samedi 3 février 2024

Les modèles sont des êtres sensibles

 Il ne faut pas croire que les scientifiques en général, les vrais, pas les faux-nez des industriels, ceux qui sont atteints de gâtisme ou les simples idéologues, et les climatologues en particulier, là-aussi les vrais etc., sont d'accord sur tout dans les moindres détails.

Il existe des fondamentaux qui font consensus et ce n'est que dans les détails que comme chacun sait le diable vient se nicher.

En ce qui concerne le climat le consensus est clair : les activités humaines, par leurs rejets de gaz à effet de serre, provoquent un réchauffement inquiétant de l'atmosphère et des océans ; mais là où les climatologues ne sont pas tombés d'accord c'est, entre autres, sur le degré de réchauffement entrainé par un doublement du CO₂, le principal gaz à effet de serre (bien qu'il ne soit pas le plus puissant), par rapport à ses concentrations avant la révolution industrielle.

À la fin du 19e siècle Svante Arrhenius, sans l'aide d'aucun ordinateur, avait calculé une sensibilité climatique de 5°C, ce qui par la suite avait paru exagéré aux climatologues dans leur majorité, puisque les plus récents rapports du GIEC font état d'une valeur aux alentours de 3°C « seulement », le dernier rapport l'incluant dans une fourchette allant de 2,5 à 4°C.

Mais que ce soit 3°C ou 5°C dans les deux cas ce n'est pas très bon pour nous ; si c'est 3°C c'est catastrophique, si c'est 5°C c'est cataclysmique.

Il faut toujours avoir à l'esprit que ce qui sépare une période glaciaire d'une période interglaciaire (celle dans laquelle nous vivons) ce sont justement 5 malheureux petits degrés ; pour le dire autrement, si la température globale venait à chuter de 5°C par rapport à la période dite préindustrielle alors nous aurions devant nous un véritable âge de glace en perspective et pas seulement un fumeux « petit âge glaciaire » comme nos aïeux ont connu juste avant le grand boom en avant du 19e siècle.

Mais dans l'autre sens ce n'est guère mieux : une hausse de 5°C provoquerait plus que de simples migraines à nos descendants, tout ce que nous avons bâti depuis près de deux siècles « grâce » aux énergies fossiles, qui au passage ont permis l'asservissement de milliards de personnes, soit par l'esclavage soit par l'addiction à la consommation, sans compter les multiples conflits ou les maladies dites « modernes », tout ce que nous avons bâti disais-je partirait en fumée et nous nous acheminerions vers un avenir que quelques dystopies (comme La Route) ont essayé de dépeindre avec plus ou moins de lucidité, pour ne pas dire de clairvoyance.

Cependant il est intéressant de se poser la question de savoir si ce seront 3 ou 5 degrés, voire un peu moins, ou un peu plus...

Zeke Hausfather et Andrew Dessler nous ont fait part fin janvier, dans Revisiting the hot model problem, d'une sorte d'état des lieux sur la question de la sensibilité climatique, sans que je sache si cela éclaire ou obscurcit la connaissance sur le sujet.

À vous de voir.


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Réexamen du problème des modèles chauds


Malgré une année 2023 chaude et le récent article de Hansen et al, il y a encore des raisons de douter des modèles à très haute sensibilité climatique.




Dans une récente vidéo sur YouTube, la physicienne et communicatrice scientifique Sabine Hossenfelder a évoqué le "problème du modèle chaud" que l'un d'entre nous (ZH) a abordé dans un commentaire de Nature l'année dernière, et a suggéré qu'il pourrait être utile de le réexaminer à la lumière des développements récents.



Alors que 2023 a connu des niveaux exceptionnels de chaleur - bien au-delà de ce que nous avions prévu au début de l'année - les températures mondiales restent conformes aux projections de réchauffement évaluées par le GIEC qui excluent les modèles chauds, et l'année dernière ne fournit aucune preuve que le climat est plus sensible à nos émissions que ce qui était prévu auparavant.

Températures moyennes à la surface du globe issues des observations (ligne noire), de tous les modèles CMIP6 (ligne grise et plage ombrée du 95e percentile), et des modèles CMIP6 filtrés par la réponse climatique transitoire comme dans Hausfather et al 2022 pour se rapprocher des projections de réchauffement évaluées dans l'AR6 (ligne rouge et plage ombrée du 95e percentile). Illustration fournie par Gavin Schmidt.

Dans cet article, nous expliquerons un peu l'historique du problème des modèles chauds dans CMIP6, la façon dont la communauté a traité ce problème dans le 6e rapport d'évaluation du GIEC, et pourquoi nous sommes toujours raisonnablement confiants dans le fait que nous devrions continuer à donner moins de poids aux modèles chauds dans les projections de réchauffement futur.

Le problème des modèles chauds dans le programme CMIP6


Les auteurs du 6e rapport d'évaluation du GIEC ont été confrontés à un dilemme. D'une part, la dernière génération de modèles climatiques (CMIP6) venait d'être publiée et montrait un éventail nettement plus large de sensibilité climatique - le degré de réchauffement de la planète en réponse à une augmentation de la concentration de CO dans l'atmosphère - avec un certain nombre de modèles fonctionnant beaucoup plus chaudement et montrant des niveaux de réchauffement futur plus importants que ceux de la génération précédente.


Environ un cinquième des nouveaux modèles CMIP6 se situent en dehors de la fourchette de sensibilité climatique à l'équilibre (ECS) très probable (90e percentile) adoptée par le GIEC AR6, 18 % des modèles CMIP6 ayant une ECS supérieure à 5C par doublement du CO₂ et 27 % des modèles CMIP6 ayant une ECS supérieure au modèle le plus sensible de la génération précédente (CMIP5).


D'autre part, un nombre important d'études ont été publiées, suggérant que le sous-ensemble de nouveaux modèles climatiques à très haute sensibilité ne parvenait pas à reproduire les températures historiques, et que les modèles testés avaient du mal à simuler les conditions de la dernière période glaciaire.


Une étude communautaire sur la sensibilité du climat a été publiée (Sherwood et al. 2020). Elle s'appuie sur de nombreuses sources de données issues d'observations historiques, de données paléoclimatiques indirectes du passé le plus lointain de la Terre et de modèles de processus physiques pour montrer que la fourchette de sensibilité du climat devrait être réduite, et non élargie.


Fourchette de sensibilité climatique à l'équilibre tirée du 5e rapport d'évaluation du GIEC (AR5, bleu foncé), de la dernière génération de modèles climatiques (CMIP5, bleu clair), des modèles climatiques CMIP6 plus récents (rouge), de Sherwood et al 2020 (noir) et du 6e rapport d'évaluation du GIEC (AR6, jaune). Pour Sherwood et al, AR5 et AR6, la sensibilité probable du climat (fourchette de 66 %) est indiquée par les barres épaisses, tandis que la sensibilité très probable (fourchette de 90 %) est indiquée par les barres fines. Graphique réalisé par Carbon Brief.

Pour concilier cette nouvelle fourchette de sensibilité plus étroite avec les modèles CMIP6, les auteurs de l'AR6 ont apporté des modifications notables à leur utilisation des modèles climatiques par rapport aux rapports précédents. Ils ont créé des projections de "réchauffement global évalué" qui vont au-delà de la simple moyenne des modèles utilisée dans les évaluations précédentes du GIEC. Le GIEC a également choisi de mettre de plus en plus l'accent sur les impacts en fonction du niveau de réchauffement global plutôt que du temps.


Toutefois, ces nouvelles projections de réchauffement ont été produites par une approche combinant les modèles CMIP6 pondérés et un émulateur simple adapté à la fourchette de sensibilité de l'AR6, qui a généré des séries de températures moyennes à la surface du globe, mais n'a pas fourni les champs de modèles maillés nécessaires à l'évaluation des incidences climatiques régionales.


Afin de permettre à la communauté d'utiliser efficacement les modèles CMIP6 d'une manière compatible avec le réchauffement évalué dans l'AR6, nous avons proposé de sélectionner les modèles CMIP6 sur la base de leur réponse climatique transitoire (TCR - en fait, leur sensibilité climatique à court terme), en limitant l'analyse aux modèles CMIP6 dont la TCR se situe dans la fourchette "probable" du GIEC de 1,4C à 2,2C.


Comme le montre la figure ci-dessous, cela aboutit à des estimations du réchauffement moyen de la planète largement similaires à celles produites par l'approche du GIEC en matière d'évaluation du réchauffement.


Figure 1 de Hausfather et al 2022.

Dans sa vidéo, le Dr. Hossenfelder suggère que les "modèles chauds" incluent une meilleure physique du comportement des nuages qui peut à son tour donner lieu à des prévisions météorologiques à court terme plus précises, citant un article de Williams et al 2020 évaluant le modèle HadGEM3 (ECS 5.5C). Cependant, d'autres modèles qui intègrent une physique des nuages actualisée ont une sensibilité climatique plus faible, et ce test n'évite pas les autres problèmes auxquels sont confrontés les modèles à haute sensibilité - leur faible concordance avec les températures historiques, leur incapacité à reproduire le dernier maximum glaciaire et leur incohérence avec d'autres sources de données limitant la sensibilité du climat.

La sensibilité climatique élevée de Hansen et al


Dans un article récent, James Hansen et ses collègues ont démontré que la sensibilité du climat se situe dans la partie supérieure de la fourchette très probable du récent rapport du GIEC, à savoir 4,8 °C ± 1,2 °C pour un doublement du CO2. Ils justifient cette estimation en se basant sur les récentes estimations des changements de température globale de la période glaciaire à la période interglaciaire de Tierney et al. 2020 et Osman et al. 2021.


Hansen et al. pourraient bien avoir raison ; il est tout à fait possible que la sensibilité du climat soit de 4,8 °C, car elle se situe dans la fourchette "très probable" (90e percentile) de 2 °C à 5 °C que nous suggérons dans Sherwood et al. 2020.


Il convient toutefois de replacer l'estimation de Hansen dans son contexte : des dizaines d'études différentes sur la sensibilité du climat sont publiées chaque année en utilisant des approches différentes. Quelques jours avant l'article de Hansen, une estimation distincte de Cropper et al 2023 utilisant la variabilité climatique a trouvé que la sensibilité du climat était de 2,8C ± 0,8C. L'article de Tierney et al. sur lequel Hansen et al. s'appuient trouve lui-même une meilleure estimation de la sensibilité climatique de 3,4 °C (2,4 °C-4,5 °C). Et un nouveau document préliminaire rédigé par de nombreux experts en paléoclimat sur lesquels Hansen et al s'appuient (y compris Tierney et Osman) utilise le dernier maximum glaciaire pour plaider en faveur d'une ECS de 2,9C (2,1C-4,1C).


Chronologie des estimations de la sensibilité du climat publiées entre 2001 et 2018. Figure tirée de Carbon Brief.

Les effets du changement climatique


Source Auparavant, je ne m'inquiétais pas du changement climatique. Aujourd'hui, je m'en préoccupe.

Le Dr Hossenfelder a également parlé des impacts du changement climatique et son analyse repose sur des bases beaucoup plus solides. Comme le disait le dernier rapport du GIEC,

À chaque nouvelle progression du réchauffement climatique, les changements dans les extrêmes continuent de s'accentuer. Par exemple, chaque 0,5 °C de réchauffement supplémentaire entraîne une augmentation clairement perceptible de l'intensité et de la fréquence des extrêmes de chaleur, y compris les vagues de chaleur (très probable) et les fortes précipitations (confiance élevée), ainsi que les sécheresses agricoles et écologiques dans certaines régions (confiance élevée).

Ces changements peuvent avoir des conséquences désastreuses sur l'agriculture (même si l'on dit que "le CO2 nourrit les plantes"), sur la disponibilité de l'eau douce et sur bien d'autres aspects du système humain. Nous savons également que le changement climatique fait déjà des victimes - des millions de personnes au cours des 20 dernières années. La situation ne fera qu'empirer, peut-être rapidement. Personne ne sait dans quelle mesure, surtout pas les économistes.


En réponse à la détérioration rapide du climat, les gens feront ce qu'ils ont toujours fait : migrer. Ces mouvements massifs de population pèseront sur les ressources, remettront en cause les systèmes politiques et favoriseront les tensions sociales. Compte tenu des débats politiques intenses aux États-Unis sur l'immigration et les frontières, il est clair que notre société sera profondément perturbée.


Conclusions


Les arguments sur l'ECS sont des distractions. Qu'il s'agisse de 3°C ou de 5°C, c'est un peu comme si un peloton d'exécution comptait 6 tireurs ou 10. La situation est mauvaise dans les deux cas. Les recherches en cours continueront d'affiner notre compréhension de l'ECS, mais elles ne changeront rien à la tâche immédiate qui nous attend : la décarbonisation rapide de notre société. Cela reste notre principal défi, quelle que soit la gravité exacte de la menace climatique.


*****


Je ne sais pas si c'est plus clair pour vous, en tout cas seule la dernière partie me semble évidente en ne souffrant aucune contestation autre que provenant d'idéologues ou de simples d'esprit incapables de voir au-delà du bout de leur nez.

Quant au problème de la sensibilité climatique si c'est limpide pour vous alors tant mieux, cela signifie que vous êtes infiniment plus intelligent que moi, ce qui est après tout dans le domaine du possible.


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