.. atmosphère, océan, énergie, cycles du carbone et de l'eau

Ces modèles, à des fins pédagogique, s'adressent à tout public curieux de comprendre les mécanismes qui régissent  notre environnement  et plus particulièrement aux lycéens et étudiants.

Chaque modèle comprend :

  • une description, 
  • une notice proposant des exercices types permettant d'exploiter les différents modèles,
  • une ou plusieurs feuilles de calcul destinées à faire "tourner le modèle" en faisant varier les différents paramètres,
  • le code informatique du modèle.

Modèles systèmes climatiques

Le système climatique est commandé par les échanges d'énergie qui y ont lieu.

Si l'on considère la planète dans son ensemble, ses échanges d'énergie avec l'extérieur ne se font que par rayonnement. Sur le long terme, ces échanges doivent être équilibrés faute de quoi, la Terre se réchauffe si elle gagne plus d'énergie qu 'elle n'en perd et réciproquement. Actuellement, la Terre perd moins d'énergie qu'elle n'en gagne.

La Terre reçoit son énergie du soleil sous forme d'un rayonnement de courtes longueurs d'onde, on appelle irradiance solaire F0 la quantité d'énergie reçue par 1 m2 de surface perpendiculaire à la direction du soleil. La quantité totale reçue par toute la planète par unité de temps est donc F0 S, où S = π R2 est la surface du disque face au soleil avec R, le rayon de la Terre. Elle en réfléchit une partie α vers l'espace ; α est appelé l'albédo de la planète. La quantité d'énergie absorbée est donc π R2 (1-α) F0.

La Terre perd aussi son énergie par rayonnement, mais à des longueurs d'onde plus grandes, dans l'infrarouge. Si on appelle Fir(TOA) le flux infrarouge, en W/m2, sortant au sommet de l'atmosphère, la quantité totale d'énergie perdue par la Terre par seconde est 4π R2 Fir(TOA) et l'équilibre énergétique requiert que :

Fir(TOA) = Solabs = (1-α) F0/4

Si l'on s'intéresse, cette fois, aux échanges d'énergie qui ont lieu sur la planète, à l'intérieur du système climatique, il faut faire intervenir les échanges de chaleur qui ont lieu par l'intermédiaire des échanges de matière, c'est à dire par convection et par advection.

On explore quelques une des principales conséquences qui en résultent. On dispose pour cela de trois modèles qui permettent d'estimer la sensibilité climatique, le forçage radiatif du CO2, le forçage des nuages, la rétroaction de la vapeur d'eau etc. Pour les utiliser, cliquer sur ces liens :

Un modèle effet de serre

Un modèle radiatif convectif (RCM)

Un modèle d’équilibre énergétique (EBCM : Energy Balance Climate Model) 

Modèle de fonctionnement d'un glacier

Il s’agit de simuler le fonctionnement d’un glacier théorique (avancement, recul) soumis à des conditions climatiques de température et de précipitation pour deux saisons moyennes de 6 mois chacune, une d’hiver et une d’été.

 Après avoir défini la géométrie du glacier et ses conditions climatiques moyennes, l’application comporte deux étapes :

  • une étape de calage qui consiste à rechercher la valeur d’un paramètre de fonte du glacier conduisant à une situation d’équilibre dans laquelle le glacier ne perd pas et ne gagne pas de masse à l’issue du cycle annuel été/hiver ;
  • une étape de simulation qui consiste, après avoir fixé le paramètre de fonte, à imposer une tendance (augmentation ou diminution) pour la température et/ou la précipitation et à en observer les conséquences sur le volume du glacier, la longueur du glacier et la quantité d’eau écoulée à son exutoire. 

Pour avoir des explications plus détaillées sur le fonctionnement d’un glacier, voir la FAQ «Glaciers et ressources en eau. Quel fonctionnement et quel devenir ?».

Pour utiliser le modèle, cliquer sur : Fonctionnement d'un glacier