Différences de représentation des phénomènes dans les modèles climatiques ((Th ENV25-11) H/F
L’ASNR développe, pour soutenir sa capacité d’expertise de la sûreté des installations nucléaires et de leur impact sur l’environnement, une recherche visant à produire des connaissances pour caractériser au mieux les évolutions à venir des phénomènes climatiques (vagues de froid/ chaleur, tempêtes, inondations, sécheresses…) en lien avec le changement climatique (cf. 6ème rapport d’évaluation du GIEC). En effet, l’évolution des phénomènes climatiques va affecter le fonctionnement des installations nucléaires (période d’étiage), leur sûreté (phénomènes climatiques extrêmes) et leur impact sur l’environnement (mécanismes de transfert des radionucléides dans l’environnement).
Dans ce contexte, le travail de thèse proposé s’intéresse aux modèles simulant le système climatique à l’échelle globale ou bien à des échelles régionales. En effet, ces modèles peuvent produire des résultats contrastés à des échelles locales.
L’objectif de la thèse est d’améliorer la connaissance des différents modèles climatiques disponibles afin de mieux comprendre les différences observées dans la reproduction et l’évolution de certains phénomènes climatiques. In fine, ce travail devrait permettre de statuer sur la meilleure façon de tenir compte des différences observées pour estimer au mieux les incertitudes sur les caractéristiques des phénomènes climatiques projetés, tout en favorisant les comportements les plus réalistes au regard des phénomènes climatiques d’intérêt.
Un travail préparatoire est en cours afin de proposer pour le début de la thèse une liste de phénomènes climatiques d’intérêt à étudier, ainsi que des méthodes d’identification de ces phénomènes dans les projections climatiques.
Dans un premier temps (globalement la première année), une analyse des ensembles de projections disponibles à l’échelle globale et régionale sera réalisée afin d’établir un diagnostic (forces et des faiblesses) des différents modèles étudiés vis-à-vis des phénomènes climatiques définis. Des analyses telles que celles menées par [2] pourront servir de base à ce travail.
La deuxième partie de la thèse (globalement la deuxième année) s’attachera à identifier les mécanismes physiques mis en jeu dans chaque modèle lors de la simulation des phénomènes climatiques définis, et à les comparer aux observations ainsi qu’entre modèles. Une approche telle que celle de [1], qui propose une méthode identifiant les relations de causalité entre plusieurs variables, pourra être mise en œuvre.
La dernière partie de la thèse (globalement la troisième année) s’intéressera aux évolutions projetées des phénomènes d’intérêt, et des mécanismes associés. Une attention particulière sera portée aux différentes sources d’incertitudes (liée aux scénarios de forçage anthropique, liée aux modèles climatiques et liée à la variabilité naturelle du climat), en mettant en œuvre différentes approches de prise en compte [3] [4] [5]. Il est à noter qu’il n’est pas prévu de s’intéresser dans cette thèse aux méthodes de descente d’échelle statistiques.
Le travail proposé doit permettre de soumettre une à deux publications scientifiques (résultats des deuxième et troisième parties) et de participer à une conférence internationale.
Publications
[1] Bénard, G., Gehlen, M., and Vrac, M.: A causality-based method for multi-model comparison: Application to relationships between atmospheric and marine biogeochemical variables, Earth Syst. Dynam. Discuss. [preprint], https://doi.org/10.5194/esd-2024-31, in review, 2024
[2] Hausfather, Z., Drake, H. F., Abbott, T. & Schmidt, G. A. Evaluating the Performance of Past Climate Model Projections. Geophys. Res. Lett. 47, e2019GL085378 (2020)
[3] Northrop, P. J. and Chandler, R. E. (2014) Quantifying sources of uncertainty in projections of future climate Journal of Climate, 27(23), 8793-8808. Featured in The Climate CIRCulator, Issue 1, January 2015
[4] Hingray, B., and M. Saïd, 2014: Partitioning internal variability and model uncertainty in a multimodel ensemble of climate projections: Influence of the number of model runs. Geophys. Res. Lett., submitted in Model Projections, Clim. Change, 81, 53–70, https://doi.org/10.1007/s10584-006-9228-x, 2007
[5] Evin, G., Hingray, B., Blanchet, J., Eckert, N., Morin, S., and Verfaillie, D.: Partitioning Uncertainty Components of an Incomplete Ensemble of Climate Projections Using Data Augmentation, J. Climate, 32, 2423–2440, https://doi.org/10.1175/JCLI-D18-06061, 2019
Formation en climatologie
Domaines de compétences : système climatique, prévisions météo-climatiques, mathématiques appliquées
La thèse se déroulera en collaboration avec le LSCE (50% du temps) et EDF (25% du temps) qui permettront aux modèles et aux projections climatiques, ainsi qu'aux compétences de ces différentes équipes (encadrement par deux chercheurs du LSCE, un ingénieur-chercheur d'EDF et un ingénieur-chercheur de l'ASNR). Il est ainsi prévu un temps de présence moyen de 3 jours par semaine au LSCE, 1 jour à l'ASNR et 1 jour à EDF.
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