Le modèle d'icône peut être utilisé pour les prévisions météorologiques ainsi que pour les prédictions climatiques et les projections à long terme. Jusqu'à présent, cependant, les différentes applications ont été développées séparément. Une initiative qui vise à rapprocher les deux a présenté les premiers résultats Bulletin de l'American Meteorological Society.
La modélisation du climat est née de la prédiction météorologique numérique. Depuis lors, les météorologues et les chercheurs en climat ont développé des modèles de temps et de climat en grande partie séparément les uns des autres. La raison en est les différentes exigences des deux applications: la prévision météorologique nécessite une résolution temporelle et spatiale élevée, utilise intensive l'état de l'atmosphère au début des prévisions et peut négliger les processus avec des effets à long terme, tels que le transport de chaleur dans l'océan.
À l'inverse, la recherche sur le climat considère les processus à des échelles de longue durée et utilise des informations des composants plus lents du système climatique, comme l'océan. Cela peut être fait à une résolution spatiale plus grossière.
Les prévisions météorologiques de l'icône et le modèle climatique, qui ont été développés conjointement par le Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M), le Deutscher WetterDienst (DWD) et d'autres partenaires depuis environ 20 ans, est également disponible dans différentes versions – ainsi que des configurations appelées – en fonction de l'application.
Ils étaient tous basés sur le même noyau dynamique, qui comprend la grille du modèle, les équations fondamentales et les méthodes de solution mathématique. Cependant, les prévisions météorologiques et la modélisation climatique ont utilisé différentes composantes atmosphériques et terrestres. De plus, selon l'application, différentes simplifications (paramétrisations) ont été effectuées pour des processus qui n'étaient pas explicitement représentés.
Rassembler les conditions météorologiques et le climat dans la modélisation
Cependant, les questions de recherche actuelles, telles que celles concernant les impacts régionaux du changement climatique anthropique, nécessitent que l'écart entre la prévision météorologique et la modélisation climatique soit progressivement fermé. Ceci est rendu possible par les supercalculateurs modernes, qui peuvent calculer des périodes de temps plus longues avec une résolution spatiale élevée.
Une équipe de chercheurs du MPI-M, du DWD et d'autres partenaires a pris cette tâche et rassemble ce qui appartient: les développements d'icônes pour la prédiction météorologique numérique et les applications climatiques.
« Notre projet a grandement bénéficié du fait que les composants utilisent la même structure de modèle », explique Wolfgang Müller, chef de groupe chez MPI-M et auteur principal de l'article récemment publié présentant les premiers succès du projet.
Roland Potthast, chef du ministère de l'analyse météorologique et de la modélisation au DWD, met en évidence la pertinence sociétale du travail: « Les développements nous aident à adopter une approche intégrée de la météo et du climat et à fournir des services bien coordonnés allant des prévisions météorologiques à haute résolution aux prévisions de climat saisonnières et décadenaires. »
Intégration réussie de différents composants
L'étape la plus importante a été de coupler l'icône des composants atmosphériques-NWP, précédemment utilisé pour la prévision météorologique, avec l'icône des composants océaniques, qui est essentielle pour la recherche climatique. De plus, les chercheurs ont développé un concept pour un traitement unifié des différentes paramétrisations.
Il en va de même pour les méthodes d'assimilation des données – une procédure couramment utilisée dans les prévisions météorologiques pour initialiser ou ajuster les états du modèle à l'aide de données d'observation. Cela a abouti à une configuration de modèle pour la prédiction météorologique globale par le DWD dans lequel l'atmosphère et l'océan sont couplés, et une configuration pour les simulations climatiques (icône XPP – prédictions et projections étendues), qui intègre explicitement les développements dans la prévision météorologique numérique.
Ces modèles sont plus similaires que toutes les configurations d'icônes précédentes pour la météo et le climat. Cela permet de comparer les processus météorologiques et climatiques plus directement et avec précision dans les configurations.
La configuration météorologique couplée est actuellement en cours de test. À long terme, il pourrait faire partie du portefeuille de prédiction météorologique opérationnelle.
L'icône XPP permet, entre autres, de produire des simulations pour le projet d'intercomparaison du modèle couplé, dont la septième phase (CMIP7) est déjà en cours et devrait fournir ses premiers résultats au début de 2027.
Ces résultats seront inclus dans le prochain rapport du panneau intergouvernemental sur le changement climatique (GIEC). Dans le même temps, l'icône XPP est utilisée pour de nouvelles simulations à haute résolution.
Les scientifiques travaillent sur une résolution de modèle qui est standard pour les prévisions météorologiques mais n'a pas encore été possible pour les études climatiques sur de longues périodes. Cela leur permet d'explorer, par exemple, le rôle des tourbillons océaniques à petite échelle dans les variations météorologiques et climatiques.
