Les services climatiques : accompagner l adaptation de nos sociétés à l évolution du climat

Transcription

1 Les petits-déjeuners de Météo-France 29 septembre 2015 Les services climatiques : accompagner l adaptation de nos sociétés à l évolution du climat Contacts presse Météo-France Anne Orliac Sarah Bardis

2 2

3 Le sommaire Les services climatiques, une offre émergente 5 Météo-France, mémoire du climat passé 7 Météo-France, modélisateur du climat futur 9 Aperçu de services climatiques développés par Météo-France 11 Annexes 15 3

4 4

5 Les services climatiques, une offre émergente Pour l Organisation météorologique mondiale, les services climatiques ont vocation à «aider les sociétés à mieux gérer les risques et perspectives associés à la variabilité et à l évolution du climat, en particulier les groupes les plus vulnérables». Le comité de pilotage «Services climatiques» d AllEnvi regroupe des représentants de Météo- France, de l Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), de l Institut de recherche pour le développement (IRD), du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), du Centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (CERFACS), de l Institut géographique national (IGN), de l Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS) et de l Institut national de la recherche agronomique (INRA). Face au changement climatique, comment adapter nos villes aux canicules? Nos forêts à l amplification du risque de feux de forêt? Comment anticiper l impact des aléas climatiques sur la production électrique pour garantir un équilibre entre l offre et la demande? Limitée, il y a encore quelques années au cercle restreint des scientifiques, la question climatique est désormais l affaire de tous, au cœur des préoccupations sociétales, environnementales et économiques. Le concept de «services climatiques» a ainsi émergé récemment au sein de la communauté climatique internationale. Les services climatiques désignent toutes les informations et prestations qui permettent d évaluer et de qualifier le climat passé, présent et futur, d apprécier les impacts des changements climatiques sur les activités socioéconomiques et l environnement ou encore d entreprendre des mesures d atténuation et d adaptation. Le contexte international, européen et national Le développement des services climatiques se structure à l échelle internationale, européenne et nationale. En 2009, l Organisation météorologique mondiale (OMM) lançait un mouvement visant à fixer un cadre mondial pour les services climatiques. Dans le cadre fixé par l OMM, la Commission européenne a mis en place le «Copernicus Climate Change Service», qui vise en priorité les directions générales de la Commission européenne, les gouvernements, les services météorologiques et climatiques nationaux. En France, le comité de pilotage «Services climatiques» de l Alliance nationale de recherche pour l environnement (AllEnvi) coordonne l offre de services climatiques. Il est présidé par Serge Planton, directeur du groupe de recherche changement climatique à Météo-France. Météo-France, acteur majeur du climat Collecte de données et reconstitution des climats passés font, depuis sa création, partie du savoir-faire de l établissement. Les capacités de modélisation de l atmosphère de Météo- France l ont en outre très tôt conduit à développer des modèles climatiques et à simuler les évolutions du climat futur. Ses études nourrissent par exemple les travaux du Groupe intergouvernemental d experts sur l évolution du climat (GIEC). L expertise de Météo-France dans le domaine du climat l a naturellement positionné comme précurseur des services climatiques. L établissement met son savoir-faire au service des citoyens, des organismes techniques, des entreprises et 5

6 des décideurs pour leur fournir des informations sur le climat passé et futur, sous une forme adaptée à leurs besoins. Météo-France assure ainsi la maîtrise d œuvre et le développement du portail DRIAS, les futurs du climat, un portail multi-organismes, ouvert en juillet 2012, pour lequel Météo-France, le CERFACS et l IPSL mettent à disposition des projections climatiques régionalisées (voir p. 14). L établissement accompagne également des acteurs nationaux, régionaux, locaux, publics ou privés de secteurs variés (énergie, tourisme, agriculture, urbanisme ) dans l adaptation au changement climatique, le diagnostic à l échelle régionale et locale (en France et à l étranger), et mène des actions de formation et sensibilisation. Ces services de consultance et d études s appuient sur le réseau de bureaux d études de Météo-France. Ces prestations leur permettent d améliorer la prise en compte des risques climatiques dans leur activité de production. Climat HD est le dernier né dans la gamme des services climatiques de Météo-France. Destinée au grand public, cette application interactive unique en France, disponible sur le site de Météo-France ( permet à chacun de visualiser, à l'échelle de sa région comme à celle du pays, les évolutions du climat passé et ses changements futurs. L application sera également disponible sur tablettes ios et Android dans les semaines à venir. En proposant aux citoyens d être acteurs de l adaptation, Météo-France joue pleinement son rôle de passeur entre le monde scientifique et la société. 6

7 Météo-France, mémoire du climat passé 1872 : date d ouverture de la station de Paris Montsouris, la plus ancienne station encore en service aujourd hui. La conservation et la sauvegarde de la mémoire du climat est une mission historique de l établissement. Le Bureau central météorologique, ancêtre de Météo-France, fondé en 1878, disposait déjà d un réseau d observation de 200 stations réalisant au moins trois observations par jour. Météo-France exploite aujourd hui pour la climatologie environ stations en métropole fournissant des données en temps réel, et plus de en temps différé. Les mesures sont systématiquement expertisées par des climatologues et archivées pour l étude du climat. Elles sont intégrées dans la base de données nationale. Météo-France organise également la recherche et la collecte de données climatologiques anciennes, afin de constituer de des «longues» séries sur le territoire français, en métropole et en outre-mer. Disposer de séries d observations météorologiques fiables sur de longues périodes (100, voire 150 ans) est indispensable pour comprendre les évolutions et la variabilité du climat. Cependant, les observations ne sont pas directement utilisables pour analyser les évolutions du climat. En effet, elles sont affectées par des changements dans les conditions de mesure au cours du temps, comme des déplacements de la station de mesure ou des changements de capteurs. Ces changements provoquent des ruptures qui peuvent être du même ordre de grandeur que le signal climatique. Ces ruptures sont détectées et corrigées par un traitement statistique, qui permet «d homogénéiser» les séries d observations. Les séries homogénéisées permettent de caractériser les évolutions du climat en France, de replacer les événements climatiques extrêmes dans un contexte à long terme, de contribuer à des études de détection et d'attribution des changements climatiques, et de fournir des données de référence pour évaluer et calibrer les modèles de simulation du climat. Numériser et archiver les données les plus anciennes Les climatologues travaillent avec les historiens et les archivistes pour sauvegarder les données relevées par des médecins, des moines ou encore des savants depuis le XVIII e siècle. Ces données représentent des kilomètres de linéaire, dispersés en de multiples lieux de conservation : archives publiques, sociétés savantes, observatoires astronomiques, monastères Les plus anciennes figurant dans la base nationale constituée par Météo-France datent de Elles sont issues de l Observatoire de Paris. Au-delà du territoire national, Météo-France a engagé avec les Archives nationales, grâce au soutien de la Fondation BNP Paribas, un ambitieux programme de sauvegarde et de traitement d'archives sur le climat de la France et de ses anciennes colonies, de 1850 à 1960, à partir du fonds de la météorologie conservé à Fontainebleau. 7

8 8

9 Météo-France, modélisateur du climat futur Repères Le modèle du systèmeclimatique CNRM-CM permet à la fois de reconstruire le climat d'il y a ans et de se projeter jusqu'en Sa maille est de 150 km. Le modèle régional ALADIN- Climat, utilisable sur n importe quelle partie du globe, a pour sa part une maille de 12 km. Météo-France mène des recherches sur l'évolution passée et future du climat depuis les années Le centre de recherches de Météo-France développe ses propres modèles climatiques, déclinés des modèles d atmosphère utilisés pour la prévision du temps. Aux côtés des équipes de modélisateurs de la météorologie et du climat, Météo-France compte des spécialistes du recueil et de l analyse des données observées, de l échelle locale à l échelle planétaire. Cela constitue un atout majeur pour l amélioration des modèles, qui peuvent être évalués et ajustés grâce à la confrontation de leurs résultats aux observations. Simuler le système climatique global Dans les années 1990, l établissement a décliné son modèle d'atmosphère ARPEGE, utilisé au quotidien par les prévisionnistes de Météo-France, en une version adaptée à la simulation aux longues échéances : ARPEGE-Climat.. Au fil du temps, la description des processus atmosphériques au sein du modèle s est perfectionnée (meilleure représentation des nuages, prise en compte de la chimie de l atmosphère ). Le modèle s est par ailleurs enrichi par la prise en compte des interactions entre l atmosphère et les différentes composantes du système climatique : les surfaces continentales, leurs couvertures végétales et leurs bassins hydrologiques, les océans, la banquise Un modèle du système climatique, baptisé CNRM-CM, s'est progressivement construit autour d'arpege-climat en s'appuyant pour partie sur des modèles développés dans d'autres laboratoires. Grâce à ce modèle en constante évolution, le centre de recherches de Météo-France effectue régulièrement des projections climatiques afin de déterminer l évolution des températures et des précipitations à l'échelle planétaire, mais aussi de phénomènes comme les moussons, les cyclones tropicaux, El Niño ou encore la fonte de la banquise. Météo- France est notamment un acteur majeur des travaux menés dans le cadre du GIEC pour évaluer le changement climatique et ses effets. Évaluer les disparités régionales importantes Les modèles qui simulent l'évolution du climat à l'échelle du globe découpent la surface de la Terre en mailles dont la taille (typiquement 150 km) est limitée par la puissance de 9

10 Multiplier la maille d un modèle par 2, toutes choses étant égales par ailleurs, implique de multiplier la puissance de calcul par 8. Pour effectuer des calculs à très fine échelle, il faut donc limiter l aire à laquelle on s intéresse : c est le principe des modèles régionaux. calcul disponible. À cette échelle, il est difficile de prendre en compte les phénomènes météorologiques locaux, comme ceux qui se produisent en montagne ou sur une île dont la taille est inférieure à celle de la maille. Or, des diagnostics sur l'évolution future des phénomènes locaux sont indispensables aux acteurs socioéconomiques pour mener des études sur les effets du changement climatique. Grâce à différentes techniques, les chercheurs de Météo- France produisent donc des projections fines à l'échelle de la France (résolutions allant de 8 à 50 km). Pour ce faire, l établissement développe notamment des modèles climatiques régionaux. C est ainsi, avec une version adaptée au climat du modèle régional ALADIN, qu ont été effectuées les projections climatiques pour le XXI e siècle sur la France métropolitaine et l outre-mer alimentant le 4 e volume du rapport «Le climat de la France au XXI e siècle». Ce rapport a été rédigé dans le cadre d une mission confiée à Jean Jouzel par le ministère du Développement durable et fait le point sur les connaissances actuelles sur le changement climatique futur à l échelle du pays. L élaboration de ces scénarios climatiques de référence pour le climat futur sur notre pays est une des contributions de Météo-France au Plan national d adaptation au changement climatique (PNACC). D importants moyens de calculs intensifs Pour les besoins de la prévision numérique du temps et de la simulation du climat, Météo-France dispose par ailleurs de supercalculateurs, régulièrement renouvelés. L établissement consacre 15 % de ses moyens de calcul à la recherche climatique. Cette puissance de calcul dédiée permet à l établissement d envisager d exploiter des modèles à plus forte résolution. Ce sera le cas pour l échelle globale avec une nouvelle version du modèle CNRM-CM ayant une maille de 50 km dans l atmosphère et moins de 25 km dans l océan. Ce sera aussi le cas pour l échelle régionale, avec les premières utilisations à des fins climatiques du modèle de prévision du temps à haute résolution AROME. 10

11 Aperçu de services climatiques développés par Météo- France Aide aux collectivités territoriales Les territoires sont directement confrontés à la problématique de l adaptation au changement climatique et leur contribution apparaît cruciale. Depuis la loi Grenelle II, les Régions doivent notamment se doter de Schémas régionaux climat, air, énergie (SRCAE), qui fixent des objectifs en matière d efficacité énergétique, de développement des énergies renouvelables, d amélioration de la qualité de l air et d adaptation au changement climatique. Toute collectivité de plus de habitants a par ailleurs l obligation d adopter un Plan climat-énergie territorial (PCET), qui s appuie sur la réalisation, également obligatoire, d un bilan des émissions de gaz à effet de serre liées au patrimoine et à l exercice des compétences de la collectivité. Météo-France accompagne les collectivités territoriales pour l élaboration des SRCAE et des PCET en leur proposant des diagnostics sur l évolution du climat passé et futur à l échelle de leur territoire : analyse du climat régional décrivant les variations spatiotemporelles des différents paramètres météorologiques ; étude de l évolution du climat passé et synthèse des événements extrêmes ; diagnostic de l évolution future du climat sur la base de simulations climatiques régionalisées. Météo-France a déjà accompagné : le Conseil régional de Bretagne ( ) ; les Régions Haute-Normandie, Picardie, Nord-Pas-de- Calais ; la DREAL Rhône-Alpes (2010). Au-delà de la France Dans le cadre d une sous-traitance d EGIS pour la Caisse des dépôts et consignations, Météo- France a réalisé une analyse du climat passé à Alger et des projections à l horizon Ce projet fait suite à une étude sur la vulnérabilité des villes côtières d Afrique du Nord, particulièrement exposées aux impacts du changement climatique et aux désastres naturels. Il a été mené dans le but de renforcer les capacités de la ville d Alger à anticiper les changements climatiques et à prévenir les risques de catastrophes naturelles en mettant à disposition des autorités algériennes et des acteurs locaux des outils d aide à la décision (recommandations et plans d actions). 11

12 Projets pluridisciplinaires sur la ville de demain En ville, l'artificialisation des surfaces crée un climat spécifique dont la manifestation la plus connue est «l'îlot de chaleur» : un effet de surchauffe par rapport à la campagne environnante. Dans le futur, les climatologues s attendent à une augmentation de la vulnérabilité des villes sous l effet du changement climatique et à une aggravation des impacts sur le confort thermique des habitants et la santé, notamment lors de canicules. Le changement climatique contribuera par ailleurs nécessairement à modifier la demande énergétique des villes. Acteurs institutionnels et professionnels de l aménagement urbain sont de plus en plus interpellés sur ces problématiques, sur de possibles stratégies d adaptation et sur leur efficacité. Aux échéances considérées (plusieurs décennies), la réponse à ces questions exige une approche fortement interdisciplinaire. Pour imaginer la ville de demain, Météo-France s associe donc à des experts issus de différentes disciplines : économie, géographie, sciences humaines et sociales, architecture, urbanisme, etc. Focus sur trois projets interdisciplinaires menés sur la ville.. EPICEA, mené en collaboration avec le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) et financé par la ville de Paris. Son objectif : évaluer les effets sur le climat urbain de plusieurs scénarios théoriques d'adaptation (modification des propriétés réfléchissantes des façades et toitures des bâtiments, végétalisation de l'espace urbain, humidification des chaussées). EUROMED, mené avec l Établissement public d aménagement EuroMéditerranée (EPAEM). Il visait à quantifier les effets climatiques induits par l urbanisation du quartier de la Joliette à Marseille, en situation de canicule et à l horizon L étude s est aussi penchée sur l impact des choix d aménagement sur le climat urbain : utilisation d un système innovant de climatisation par boucle à eau de mer, travail sur les albédos des bâtiments, introduction d un nouveau parc. MUSCADE, financé par l'agence nationale de la recherche (ANR) et réunissant des scientifiques du CIRED, du laboratoire Littoral environnement et sociétés (LIENSs), du CSTB, du Laboratoire de recherche en architecture (LRA) et de l'institut d'aménagement et d'urbanisme de la région Île-de-France (IAU IdF). Il met en perspective, à l'horizon 2100, la consommation énergétique de la ville et ses capacités de production d'énergies locales et renouvelables. 12

13 Accompagnement des acteurs de l énergie La consommation et la production d électricité sont intimement liées aux conditions météorologiques. En 2014, Réseau de transport d électricité (RTE), client historique de Météo-France, a souhaité établir un «bilan de l équilibre offredemande d électricité». Cela nécessitait de disposer d un référentiel climatique représentatif du climat actuel, afin d évaluer l impact des situations climatiques contraignantes (vagues de froid ou vagues de chaleur) sur le système électrique au niveau européen. Météo-France a produit, grâce à son modèle ARPEGE-Climat, des bases de données de températures, de vent, de nébulosité et de rayonnement solaire, sur une grille couvrant l Europe, correspondant à 200 années météorologiques au pas de temps horaire, fictives mais toutes représentatives du climat actuel. Ce référentiel climatique permet de caractériser la dispersion des paramètres météorologiques en garantissant leur cohérence spatiale et temporelle. Développé au Canada à la fin des années 1970, l'indice forêt météo (IFM), permet d'estimer le danger météorologique de feux de forêts en tenant compte de la température, de l humidité de l air, de la vitesse du vent et des précipitations. Une réanalyse atmosphérique est une représentation spatiale et temporelle homogène de l état de l atmosphère sur une longue période. Elle est obtenue en combinant observations et résultats de modèles de prévision du temps. Anticipation des risques En 2008, une mission interministérielle (ministères du Développement durable, de l Intérieur et de l Agriculture) a été constituée pour analyser les conséquences du changement climatique, dans les décennies à venir ( ) sur l aléa feux de forêts, l extension probable des zones sensibles sur le territoire et faire les propositions nécessaires pour permettre au gouvernement de préparer ces échéances. Dans ce cadre, Météo-France a réalisé un rapport sur l'impact du changement climatique sur l'indice forêt météo (IFM). Les climatologues ont utilisé une réanalyse atmosphérique sur la période passée et le modèle ARPEGE-Climat pour suivre l'évolution de l'ifm de 1958 à l'horizon Les chercheurs de Météo-France ont ensuite croisé ce danger météorologique de feux avec les cartographies de vulnérabilité aux feux de forêts des principaux peuplements forestiers, établies par l'office national des forêts (ONF) et l'inventaire forestier national (IFN). Des cartes de sensibilité potentielle aux incendies de forêts estivaux aux horizons actuel ( ) et moyen terme ( ) ont ainsi été établies. 13

14 Le portail Drias, les futurs du climat Initié en 2009 et inscrit au Plan national d adaptation au changement climatique (PNACC), le projet DRIAS (Donner accès aux scénarios climatiques régionalisés français pour l'impact et l'adaptation de nos sociétés et environnements) avait pour objectif de faciliter l appropriation par les acteurs socioéconomiques des données scientifiques sur le changement climatique, souvent difficiles d accès du fait de leur technicité. Météo-France a développé un portail répondant aux besoins des diverses communautés impliquées dans l adaptation au changement climatique : il permet de consulter et d obtenir aisément les scénarios climatiques régionalisés sur la métropole et l outre-mer, produits par la communauté scientifique française. Ce travail a été effectué en collaboration avec les chercheurs des laboratoires français (CERFACS, IPSL) et en étroite association avec des utilisateurs issus de collectivités territoriales, du monde de la recherche, de grands groupes industriels ou de PME, de bureaux d études ou d associations. Ce portail à forte composante didactique est à la fois riche et simple à utiliser. Il propose une démarche d appropriation en trois étapes via les espaces «Accompagnement», «Découverte» et «Données et Produits» qui présentent respectivement une base documentaire, des cartes interactives des différentes projections et un espace de téléchargement des données numériques. DRIAS offre un accès à un grand nombre de paramètres et indicateurs climatiques, sur une grille de 8 km de résolution, simulés par plusieurs modèles et pour différents scénarios d émission de gaz à effet de serre, dont les scénarios RCP (voir p. 17) utilisés dans le dernier exercice du GIEC. Le portail, ouvert en 2012, est régulièrement alimenté par les nouveaux scénarios et études produits dans les laboratoires français de modélisation du climat (IPSL, CERFACS, CNRM). Disponible en anglais, il a été enrichi en 2015 d une nouvelle rubrique consacrée aux impacts du changement climatique. Elle intègre les résultats du projet ClimSec coordonné par Météo-France, portant sur l évolution des sécheresses. Le portail a également été mis à jour pour tenir compte des nouveaux scénarios de référence pour la France au XXI e siècle, utilisés dans le cadre du 4 e rapport de la «mission Jouzel». 14

15 L évolution du climat en France Climat passé Hausse des températures moyennes en France de 1,4 C depuis 1900 Accentuation sensible du réchauffement au cours des 3 dernières décennies Augmentation de la fréquence des vagues de chaleur depuis le milieu du XX e siècle Diminution de la durée de l enneigement en moyenne montagne Assèchement du sol et accentuation de l intensité des sécheresses Climat futur Les tendances d évolution du climat au XXI e siècle Poursuite du réchauffement au cours du XXI e siècle en métropole, quel que soit le scénario Selon le scénario sans politique climatique, le réchauffement pourrait atteindre 4 C à l'horizon par rapport à la période Peu d évolution des précipitations annuelles au XXI e siècle, mais des contrastes saisonniers et régionaux Poursuite de la diminution du nombre de jours de gel et de l augmentation du nombre de journées chaudes, quel que soit le scénario Des vagues de chaleur de plus en plus fréquentes et intenses Assèchement des sols de plus en plus marqué au cours du XXI e siècle en toute saison Les phénomènes, à l horizon Par rapport à la période de référence Journées chaudes : sur l'ensemble du territoire métropolitain, le nombre annuel de journées chaudes pourrait augmenter de 18 jours selon le scénario RCP 4.5, et de 47 jours selon le RCP 8.5 (voir p. 17). Jours de gel : sur l'ensemble du territoire métropolitain, le nombre de jours de gel annuel pourrait diminuer en moyenne en plaine de l'ordre de 17 jours selon le scénario RCP4.5, et de 27 jours selon le RCP 8.5 (voir p. 17). 15

16 16

17 La modélisation climatique Les modèles de climat Les simulations climatiques sont effectuées à partir de modèles dit de circulation générale. Contrairement aux modèles de prévision qui sont en permanence recalés sur les observations, les modèles climatiques évoluent librement. Ils «reçoivent» de l énergie sous forme de rayonnement solaire et en «perdent» sous forme de rayonnement infrarouge émis vers l espace. Le climat simulé (température, précipitations, etc.) est le résultat de cet ajustement entre énergie reçue et énergie perdue. Le rayonnement solaire dépend de paramètres astronomiques et est fixé a priori au modèle. Le rayonnement infrarouge dépend notamment des concentrations de gaz à effet de serre (qui dépendent de l activité humaine) contenues dans l atmosphère. Ces dernières sont également fixées a priori au modèle, par le biais des scénarios RCP. Les scénarios RCP Les scénarios RCP (pour Representative Concentration Pathway) sont représentatifs d évolution des concentrations de gaz à effet de serre, d ozone et de précurseurs des aérosols pour le XXI e siècle et au-delà. Ils ont été définis par un groupe international d experts dans la perspective de l élaboration du 5 e rapport d évaluation du GIEC (2014). On peut les lier à des efforts plus ou moins grands de réduction des émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial. Leur sélection a été effectuée par les scientifiques sur la base de 300 scénarios publiés dans la littérature. Le plus pessimiste n est dépassé que par environ 10 % des hypothèses envisagées, tandis que le plus favorable ne dépasse que près de 10 % d entre elles. Pour le CO 2, par exemple, les scénarios se distinguent de la manière suivante: RCP 2.6, le plus modéré en émission, est sans équivalent par rapport aux anciens scénarios du GIEC. Il tient compte de l'application de politiques de réduction drastique des émissions de CO 2, pour arriver à des émissions quasi nulles à la fin du XXI e siècle. RCP 4.5 : les émissions de CO 2 dans l'atmosphère diminuent avant 2050, mais la concentration ne se stabilise qu'en RCP 6.0 : les émissions de CO2 augmentent jusque vers 2080, mais la concentration de CO 2 ne continue à augmenter qu'en RCP 8.5, le plus fort en émissions : augmentation soutenue des émissions au cours du XXI e siècle. 17