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Mise à jour des modèles climatiques CMIP6 dépassés par les biais scientifiques

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L’océan Austral nuageux montre un bilan radiatif amélioré dans les derniers modèles climatiques du GIEC, mais des biais importants subsistent dans les propriétés physiques simulées du nuage au-dessus de l’océan Austral. Ces biais s’annulent largement lorsqu’ils influencent conjointement le forçage radiatif du nuage. L’image du nuage est capturée par le satellite FY-3D. Crédit : Centre national de météorologie par satellite de l’Administration météorologique de Chine

Les nuages ​​peuvent refroidir ou réchauffer la surface de la planète, un effet radiatif qui contribue de manière significative à bilan énergétique mondial Il peut être affecté par la pollution d’origine humaine. Appelé à juste titre l’océan Austral, c’est l’océan le plus méridional du monde, exempt de pollution humaine mais soumis à d’abondants gaz et aérosols marins. Environ 80% couvert de nuages. Comment cette masse d’eau et sa relation avec les nuages ​​contribuent-elles à changer le climat mondial ?

Les scientifiques poursuivent leurs recherches pour le découvrir, et ils sont maintenant un peu plus près, grâce aux collaborations internationales identifiant les erreurs de compensation dans les protocoles de modèles climatiques largement utilisés connus sous le nom de CMIP6. Ils ont publié leurs découvertes aujourd’hui (20 septembre) dans la revue Progrès des sciences de l’atmosphère.

Effet de rayonnement nuageux

Les nuages ​​peuvent agir comme un composant d’une serre pour réchauffer la Terre en piégeant le flux de rayonnement infrarouge à grande longueur d’onde dans la partie supérieure de l’atmosphère. Les nuages ​​peuvent également améliorer l’albédo planétaire en réfléchissant le flux de rayonnement solaire à ondes courtes dans l’espace pour refroidir la Terre. L’effet net du processus concurrent dépend de la hauteur, du type et des propriétés optiques des nuages. L’effet radiatif des nuages ​​(CRE) sur le bilan radiatif actuel de la Terre peut être déduit des données satellitaires en comparant le rayonnement des ondes ascendantes dans les régions couvertes et non nuageuses.

« Les biais liés aux nuages ​​et au rayonnement au-dessus de l’océan Austral ont été un problème de longue date dans les générations passées de modèles climatiques mondiaux », a déclaré l’auteur correspondant Yuan Wang. Il est maintenant professeur agrégé au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes à l’Université Purdue. « Après l’introduction des derniers modèles CMIP6, nous étions impatients de voir comment ils fonctionnaient et si les anciens problèmes persistaient. »

CMIP Phase 6 (CMIP6) est un projet du Programme mondial de recherche sur le climat (WCRP). Il permet l’évaluation systématique des modèles climatiques pour faire la lumière sur la façon dont ils se comparent les uns aux autres et aux données du monde réel. Dans cette étude, Wang et les chercheurs ont analysé cinq modèles CMIP6 destinés à servir de références standard.

Wang a déclaré que les chercheurs étaient également motivés par d’autres études dans le domaine qui indiquent que la couverture nuageuse de l’océan Austral est un facteur contribuant à la sensibilité élevée de certains modèles CMIP6, lorsque les simulations prédisent une température de surface qui augmente trop rapidement pour l’augmentation du taux de rayonnement. . En d’autres termes, s’ils sont mal simulés, les nuages ​​de l’océan Austral pourraient jeter un doute sur les projections du changement climatique futur.

« Cet article met l’accent sur la compensation des erreurs dans les propriétés physiques du nuage malgré l’optimisation complète des simulations de rayonnement au-dessus de l’océan Austral », a déclaré Wang. « Grâce aux observations spatiales par satellite, nous pouvons identifier ces erreurs dans les propriétés physiques exactes du nuage simulé, y compris la fraction nuageuse, la teneur en eau du nuage, la taille des gouttelettes de nuage, etc., et également révéler comment chacune contribue au biais global du rayonnement radiatif du nuage. forçant. . »

Le forçage radiatif d’un nuage – la façon dont les nuages ​​interfèrent avec le rayonnement pour réchauffer ou refroidir la surface – est largement déterminé par les propriétés physiques du nuage. « Les effets radiatifs des nuages ​​​​dans CMIP6 sont comparables aux observations par satellite, mais nous avons constaté qu’il existe des biais compensatoires importants dans la trajectoire de l’eau liquide de la partie nuageuse et le rayon effectif des gouttelettes », a déclaré Wang. « La principale implication est que bien que les derniers modèles CMIP améliorent les simulations de leurs états moyens, tels que les flux de rayonnement dans la haute atmosphère, les nuages ​​détaillés sont toujours très ambigus. »

Selon Wang, cet écart explique également en partie pourquoi les évaluations typiques de la sensibilité au climat ne fonctionnent pas bien, étant donné que ces évaluations reposent sur un modèle physique détaillé – plutôt que sur une performance moyenne du pays – pour évaluer l’impact global sur le climat.

« Nos travaux futurs viseront à identifier les critères individuels responsables de ces biais », a déclaré Wang. « J’espère que nous pourrons travailler en étroite collaboration avec les développeurs de modèles pour le résoudre. Après tout, le but ultime de toute étude d’évaluation de modèle est d’aider à améliorer ces modèles. »

Référence : « Compensation des erreurs dans les caractéristiques radiatives et physiques des nuages ​​au-dessus de l’océan Austral dans les modèles climatiques CMIP6 » Par Lijun Zhao, Yuan Wang, Chuanfeng Zhao, Shikuan Dong et Yuk Il Yong, 20 septembre 2022 Disponible ici Progrès des sciences de l’atmosphère.
DOI : 10.1007/s00376-022-2036-z

Parmi les autres contributeurs figurent Lejun Chau et Yuk Il-Young, Département de géologie et de science planétaire, Caltech ; Chuanfeng Zhao, Département des sciences atmosphériques et océaniques, École de physique, Université de Pékin ; et Xiquan Dong, Département d’hydrologie et des sciences atmosphériques, Université de l’Arizona.

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Delphine Perrault

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