Le Projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP) est une collaboration scientifique internationale s’inscrivant dans le Programme mondial de recherche sur le climat de l’Organisation des Nations Unies. Des équipes de modélisation climatique de partout dans le monde y participent. Le CMIP établit le protocole de conception expérimentale et recommande des ensembles d’expériences de base que la communauté de modélisation climatique doit exécuter. L’objectif est de produire une série de simulations normalisées dont les résultats peuvent être comparés pour trouver les points de concordance et de divergence dans les simulations afin d’apporter des améliorations aux modèles et d’approfondir notre compréhension de la modélisation climatique.
Le CMIP6 est la plus récente phase de collaboration dans le cadre du CMIP. Les données du CMIP6 sont les plus récentes données de modèles climatiques mondiaux disponibles. Scientifiquement robustes, ces données constituent la base des rapports d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).
Il y a plusieurs différences entre le CMIP5 et le CMIP6. Tout d’abord, le CMIP6 porte sur un plus grand nombre de modèles climatiques produits par un plus grand nombre d’équipes. On parle en effet de 100 modèles de 49 équipes pour le CMIP6 contre seulement 40 modèles de 20 équipes pour le CMIP5.
De plus, les modèles du CMIP6 ont une résolution spatiale supérieure, c’est-à-dire qu’ils représentent l’atmosphère, les océans et les processus à petite échelle (comme les nuages, la vapeur d’eau et les aérosols) avec plus de détails. Cette augmentation de la résolution spatiale signifie entre autres que la représentation des précipitations extrêmes est plus réaliste.
Une autre différence importante entre le CMIP5 et le CMIP6 concerne les scénarios d’émissions servant à prévoir les niveaux futurs de changements climatiques mondiaux. Les scénarios du CMIP5 se basaient sur les profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP), tandis que le CMIP6 utilise un ensemble amélioré de scénarios reposant sur les trajectoires communes d’évolution socioéconomique (SSP). Ces dernières viennent compléter les RCP en explorant de manière normalisée les conditions socioéconomiques sous-tendant divers niveaux d’émissions.
Enfin ,certains modèles du CMIP6 présentent une sensibilité du climat à l’équilibre plus élevée que celle des modèles du CMIP5. Autrement dit, ces modèles sont plus chauds que ceux de CMIP5. La sensibilité du climat à l’équilibre se rapporte à l’augmentation de la température moyenne mondiale à la suite d’un doublement instantané du CO2 atmosphérique. On simule la réponse des modèles climatiques à ce changement jusqu’à obtenir un régime climatique permanent (état d’équilibre). La valeur de l’augmentation de la température moyenne mondiale au moment où cet équilibre est atteint sert d’indicateur pour décrire la façon dont les modèles répondent aux modifications du forçage. Une valeur élevée indique une réponse du modèle supérieure par unité de forçage.
Des travaux sont en cours pour étudier ces constats; il s’agit du cheminement normal du processus scientifique.
Différents modèles climatiques ont différentes résolutions spatiales. Au fil du temps, la résolution a généralement augmenté avec l’amélioration des techniques de modélisation climatique et les progrès en matière de technologie informatique. Par exemple, le modèle français IPSL-CM5-LR (utilisé dans le CMIP5 pour certaines expériences) avait une résolution de 96 x 95 points en longitude et latitude. La plus récente version de ce modèle (IPSL-CM6A-LR), qui a servi au CMIP6, a une résolution de 144 x 143 points en longitude et latitude. Cependant, certains centres climatiques ont choisi de conserver la même résolution, comme le CCCma, en utilisant CanESM2 (CMIP5) et CanESM5 (CMIP6) avec la même résolution de 2,8 x 2,8°
Les modélisations du CMIP5 et du CMIP6 reposent sur des modèles climatiques mondiaux différents et un ensemble actualisé de scénarios d’avenir. Les simulations du CMIP5 se basaient sur quatre profils représentatifs d’évolution de concentration (RCP) et sur les concentrations de gaz à effet de serre (GES) qui y ont été associées à compter de 2006. Celles du CMIP6 utilisent les concentrations de GES découlant des trajectoires communes d’évolution socioéconomique (SSP), qui lient les niveaux d’émissions aux conditions socioéconomiques à partir de 2014.
Les modèles du CMIP5 ont servi de base au cinquième rapport d’évaluation du GIEC (2013), mais les expériences ont commencé plusieurs années auparavant. Les activités de modélisation du CMIP6 ont été lancées peu de temps après la publication de ce rapport en 2013, et font l’objet du sixième rapport d’évaluation (2021). Le fait de commencer les simulations du climat futur à une date proche de l’année de la première exécution des modèles permet d’utiliser le plus possible de données sur les concentrations observées « en temps réel » des GES atmosphériques. On obtient ainsi une représentation réaliste de l’état de l’atmosphère au début des simulations.
Non, il n’y a pas de grandes différences entre les résultats des modèles du CMIP5 et du CMIP6. Les simulations du climat et les réponses de celui-ci aux changements des divers « forçages climatiques » (p. ex. émissions de GES et d’aérosols, changements d’utilisation des terres) sont comparables.
Dans son sixième rapport d’évaluation, le GIEC analyse soigneusement les modèles du CMIP6, et compare leur capacité à reproduire le climat historique et les changements climatiques projetés à celle de modèles précédents (comme ceux du CMIP5). En moyenne, les modèles du CMIP6 produisent un climat actuel simulé un peu plus réaliste que celui des modèles précédents. Les schémas spatiaux des changements climatiques futurs sont semblables dans les modèles du CMIP5 et du CMIP6 lorsqu’on examine des changements comparables de la température moyenne mondiale.
Il faudrait faire beaucoup de recherches pour évaluer les résultats du CMIP6 par rapport à ceux du CMIP5 en contexte canadien. À l’heure actuelle, ce sujet n’est abordé que dans très peu de publications, mais il devrait être davantage étudié dans les prochaines années.
Certains des modèles du CMIP6 (dont le modèle canadien, CanESM5) présentent une sensibilité du climat plus élevée que celle des modèles du CMIP5. Autrement dit, ils sont plus chauds.
La sensibilité du climat se rapporte à l’importance du réchauffement projeté au moment où le système climatique atteint l’équilibre après un doublement instantané du CO2 atmosphérique. Si quelques modèles du CMIP6 ont une sensibilité du climat supérieure (c’est-à-dire qu’ils prévoient une plus grande augmentation de la température après le doublement du CO2), la plage de sensibilité formée par l’ensemble des modèles est comparable pour le CMIP5 et le CMIP6.
En général, par rapport aux modèles du CIMP5, les modèles du CMIP6 ont une résolution spatiale supérieure et intègrent un plus grand nombre de processus physiques. Bon nombre d’entre eux sont des modèles de système terrestre, qui comprennent des cycles biogéochimiques (comme le cycle du carbone) et sont donc plus complexes, car ils tiennent compte d’un nombre accru de rétroactions et d’interactions, en particulier entre la surface terrestre et l’atmosphère. Dans certains modèles, ces améliorations ont donné lieu à une sensibilité du climat supérieure à celle de la génération précédente (CMIP5). En gros, les modèles ayant une sensibilité du climat supérieure prédisent un réchauffement plus important en réponse à un même forçage que les modèles ayant une sensibilité du climat inférieure.
La cause de cet effet est une question de la recherche actuelle, mais celui-ci semble dû à la représentation plus complexe des nuages et des aérosols.
Aucune donnée historique simulée provenant d’un modèle climatique (y compris les valeurs quotidiennes, mensuelles et annuelles des phénomènes météorologiques) ne correspondra exactement aux données historiques observées. Pourquoi? Parce que les modèles ne représentent pas parfaitement la Terre et tous ses processus, et parce que chaque exécution d’un modèle quelconque ne fournit qu’une version du climat historique et de sa variabilité naturelle. Cela dit, il faut noter que les moyennes et les variations climatologiques mensuelles, saisonnières et annuelles sont semblables entre les climats historiques simulés et observés lorsqu’on s’intéresse aux régions ou à de plus grands territoires. Comme les modèles et les observations météorologiques ne représentent généralement pas l’information à la même échelle spatiale, il importe d’utiliser des données historiques modélisées pour faire une comparaison directe avec des données futures modélisées.
Les modèles du CMIP6 ont les mêmes sources d’incertitude que les modèles du CMIP5. Pour en savoir plus sur l’incertitude, lire cet article.
Oui, l’échelle des données du CIMP6 est réduite selon la même méthode (appelée BCCAQV2) utilisée pour l’échelle des données du CMIP5. Le site Web du Pacific Climate Impacts Consortium (en anglais seulement) donne plus d’informations sur la réduction d’échelle des données des modèles climatiques mondiaux.
Non. Si les modèles du CMIP6 comprennent en général un plus grand nombre de processus climatiques, qu’ils ont été exécutés avec une résolution spatiale supérieure et qu’ils utilisent des scénarios d’émissions actualisés, il n’existe pas de modèle climatique mondial « parfait ». De nombreux modèles du CMIP6 reposent sur ceux du CMIP5, et leurs résultats présentent beaucoup de similitudes.
Les données du CMIP5 sont encore valides; elles ne devraient pas être considérées comme obsolètes ou dépassées, et peuvent encore être utilisées pour examiner les ressemblances et les différences entre les climats simulés au cours des différentes phases du CMIP. Par rapport au CIMP5, le CMIP6 utilise des modèles climatiques actualisés et des émissions différentes, mais ces deux phases tiennent compte de scénarios présentant des niveaux comparables de forçage radiatif à la fin du siècle (2100).
Il est recommandé d’employer le CMIP6 pour les nouveaux travaux et d’examiner les différences et les ressemblances avec le CMIP5. Il n’est cependant pas nécessaire de refaire les travaux utilisant des données du CMIP5 : à condition que ces travaux tiennent compte d’un éventail de modèles et de scénarios d’émissions, ils examinent bien la plage de climats futurs plausibles.
Oui, les données du CMIP6 seront accessibles sur l’ensemble de portails nationaux de données climatiques. Le processus visant leur mise en ligne est en cours.
Aucune date n’est encore fixée pour le retrait de l’accès aux données du CMIP5. Toutefois, ces données seront un jour retirées de DonnéesClimatiques.ca, et l’ensemble de portails n’utilisera plus que les données du CMIP6. Il sera encore possible d’accéder aux données du CMIP5 par l’intermédiaire de la Division de la recherche climatique et sur les sites GeoMet et Datamart.
Les ensembles de données du CMIP s’insèrent dans un processus collaboratif auquel participent de nombreux groupes et chercheurs de partout dans le monde qui sont spécialisés en modélisation climatique. Leur élaboration peut prendre plusieurs années. Les nouveaux ensembles sont généralement mis à jour et publiés tous les six à sept ans, bien que cela puisse prendre plus de temps, comme dans le cas du CMIP6.
Les ensembles de données sont produits par étapes dans le but d’enrichir, d’améliorer et d’harmoniser notre compréhension de la modélisation climatique ainsi que d’appuyer les évaluations nationales et internationales des changements climatiques, ce qui comprend les rapports d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) de l’Organisation des Nations Unies.
Les trajectoires communes d’évolutionsocioéconomique (SSP) ont servi à produire la toute dernière génération de scénarios d’émissions de gaz à effet de serre (GES). Elles explorent de manière systématique les tendances socioéconomiques potentielles du siècle à venir et quantifient l’effet de celles-ci sur les émissions de GES. Leurs résultats (les émissions) servent d’intrants pour l’exécution des modèles climatiques et la projection des niveaux de changements climatiques.
L’ensemble de scénarios d’avenir utilisés dans le CMIP6 couvre un plus large éventail de trajectoires potentielles d’émissions de gaz à effet de serre (GES) que celui utilisé dans le CMIP5.
Il est possible d’associer de multiples scénarios d’émissions à chaque SSP. En raison des ressources importantes nécessaires pour exécuter plusieurs expériences de modélisation climatique, seules quelques SSP sont réellement utilisées pour les simulations. Les trajectoireschoisies visent à couvrir tout l’éventail des scénarios d’émissions possibles.
Afin de permettre la comparaison entre le CMIP5 et le CMIP6, la communauté de la modélisation climatique a adopté les trois scénarios basés sur les SSP correspondant aux RCP les plus courants (soit RCP2.6 – SSP1-2.6, RCP4.5 – SSP2-4.5, et RCP8.5 – SSP5-8.5), mais d’autres ont été ajoutés pour explorer la façon dont le climat peut changer en réponse à différentes conditions sociales et économiques. Par exemple, le scénario SSP1-1.9 a été introduit pour examiner un monde dont les facteurs économiques et sociaux rendent « fort probable » d’atteindre les objectifs de l’Accord de Paris (augmentation de la température mondiale inférieure à 1,5 °C), et le scénario SSP3-7.0 a été choisi pour représenter la fourchette de moyenne à supérieure des trajectoires de forçage futur.
Les scénarios basés sur les SSP de même que les RCP décrivent les émissions de gaz à effet de serre (GES) au cours du siècle à venir.
Les scénarios basés sur les SSP constituent un raffinement des scénarios de concentration des GES précédents désignés sous l’acronyme RCP. Les RCP ont été explicitement conçus pour que la communauté de la modélisation climatique puisse explorer les effets de différentes trajectoires d’émissions ou concentrations d’émissions (qui donnent lieu à diverses valeurs de forçage radiatif). Les caractéristiques socioéconomiques qui ont servi à définir les RCP ne sont pas normalisées, ce qui rend difficile d’associer les changements sociétaux (p. ex. population, éducation, politiques gouvernementales) aux cibles climatiques (p. ex. maintien du réchauffement climatique bien en deçà de 2 °C). Les SSP règlent ce problème en établissant la façon dont les choix sociétaux peuvent mener à des changements du forçage radiatif d’ici la fin du siècle (2100). Ainsi, les SSP sont un développement des RCP visant à permettre la comparaison normalisée des choix d’une société et des niveaux de changements climatiques qui en découlent.
Comme les scénarios SSP fournissent beaucoup plus de renseignements sur les conditions socioéconomiques, ils donnent beaucoup plus de renseignements sur les émissions et les concentrations des différents GES dans l’atmosphère que les RCP, lesquels étaient davantage axés sur les changements du forçage radiatif.
DonneesClimatiques.ca fournit des projections climatiques à une échelle spatiale qui convient mieux à la prise de décisions au Canada que les modèles climatiques mondiaux. Pour les obtenir, il faut d’abord réduire l’échelle des données du CMIP6 afin de leur donner une résolution spatiale plus fine, ce qui demande du temps et des ressources informatiques. Jusqu’à présent, les travaux de réduction d’échelle se sont axés sur les SSP comparables aux RCP disponibles sur DonneesClimatiques.ca (RCP du CMIP5). Ce choix facilitera la comparaison des résultats entre les projections des modèles du CMIP5 et du CMIP6.
Les modèles climatiques ne sont pas tous en mesure d’exécuter l’ensemble des scénarios d’émissions basés sur les SSP (en raison des ressources limitées). Certains SSP n’ont été utilisés que pour un petit nombre de simulations, ce qui produit pour chacune une gamme de résultats jugée insuffisamment représentative de l’éventail des climats futurs possibles selon la trajectoire en question. Dans ce cas, les résultats n’auront pas été rapportés à une échelle régionale.
Il est possible que des projections supplémentaires d’autres scénarios d’émissions basés sur les SSP, mises à l’échelle, soient disponibles à une date ultérieure.
Le travail de conception des SSP a commencé en même temps que celui visant les RCP, mais les SSP n’étaient pas finalisés pour le cinquième projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP5). Par contre, ils ont servi à produire la plus récente génération d’expériences de modélisation climatique, le CMIP6. Au début de 2021, les résultats du CMIP6 ont été publiés. Comme les modèles utilisés sont mondiaux, il faut « réduire l’échelle » des résultats pour obtenir une résolution spatiale plus fine convenant mieux à la prise de décisions, et ceci a pris du temps.
Les SSP fournissent des renseignements supplémentaires par rapport aux RCP. Elles tiennent systématiquement compte d’un large éventail de facteurs influençant les émissions mondiales (comme la croissance de la population, les niveaux de scolarité mondiaux et le développement économique), ce qui permet de comparer de manière normalisée les risques et les retombées pour la société ainsi que les défis en matière d’adaptation et d’atténuation. Qui plus est, on peut superposer des mesures d’atténuation à la trame socioéconomique globale d’un SSP pour évaluer leur efficacité à réduire les émissions mondiales.
Oui, les RCP sont encore valides.
Cependant, les SSP permettent de mieux comprendre les liens entre les facteurs socioéconomiques et les changements climatiques. Notre connaissance du système climatique évolue constamment; en utilisant l’ensemble le plus récent de scénarios d’émissions, les spécialistes s’assurent que leurs travaux se fondent sur l’information climatique disponible la plus à jour.
Pour répondre à cette question, il faut d’abord réfléchir à deux autres questions : Premièrement, quels éléments du projet sont vulnérables aux changements climatiques? Deuxièmement, quel niveau de risque est acceptable?
Prenons par exemple un danger environnemental rare, mais dommageable, dont les conséquences pourraient être très graves et possiblement avoir des effets sur divers facteurs comme la sécurité alimentaire locale, le PIB national et la sécurité publique. Dans un tel cas, on pourrait juger qu’il en vaut la peine d’assumer le coût d’adaptation du scénario SSP5-8.5 (à fortes émissions) jusqu’à la fin du siècle. Dans d’autres circonstances, quand les conséquences sont moins graves ou que la probabilité de l’événement dommageable est faible, il pourrait être superflu ou non économiquement viable d’adapter ce scénario. Mais quels que soient le projet et la justification, la question du niveau de risque acceptable est complexe et nécessite certainement de discuter avec les divers partenaires et groupes concernés pour comprendre le vaste éventail des répercussions et implications potentielles.
Il faut aussi tenir compte de l’horizon de planification du projet. Sur des périodes relativement courtes (dans la prochaine décennie), la plage de changements climatiques résultant des différentes SSP est petite. Le choix du SSP est donc moins crucial. Par contre, les scénarios divergent rapidement au milieu du siècle, révélant divers niveaux de changements climatiques.
Dans le cas d’applications non directement liées à l’adaptation, lorsque déterminer la vulnérabilité et le risque n’est pas une part importante du projet, le choix du SSP peut être fondé sur d’autres facteurs. Par exemple, le scénario SSP5-8.5 décrit le réchauffement climatique le plus élevé, et présente donc le plus grand rapport entre le signal de changement climatique et le bruit dû à la variabilité du climat. Pour les projets de recherche visant à trouver une corrélation entre les changements climatiques et un autre événement, ce scénario pourrait être le meilleur choix, car le signal climatique y est le plus fort.
La complexité du système climatique, des modèles climatiques et des facteurs humains ne permet pas d’établir exactement la façon dont le climat changera à l’avenir. Ce qui est certain, c’est que le climat futur sera différent du climat passé. Et s’il est essentiel de prendre des mesures pour atténuer les changements climatiques, un certain réchauffement est désormais incontournable. En évaluant plus d’un avenir potentiel, les planificateurs et les décideurs peuvent améliorer notre préparation à un éventail de possibilités.