial scales which are needed for many impact assessment studies.

34 Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported You are free: to Share - to copy, distribute and transmit the work to Remix - to adapt the work Under the following conditions: Attribution. You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work). Noncommercial. You may not use this work for commercial purposes. Share Alike. If you alter, transform, or build upon this work, you may distribute the resulting work only under the same or similar license to this one. For any reuse or distribution, you must make clear to others the license terms of this work. The best way to do this is with a link to this web page. Any of the above conditions can be waived if you get permission from the copyright holder. Nothing in this license impairs or restricts the author s moral rights. The document was created by CC PDF Converter