Climate model scenarios Les scénarios des modèles climatiques

A couple of commentators (Pat Michaels, Roy Spencer) recently raised an issue about the standard scenarios used to compare climate models, in this case related to a study on the potential increase in hurricane activity.

The biggest uncertainty in what will happen to climate in the future (say 30 years or more) is the course that the global economy will take and the changes in technology that may accompany that. Since climate scientists certainly don’t have a crystal ball, we generally take a range of scenarios or projections of future emissions of CO₂ and other important forcings such as methane and aerosols.
Quelques commentateurs (Pat Michaels, Roy Spencer) ont récemment relancé une question au sujet des scénarios standard utilisés pour comparer les modèles climatiques, dans ce cas relié à une étude sur l’augmentation potentielle de l’activité des ouragans.
La plus grande incertitude dans ce qui va se passer pour le climat du futur (dans 30 ans ou plus) est le cours que va suivre l’économie globale et les changements technologiques qui peuvent l’accompagner. Puisque les climatologues n’ont certainement pas une boule de cristal, nous considérons généralement une gamme de scénarios ou de projections des émissions futures de CO ₂ et d’autres forçages importants comme le méthane et les aérosols.

For each scenario, the models will project a course of climate change. Of course, this is not a prediction – climate change in the real world will depend on which of the scenarios turns out to be more accurate. However, there are a number of scenarios that have become de-facto standards – not because they are more likely than others, but due to historical reasons. i.e. they are simple, and there is substantial exisiting work that you can compare the results to.

The most common de-facto standard is the equilibrium doubled CO ₂ run. i.e. you just double the amount of CO₂ in the model and you see what happens. Only slightly more realistic is the 1% increasing equivalent CO₂ case. i.e. every year the amount of CO₂ increases by 1% for 100 years. By the time you get to about 2080, CO₂ has doubled. Even if we take account of methane, N₂ O and CFC contributions, this too is an unlikely scenario. The maximum growth rate occured in the 1980’s (due to the rapid growth of CFCs) and was equivalent to about 0.7% increase per year. Currently, the forcing is around 0.6% increase of equivalent CO₂ per year. Does this mattter? In most cases, the answer is no.

Both these simple scenarios are used mainly to be able to characterise the behaviour of different models. The existence of a ‘date’ attached to the results is really rather misleading. The models are not going to be able to tell you what will happen in 2080, but more what may happen at the time of doubling of CO₂ , whenever that may be. It turns out the much of the climate is only weakly dependent on the rate of change of the greenhouse gases (though there are some important exceptions). So the result at the time of doubling doesn’t much matter whether it takes 70 or 100 years to get there.

More complex scenarions that also include aerosol and other GHG changes have been developed by the IPCC. Models are using these (which range from no further change in greenhouse gases to a ‘Business as usual’ continuation of the past increases) to run simulations for the next IPCC report due 2007. In the meantime, the simple standards can continue to tell us a lot about the models, and hopefully, the real world.

Pour chaque scénario, les modèles vont concevoir un déroulement du changement climatique. Bien sûr, ce n’est pas une prédiction – le changement climatique dans le monde réel dépendra de quel scénario se révèlera le plus fidèle. Cependant, il y a plusieurs scénarios qui sont devenus, de fait, des références – pas parce qu’ils sont plus probables que les autres, mais à cause de raisons historiques. i.e. ils sont simples, et il y a un travail substantiel existant auquel on peut comparer les résultats.

La référence de facto la plus commune est un doublement du CO ₂ à l’équilibre, i.e. vous doublez juste la quantité de CO ₂ dans le modèle et vous regardez ce qui se passe. Un modèle un peu plus réaliste est le cas d’une augmentation de 1% d’équivalent CO ₂ , i.e. chaque année la quantité de CO ₂ augmente de 1% pour 100 ans. Quand vous atteignez environ l’année 2080, le CO ₂ a doublé. Même si vous prenez en compte des contributions du méthane, de N₂ O et des CFC, c’est aussi un scénario peu probable. Le taux de croissance maximum a eu lieu dans les années 80 (à cause de l’augmentation rapide des CFC) et était équivalent à environ 0,7 % d’augmentation par an. Couramment, le forçage est d’environ 0,6 % d’augmentation en équivalent CO ₂ par an. Est-ce que cela importe ? Dans la plupart des cas, la réponse est non.

Ces deux scénarios simples sont utilisés principalement car ils sont capables de caractériser le comportement de différents modèles. L’existence d’une “date” attachée aux résultats est vraiment assez trompeuse. Les modèles ne vont pas être capables de dire ce qui se passera en 2080, mais plus ce qui pourrait se passer à l’époque où le CO ₂ doublera, quelque soit l’époque où ça se passera. Il en ressort qu’une grande partie du climat est faiblement dépendante du taux de changement des gaz à effet de serre (bien qu’il y ait des exceptions importantes). Ainsi le résultat du doublement ne s’occupe pas si cela prend 70 ou 100 ans pour y arriver.

Des scénarios plus complexes qui incluent aussi des changements dans les aérosols et d’autres gaz à effet de serre ont été développés par l’IPCC. Ces modèles utilisent ces changements (avec des gammes allant de plus aucun changement dans les gaz à effet de serre à une prolongation des augmentations passées) pour faire des simulations pour le prochain rapport de l’IPCC en 2007. Pendant ce temps, les standards simples peuvent continuer à nous dire beaucoup de choses sur les modèles et, avec un peu de chance, sur le monde réel.

(traduit de l’anglais par C. Rollion-Bard)