background image
Modélisation «zoom» du climat des
calottes de glace
Le «zoom»
Les versions récentes du Modèle de Circulation
Générale d'Atmosphère (MCGA) du Laboratoire de
Météorologie Dynamique (LMD, CNRS, Paris) offrent
la possibilité d'augmenter localement la résolution
horizontale sur une région d'intérêt particulier. Ceci
est réalisé par distorsion de la grille en longitude
et/ou en latitude, et l'augmentation régionale de la
résolution spatiale se fait donc à nombre de point de
grille constant et au détriment du reste du globe. Ces
nouvelles versions sont connues sous le nom LMDZ, Z
pour "zoom" (la version actuelle étant LMDZ3). Par
rapport à un le modèle LMDZ (ou le modèle ARPEGE,
l'autre MGCA français développé par Météofrance)
permet de s'affranchir de la nécessité de fournir des
conditions aux limites aux bords du domaine d'intérêt
privilégié. Cet avantage général est particulièrement
sensible dans le cas de simulations de climats dif-
férents de l'actuel.
L'application aux calottes polaires
L'option «zoom» du modèle LMDZ a très tôt motivé, au
LGGE, des applications sur les régions polaires. La modéli-
sation du climat de ces régions présente en effet une sen-
sibilité particulièrement élevée à la résolution spatiale du
modèle à cause de la topographie marquée de la surface
(les reliefs atteignent plus de 4000 m). Le MCGA LMDZ
autorise des simulations à haute résolution sur les calottes
(de l'ordre de 100 km, voir plus fin) à des coûts
numériques raisonnables et avec une couverture globale,
bien que dégradée à l'opposé de la région «zoomée». Ces
coûts limités autorisent des expériences numériques mul-
tiples afin d'améliorer le modèle, étudier les sensibilités
climatiques et simuler des climats différents de l'actuel.
Une première validation de l'approche «zoom» du mod-
èle a conduit à réviser certains aspects physiques du mod-
èle ayant montrés leurs limites dans les conditions clima-
tiques extrêmes de l'Antarctique et du Groenland:
couches limites stables, albédo de la neige, couverture
fractionnaire de glace de mer, rugosité orographique...
Avec un «zoom» sur l'Antarctique ou sur le Groenland, le
modèle optimisé en régions polaires (la physique a été
optimisée pour mieux reproduire les spécificités des cli-
mats polaires) a trouvé plusieurs applications dans
lesquels la haute résolution spatiale est un atout impor-
tant. Il a permis des études de l'hydrologie et du bilan de
masse des calottes de glace. Il a également été mis en
oeuvre pour la simulation du climat d'âge glaciaire des
calottes. Les forages tel que Vostok et EPICA et l'analyse
des carottes de glace résultantes produisent des informa-
Climate modeling with a «zoom»
on the polar ice sheet
The «zoom»
The recent versions of the Atmospheric General Circulation
Model (AGCM) developed at Laboratoire de Météorologie
Dynamique (LMD, CNRS, Paris) offer a possibility to lo-cally
increase horizontal resolution over a region of particular
interest. This is realised by distorting the grid in longitude
and/or latitude, and a regional increase of resolution is thus
ob-tained without increase of the global number of grid-
points but at the expense of the rest of the World. The new
versions have been named LMDZ, Z for «zoom» (the pre-
sent operational ver-sion is LMDZ3). Compared to using a
limited-area model, the global coverage of a "zoom" AGCM
such as LMDZ (or Arpège, the other French AGCM devel-
oped by Météo-France) does not request that boundary
conditions are prescribed at the edges of a high-resolution
domain. This general advantage is particularly meaningful
when simulating climates other than the present.
Application to the polar ice sheet
Very early at LGGE, the «zoom» option of the LMDZ model
has motivated applications on the polar regions. Indeed, cli-
mate modeling over these regions is particularly sensitive to
spatial resolution due to the marked influence of the topog-
raphy of the ice sheets (the surface can reach higher than
4000 m). The LMDZ AGCM allows high-resolution (100 km
or even less) simulations over the ice sheets at reasonable
numerical cost and with global coverage, although model
performance can degrade at the opposite of the "zoomed"
region. Reasonable cost allows for multiple numerical experi-
ments, to improve the model, study climate sensitivities, and
sim-ulate climates other than the present.
With a zoom over either Antarctica or Greenland, the polar-
optimised model (i.e. with physics revised to better repro-
duced peculiarities of the polar climates) has been used in
several studies for which high-resolution is a major asset. It
was applied to investigate the hydrology and surface mass
balance of the ice sheets. It was also used to simulate the ice
age climate of the ice sheets. Drillings like Vostok or EPICA
and the analysis of the retrieved ice provides unique informa-
tion related to the atmospheric environment of the past, but
the inter-pretation of such information in terms of climate
and on beyond local scales in not always triv-ial. At high res-
olution, numerical simulation provides decisive hints.
Interpreting the glacial/interglacial tempera-
ture change obtained from dif-ferent methods
For instance, the model has provided a quantitative interpre-
tation to the different ice age surface temperatures obtained
from different temperature reconstruction methods. At the
Lettre pigb-pmrc France
70