Contexte

Les activités humaines (émissions de gaz à effet de serre et autres polluants, changement d’utilisation des sols, déforestation, etc.) modifient le climat via un grand nombre de phénomènes physiques, chimiques et biogéochimiques. En retour, cette variation du climat affecte les écosystèmes et les activités humaines. Les enjeux actuels en recherche sont d’observer, de modéliser, de comprendre et de quantifier ces changements climatiques, les phénomènes qui les régissent, et ce aussi bien aux échelles globales que régionales.

L’IPSL a choisi d’avoir une approche multidisciplinaire intégrée du Système Terre et d’étudier de façon cohérente les changements climatiques passés, récents et futurs. Cette approche s’appuie sur les activités de modélisation du climat menées dans les différents laboratoires de l’IPSL et sont coordonnées par le centre de modélisation du climat de l’IPSL (CMC).

Actuellement, les principales activités du centre de modélisation sont articulées autour :

• du développement d’un modèle intégré du système Terre à partir des composantes développées dans les laboratoires de l’IPSL et leurs partenaires et d’un environnement logiciel permettant son exploitation,
• de la réalisation de simulations de changement climatique, et de leurs analyses,
• du développement d’une infrastructure permettant de tirer le meilleur parti des simulations en particulier en ce qui concerne leur distribution,
• d’études portant sur la compréhension du climat, sa variabilité et les changements climatiques,
• du partage de compétences, notamment entre disciplines,
• de la constitution d’une expertise scientifique sur les questions de changement climatique.

Les activités du centre de modélisation du climat concernent environ 90 chercheurs et ingénieurs de l’IPSL. A ces personnes s’ajoute un cercle plus large de personnes qui utilisent les résultats des simulations de références réalisées avec les différentes configurations des modèles développés (plus de 200 en France, et plus encore au niveau international).

Développement d’un modèle intégré de climat

Le centre de modélisation du climat de l’IPSL développe un modèle intégré du système climatique à travers une approche multidisciplinaire couvrant les différentes parties du système climatique et les différents processus qui le régissent. Il développe et améliore constamment son modèle et les diverses parties qui le constituent :

• le modèle d’atmosphère LMDZ,
• le modèle d’océan, de glace de mer et de biogéochimie marine NEMO,
• le modèle de surfaces continentales ORCHIDEE,
• les modèles de chimie troposphérique INCA et stratosphérique REPROBUS.

Le couplage entre les modèles atmosphérique et océanique est réalisé à l’aide du coupleur OASIS développé au CERFACS, les entrées-sorties sont gérées par le modèle XIOS.

Le centre de modélisation développe et améliore également constamment les outils logiciels permettant d’exécuter les différentes configurations du modèle climatique sur les supercalculateurs disponibles, de mettre à disposition et d’analyser les résultats des simulations réalisées. Ceci implique un suivi constant des évolutions des techniques informatiques en calcul intensif et en traitement de données. IPSL-CMC s’appuie sur le GENCI pour l’accès au calcul haute performance situé au TGCC et à l’IDRIS.

Réalisation de simulations climatiques, diffusion et analyse de leurs résultats

Le centre de modélisation du climat de l’IPSL réalise et diffuse de nombreuses simulations climatiques et, pour nombre d’entre elles, dans le cadre de programmes nationaux ou internationaux. En effet, l’analyse des résultats de simulations réalisées par différents modèles est un élément important pour repérer les résultats robustes ou, au contraire, pour identifier et comprendre l’origine des différences entre modèles. C’est notamment le cas des simulations réalisées dans le cadre des différentes phases du projet international CMIP dont l’analyse des résultats constitue une part importante des différents rapports du GIEC. Ces simulations sont gérées et distribuées par ESPRI-MOD, la partie modélisation du service ESPRI de l’IPSL. Tout cela contribue à l’infrastructure de recherche Climeri-France.