Quasiment unique en France, il rend compte des échanges en eau et en énergie entre les continents, les océans et l’atmosphère, en fonction du type de paysage (forêt, cultures, pâturages, désert, neige…) et de ses caractéristiques physiques. Il s’inscrit dans le cadre du CMIP6, projet de simulations climatiques du programme mondial de recherche sur le climat, sur lequel s’appuie en partie le groupe intergouvernemental d’experts sur le climat (GIEC).

La modélisation du climat : c’est quoi ?

De quoi notre avenir climatique sera fait ? C’est la question brûlante à laquelle permet de répondre la modélisation du climat : un outil puissant pour simuler les climats passé, présent et futur de la Terre. « Les processus physiques qui impactent le climat y sont exprimés sous forme d’équations mathématiques, puis traduites en langage informatique » développe Nicolas Vuichard, chercheur au LSCE-IPSL (CEA-CNRS-UVSQ). Les vents, marées, courants et autres tempêtes sont représentés sur cette Terre virtuelle, pour simuler le temps qu’il fera sur des dizaines voire centaines d’années.

ORCHIDEE : un modèle climatique de surface unique

Pour Philippe Peylin, chercheur au LSCE-IPSL et coordinateur du projet, ORCHIDEE est aujourd’hui l’outil existant qui donne « la vision la plus juste et détaillée possible de toutes les surfaces continentales, depuis les zones enneigées jusqu’aux lacs ». Cette précision extrême lui donne accès à des informations précieuses sur l’évolution du climat planétaire d’ici 50 ans.

Les prairies produiront-elles le même taux de carbone ? Les rivières changeront-elles de forme ? Aurons-nous assez d’eau pour cultiver autant qu’aujourd’hui ? Pour y répondre, ORCHIDEE couple des systèmes, interdépendants les uns des autres. « Dans certaines zones, le réchauffement climatique entraîne une diminution des précipitations, ce qui assèche les sols, limite l’évapotranspiration, et accroît la chaleur à la surface… Un phénomène atmosphérique aura forcément des répercussions sur les surfaces et les océans » développe le climatologue.

Anticiper le devenir de nos écosystèmes

ORCHIDEE répond à la nécessité pour les climatologues de calculer le bilan énergétique et hydrique des écosystèmes terrestres. « Au fur et à mesure du temps, on constate que les écosystèmes s’adaptent aux contraintes du changement climatiques », explique Nicolas Vuichard. La végétation par exemple, modifie son comportement en fonction du taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. À travers leurs petites structures épidermiques appelées stomates, les plantes captent le dioxyde de carbone dont elles ont besoin pour la photosynthèse et perdent de l’eau par évapotranspiration.

Lorsque la concentration de l’air en CO₂ augmente, la plante le capte plus facilement et ses stomates ont moins besoin de s’ouvrir : elle perd moins d’eau. ORCHIDEE permet de documenter ces phénomènes, qui même à une si petite échelle, ont un impact réel sur les cycles d’eau et de carbone, donc sur le climat.

Un projet fondamentalement interdisciplinaire

ORCHIDEE est un code informatique partagé, auquel toute la communauté scientifique peut accéder. Un modèle d’une telle complexité fait appel à des expertises très nombreuses. « Notre outil est en constante évolution et la communauté qui l’alimente est croissante » se réjouit Philippe Peylin. « Aujourd’hui, elle rassemble une vingtaine de chercheurs de diverses disciplines, entourés de doctorants, post doctorants… Cela correspond à une cinquantaine de développeurs actifs, qui travaillent ensemble et interagissent en permanence. » Une stratégie de travail interdisciplinaire cruciale pour faire face aux défis du climat.