Thread by @Barbeuz_fr

Je viens de finir le cours de @MichaelEMann sur la modélisation du changement climatique et j'ai appris pas mal de choses - résumé ci-dessous!

bit.ly/35KzjXc #ClimateCrisis

[THREAD]👇👇👇

@MichaelEMann Modéliser le climat, c'est compliqué car il faut modéliser 4 systèmes interdépendants:
- l'atmosphere,
- les océans
- la cryosphere (toute la glace),
- la biosphere

#earthwindandfire

@MichaelEMann Et pour chacun de ces 4 systèmes, il faut
- découper la Terre à une maille la plus fine possible (en 3 dimensions)
- comprendre et modéliser les dynamiques : circulation océanique, jet stream, évolution des forêts, etc.
- faire mouliner le modèle sur 300 ans 🤓

@MichaelEMann Mais avant de simuler, pourquoi on a ces courants marins, El Nino, le jet stream et tout le tintouin?

En gros, parce qu'il y a plus de chaleur qui arrive à l'Equateur qu'aux pôles

@MichaelEMann Le rayonnement solaire arrive sur Terre, et la Terre ré-émet ce rayonnement (sur des fréquences plus longues).

Sans effet de serre, la surface terrestre serait à -18°C (moins froid que l'espace mais un peu frisquet)

Avec l'effet de serre : +15°C 👌

@MichaelEMann Problème : la Terre reçoit plus qu'elle ne renvoie à l'Equateur (qui devraient donc se réchauffer indéfiniment), et c'est l'inverse aux pôles (qui devraient tendre vers le 0 absolu)

Solution : transporter la chaleur de l'Equateur aux pôles

@MichaelEMann Et c'est ça qui explique le modèle de circulation de l'atmosphère, avec les grandes cellules (Hadley / latitude moyenne / polaires), avec leurs zones de rencontre où l'on trouve des déserts ou le Jet Stream😎

@MichaelEMann Les grands courants océaniques ont également ce rôle de transport de la chaleur de l'équateur aux pôles.
> Les eaux froides issues de la fontes des glaces polaires vont en profondeur et ressortent à l'Equateur où elles se réchauffent

@MichaelEMann *SPOILER* si on n'a plus de glace aux pôles qui fond en été et plonge vers l'Equateur, ça va être compliqué de garder cette pompe à chaleur...

On comprend que l'ensemble a l'air un chouia sensible...

@MichaelEMann Bref, on a compris les grandes lignes et on veut simuler tout ça. Comment fait-on?

On commence par la Terre comme un point. Et on l'appelle "zero-dimensional model 😎

@MichaelEMann En gros:
- la Terre a une surface S - mais pas de volume, de continents, de glace, etc.
- éclairée à 25% (nuit, rotondité...)
- qui reçoit 1370W/m2
- qui en reflète un pourcentage alpha
- et ré-émet les radiations à la puissance 4 de sa température (loi Stefan-Bolzmann)

@MichaelEMann Il nous faut également
- une température moyenne de surface T que l'on cherche ( et qui grâce aux rayonnements n'est pas celle du vide absolu!)
- la capacité thermique C (énergie nécessaire pour faire +1K)

@MichaelEMann Je saute un peu les étapes, et on peut écrire l'expression suivante :
"si la température ne bouge pas (= dérivée nulle), on a autant de rayonnement reçu que ré-émit"
Bingo!

@MichaelEMann Je passe sur les détails (linéarisation de la température qui est à la puissance 4...), et on obtient une température d'équilibre :

-18°C.

La température théorique de la Terre sans effet de serre

@MichaelEMann Ensuite, on rajoute l'impact de l'effet de serre et la sensibilité du climat.

A la louche, avec le climat actuel:
2 fois plus de CO2 => +3.7W/m2 => +3°C

Pas mal pour un modèle avec une Terre plate sans pôles, océans, cycle carbone...

@MichaelEMann Petite remarque : on voit donc qu'avec des grandes lois de la physique et quelques paramètres, on peut avoir une idée de la sensibilité du climat à la hausse du CO2.

Ca fait à peu près depuis 1896 qu'on le sait 😱

@MichaelEMann Une Terre plate homogène qui flotte dans l'espace c'est bien, mais il y a 2 limites fort embêtantes :
1) on ne sait rien de ce qui se passe localement
2) on est aveugle sur toutes les boucles de rétroaction

@MichaelEMann Pourquoi c'est important?
1) le changement local du climat peut être TRES différent de la moyenne
2) les boucles de rétroactions peuvent faire s'emballer l'ensemble (ex: fonte du permafrost qui libère du méthane)

C'est pour ça que depuis 30 ans le @IPCC_CH précise les modèles

@MichaelEMann @IPCC_CH Pour être plus précis, ça serait pas mal d'inclure la latitude, vu que la chaleur va de l'équateur aux pôles #habile

Donc on fait un modèle pour chaque latitude + on ajoute une fonction de transport de chaleur entre les latitudes ("lateral heat advection")

@MichaelEMann @IPCC_CH Donc à ce stade le modèle c'est une feuille de papier courbée dans l'espace où chaque latitude réfléchi plus ou moins selon l'albedo

Et rien qu'avec ça on commence à avoir des propriétés intéressantes, voir inquiétantes

@MichaelEMann @IPCC_CH Par ex:
Si on chauffe un peu moins la Terre, la température peut soudainement s'effondrer car l'eau gèle, la glace reflète plus les rayonnements et la machine s'emballe (courbe rouge)

Et il faut beaucoup plus la chauffer pour qu'elle dégèle (courbe bleue)

@MichaelEMann @IPCC_CH Joli phénomène que l'on appelle l'hystérèse : la cause disparait mais l'effet reste
Ici : le rayonnement du soleil est revenu à un niveau acceptable, mais la Terre reste totalement gelée

@MichaelEMann @IPCC_CH C'est intéressant, mais surtout inquiétant, quand on sait que c'est déjà arrivé par le passé d'avoir la Terre totalement gelé ou très chaude

Ou que l'on peut pomper du CO2 et se retrouver avec d'autres effets qui continuent par inertie #fear

@MichaelEMann @IPCC_CH Enfin, on arrive au Graal du climatologue : les modèles couplés océan-atmosphère (AOGCM).

Que l'on peut raffiner à l'envie avec une résolution plus fine, ajouter le cycle carbone, la végétation, etc.

@MichaelEMann @IPCC_CH Ce sont les fameux modèles qui tournent 1 an sur des supercalculateurs. Forcement, ils simulent chaque heure pendant 3 siècles (!)

Et on a la totale, par zone: température, précipitations, etc.

@MichaelEMann @IPCC_CH Et là, on comprend l'intérêt à 2 titres:
- ça va nous aider à nous adapter
- c'est assez précis pour être confronté à l'évolution locale du climat - les fameuses preuves de la validité du modèle

(car il y a plein de modèles selon les paramètres retenus)

@MichaelEMann @IPCC_CH Petite remarque pour ceux qui n'écoutent pas au fond : c'est comme ça que marche la Science. On a une théorie, avec des hypothèses, on construit un modèle et on vérifie si c'est ce qui se passe.

Comme dirait le bon Kuhn, la théorie est falsifiable car confrontable à l'expérience

@MichaelEMann @IPCC_CH Et si l'on prend un "vieux" modèle (1988), on voit que ça matche - on a donc au moins perdu 30 ans grâce aux climato-sceptiques #MerciLesGars

NB: en 1992 la T° est plus faible que le modèle à cause d'une éruption ; si on l'ajoute dans le modèle ça boucle 😎

@MichaelEMann @IPCC_CH J'ai parlé de "sensibilité" du climat, en fait il y a plusieurs manière de voir:
- en prenant les boucles de rétroaction rapide : vapeur d'eau, nuages, glace et glaciers (sensibilité de Charney)
- en ajoutant les effets long termes: fonte des calottes, changement de la biosphère

@MichaelEMann @IPCC_CH En gros, si on fait x2 sur le CO2, on se prend à "court" terme (100 ans) un équilibre entre +1.5 et +4.5°C.

Et on ajoute +50% avec toutes les rétroactions longues

C'est pas exactement comme dans 2012 n'est-ce pas 🙃

@MichaelEMann @IPCC_CH Bon, une fois qu'on s'est dit tout ça, on a quand même une grosse inconnue : combien de CO2 on va émettre dans le futur?
C'est l'objet des scénarios RCP (representative concentration pathways).

RCP2.6: on ajoute +2.6W/m2, i.e. on est neutre en 2050

RCP8.5: business as usual

@MichaelEMann @IPCC_CH Le scenario RCP2.6, c'est :
- le CO2 qui ne dépasse pas 450ppm (on est à 420ppm vs. 280 avant 1850),
- on prend +1.5°C.

Comme vous le savez si vous avez lu jusqu'ici, on n'y est pas du tout

@MichaelEMann @IPCC_CH Le scenario RCP 8.5 :
- le CO2 fait x3 #NoTomorrow #balec
- on prend +4-5°C à 2100 - sachant qu'il y a des incertitudes sur certains feedbacks qui pourraient jouer des tours... #fear

@MichaelEMann @IPCC_CH Sachant que quand on parle de +4-5°C, les effets sont tout sauf homogènes!
- on a une hausse plus marquée aux pôles, donc plus de glace pour la circulation océanique
- le pourtour méditerranéen se désertifie à cause des cellules de convections qui migrent au Nord
- etc.

@MichaelEMann @IPCC_CH Comme le dit @elonmusk : "utiliser les énergies fossiles, c'est l'expérience la plus stupide de l'histoire de l'humanité"
Vu qu'on a qu'une planète au climat sensible et qu'on a des effets d’hystérèse...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Mais revenons sur cet incertitude des modèles climatiques. D'où vient-elle? Quelles sont les zones encore incomprises du système climatique? #suspense

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Petit tour - non exhaustif! - des incertitudes:

Premier sujet : les nuages.
En gros, selon les modèles ça ajoute OU ça enlève 50% de l'impact du CO2.
Pas trivial de savoir si on aura plus de nuages dans 100 ans vu l'ampleur et la rapidité du choc climatique qui est en cours

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk 2eme (très gros) sujet : la circulation océanique

Elle a commencé à diminuer avec la fonte des pôles qui s'accélère et pertube le système

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk 3eme sujet: El Nino, La Nina

- la majorité des modèles prévoit un climat plus comme El Nino - mais pas tous
- la majorité des modèles prévoit des El Nino/La Nina plus marqués - mais pas tous

Nous voilà bien avancés ;)

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Vu qu'El Nino/La Nina est l'événement climatique qui a le plus d'impact à peu près partout à l'échelle de plusieurs années, c'est un peu embêtant de ne pas être certain de comment il va évoluer...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk 4eme sujet : la fonte des pôles

Gros sujet d'inquiétude car ça se passe plus vite que prévu.
Beaucoup plus vite #oups

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Et c'est un peu compliqué à modéliser :
- plus de chaleur -> plus de vapeur -> plus de neige l'hiver
- plus de chaleur -> plus de fonte des neiges en été

Il faut voir l'effet net, et pour ça il faut vraiment aller dans le détail...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Petit florilège des effets à prendre en compte (très simplifié)
- "ice cliff instability": quand une falaise de glace s'effondre, elle fragilise la glace restante
- "moulins": la glace fondue pénètre sous la glace et fragilise l'ensemble
On au aussi le "buttressing effect", etc.

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Bref, au rythme où on va, on est a peu près sûr de faire fondre le Groenland et l'Antarctique Ouest,
Ca nous donne +1m à +2m d'eau à la fin du siècle (l'incertitude sur l'effet "ice cliff" ajoute 1m à lui tout seul et n'est pas dans le graphe!)

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk 5eme sujet : le cycle du carbone

Actuellement, quand on émet 1 tonne de CO2:
- 55% reste dans l'atmosphère
- 30-35% est stocké dans l'océan
- 15-20% est stocké par la biosphère

Autant dire que si les océans, plantes et animaux arrêtent de nous aider...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Sachant qu'un océan plus chaud peut stocker moins de CO2, et que la circulation océanique se ralenti, combien de temps avant que la pompe s'inverse?

Vous n'avez pas besoin de 4h pour vouloir arrêter l'expérience...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk On a aussi l'incertitude sur la biosphère : plus de chaleur, c'est plus d'activité biologique qui capte le CO2, mais aussi plus de pluie qui dissout les roches et libère du CO2.

Bref, on a plein d'effets, c'est incertain, et c'est pas une bonne nouvelle en général

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Enfin, même si cela ne change pas la température globale, l'incertitude sur l'évolution des cyclones/ouragans nous intéresse un peu (quand même)

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk En gros, +1°C de température des océans, c'est +7% de vitesse max des vents.

C'est aussi des ouragans plus gros, donc plus lents, qui restent sur place plus longtemps pour endommager nos maisons.

Et là dessus, on a plein de modèles qui ne font pas plaisir

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Vu la complexité du système, on comprend la réserve des climatologues sur la géoingénierie, par ex. fertiliser les océans, ou faire l'équivalent d'une grosse éruption volcanique tous les 3 ans pour bloquer les rayons du soleil.

C'est plus sympa que la réduction des émissions...

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk En synthèse :

- Multiplier le CO2 par 2, c'est +1.5 à +4.5°C au moins

- le climat c'est très sensible, on peut finir avec une planète 100% gelée ou surchauffée avec des variations minimes (du genre le CO2 qui passe de 0,028% à 0,045% de l'atmosphère)

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk - les modèles climatiques marchent, sont de plus en plus précis..

- ... et les incertitudes qui restent sont plutôt des mauvaises nouvelles que des bonnes

- il n'y a pas d'autre option que réduire TRES rapidement les émissions de CO2

@MichaelEMann @IPCC_CH @elonmusk Ca sera tout pour aujourd'hui!

Tout est tiré du cours de @MichaelEMann 🙏sur la modélisation du climat bit.ly/2m78QRv

Et pour creuser: @valmasdel @JMJancovici @Le_Reveilleur @laydgeur @bcassoret @MarcelBoitant @alaingrandjean @NicolasMeilhan @OIL_MEN @theShiftPR0JECT