Etudes de tendances et variabilités climatiques à partir d'analyses d'observations de la Terre
Coordination scientifique : M. Chiriaco (LATMOS)
Coordination des actions de l'équipe ESPRI: Sophie Cloché (IPSL)
L'évolution de notre environnement est complexe, car contrôlée par de nombreux processus physiques, chimiques, et biologiques opérant à des échelles de temps et d'espace très diverses. Pour étudier sa variabilité et ses tendances, il faut donc collecter des informations à partir de techniques d'observation et d'instruments variés. Ces informations peuvent être locales ou globales, acquises dans la durée ou lors de campagnes de mesures ponctuelles.
Nous pensons que les observations sont à même de faire la différence entre forçage anthropique et variabilité naturelle, mais l'exercice est complexe car implique tous les compartiments de notre système et toutes les échelles spatio-temporelles.
Beaucoup d'observations sont disponibles pour étudier les variabilités naturelles et rétroactions climatiques et environnementales, et mieux comprendre les processus par lesquels l'atmosphère, l'océan, les surfaces continentales et les interfaces interagissent à différentes échelles spatio-temporelles. Cependant, à ce jour, chaque compartiment est étudié séparément ; à l'intérieur d'un compartiment, chaque famille de variables est étudiée séparément ; et pour une même famille de variables, chaque échelle est étudiée séparément. Pour répondre le mieux possible à la question, il nous faut aujourd'hui tenir compte ensemble de tous les compartiments, avec une approche multi-paramètres, et multi-échelles spatio-temporelles.
Plusieurs difficultés ralentissent considérablement les recherches : (i) la très grande disparité des observations, a fortiori d'un compartiment à l'autre ; (ii) la faible ampleur des signaux que l'on cherche à mettre en évidence et les connexions complexes entre processus à l'échelle locale et anomalies observées à l'échelle climatique ; (iii) Les constantes de temps différentes d'un compartiment à l'autre : la stratosphère et les surfaces continentales ou océaniques représentent des bornes " lentes " pour la troposphère dont l'état est dirigé par les processus (radiatifs, dynamiques, microphysiques).
L'IPSL a les moyens de répondre à la problématique et lever les difficultés. En effet, Dans le domaine de l'observation de la Terre, les laboratoires de l'IPSL mettent en uvre des observations dans le cadre de missions spatiales, de services d'observations long-terme, d'observatoires de l'environnement, de campagnes de mesures au sol, dans l'air et en mer, pour surveiller et explorer l'atmosphère, les océans, les surfaces continentales et les interfaces. A partir de ces observations, la communauté IPSL travaille sur la caractérisation de variabilités et tendances à des échelles climatiques dans les différents compartiments du système Terre (océan, surfaces continentales, troposphère, stratosphère). Ces nombreuses observations et les expertises associées, tout comme la proximité avec la communauté " Modèles " nous permettent aujourd'hui d'aborder la question des tendances et variabilités climatiques à partir des observations en connectant les différents compartiments et non plus indépendamment.
Au sein du pôle Observations de l'IPSL, un groupe de travail " variabilité et tendances " intégrant des chercheurs spécialistes de l'observation dans chaque compartiment se crée. Il aura pour rôles de (i) mieux comprendre la variabilité naturelle du climat, les rétroactions climatiques, et les réponses du climat aux forçages anthropiques, (ii) mieux comprendre les processus par lesquels l'atmosphère, l'océan, les surfaces continentales et les interfaces interagissent à différentes échelles spatio-temporelles. Les objectifs de ce groupe de travail sont donc de :
- Echanger sur les méthodes d'exploitation des longues séries d'observations multi-paramètres, pour transférer des compétences d'un compartiment à l'autre, et définir de nouvelles questions de méthodes ou d'analyse qui dépassent chaque communauté.
- Etre l'interlocuteur vis-à-vis de la communauté nationale et internationale, et vis à vis d'autres groupes à l'IPSL, tel que le groupe Statistiques pour l'Analyse, la Modélisation et l'Assimilation.
- Définir quelles variables (ou corrélations de variables) ont une forte sensibilité climatique et à quelle échelle spatio-temporelle. Déterminer si les observations de l'IPSL permettent d'y accéder dés aujourd'hui ou si certaines ne sont pas encore observées, et mettre au point une stratégie pour y remédier.
- Explorer des méthodes pour coupler les observations des différents compartiments et réaliser des études multi-paramètres ou multi-échelles.
Les premières actions à mener pour répondre à ces objectifs seront :
- La mise en place du groupe de travail réunissant les différents acteurs de l'IPSL sur ce sujet.
- L'Identification d'un sujet d'étude spécifique (anomalie remarquable, événement extrême) commun à tous les compartiments. L'hiver 2010 qui présent des anomalies importantes au moins dans la troposphère et la stratosphère, est pressenti comme premier sujet d'étude.
- La création d'un catalogue des observations disponibles, avec une liste des experts associés.
- Pour aborder le problème d'homogénéisation des observations long-terme et multi-paramètres, un travail de réanalyses d'observations est réalisé pour l'observatoire du SIRTA. Ce travail, qui consiste à réunir au sein d'un même fichier toutes les observations disponibles sur le site depuis 10 ans (homogénéisées et en moyenne horaire) permet des études multi-paramètres et multi-échelles spatio-temporelles. Il est nécessaire de prolonger ce travail, de la compléter avec des observations spatiales et des informations sur la surface. Cette approche devra être appliquées à d'autres sites, d'autres types d'observations, incluant tous les compartiments. Il s'agit d'un travail important qui nécessite un appui de l'IPSL (demande de poste LABEX IPSL).