Étude et prévision de l’impact de la variabilité et du changement climatique sur le secteur de l’énergie.

Le secteur de l’énergie est sensible aux conditions climatiques via la sensibilité thermique de la demande d’énergie (chauffage / climatisation), via la dépendance météorologique de la production d’énergie renouvelable (solaire / éolien) et via les dégâts aux installations occasionnés par les événements extrêmes. Inversement, les principales sources d’énergie en France et dans le monde étant les combustibles fossiles, la consommation d’énergie est la principale contribution au changement climatique. De nombreuses questions scientifiques émergent ainsi à l’interaction entre science du climat, ingénierie énergétique et économie. Résoudre ces questions est d’autant plus critique qu’il est impératif de réduire les émissions de gaz à effet de serre par le secteur de l’énergie. L’équipe InTRo étudie ces questions dans le cadre du centre Energy 4 Climate (E4C) center.

Chimie et transport des polluants atmosphériques : de l’échelle urbaine à l’échelle hémisphérique

L’étude de la composition de l’atmosphère est un sujet de recherche important pour l’équipe InTRo. En particulier, l’équipe coordonne le développement du modèle de chimie-transport CHIMERE, qui est utilisé largement en France et à l’international pour des applications aussi bien scientifiques qu’opérationnelle, incluant les plate-forme de prévision nationale Prev’Air et européenne CAMS. Les questions scientifiques étudiées dans l’équipe incluent les émissions liées aux feux de forêt (avec le modèle APIFLAME), les poussières minérales issues des zones arides, le transport des panaches volcaniques et le développement de techniques de downscaling pour étudier la qualité de l’air à l’échelle urbaine et l’exposition des populations avec le modèle EXPLUME.

Climat régional et cycle de l’eau

L’étude du cycle de l’eau dans InTRo s’est concentrée historiquement sur le bassin méditerranéen dans le cadre des initiatives HyMEx et MedCORDEX. L’Amérique du Sud est devenue plus récemment une priorité, en collaboration avec l’université de Buenos Aires. Dans le bassin méditerranéen, les études sur le cycle hydrologique et sur les événements extrêmes (précipitations extrêmes, sécheresses) se font en partie avec le modèle régional couplé RegIPSL, en développement dans l’équipe InTRo en collaboration avec d’autres équipes de l’IPSL. Les sujets étudiés par l’équipe incluent les interactions entre aérosols et précipitation et le cycle hydrologique des grands bassins versants. Une attention particulière est portée aux usages anthropiques de l’eau et aux zones où l’interaction surface/atmosphère est particulièrement intense, comme le Pantanal en Amérique du Sud. L’étude du cycle hydrologique à l’échelle régionale est l’une des principales motivations de la forte implication de l’équipe InTRo dans le développement du modèle régional couplé RegIPSL.

Le cœur dynamique DYNAMICO

En collaboration avec d’autres équipes du LMD et de l’IPSL, l’équipe InTRo est un contributeur majeur au développement d’un nouveau cœur dynamique pour LMDZ, le modèle de circulation atmosphérique générale (GCM) inclus dans le modèle couplé de l’IPSL. Le principal objectif de DYNAMICO est de reformuler l’advection et la dynamique de LMDZ sur une grille icosaédrique, tout en maintenant ou en améliorant leurs propriétés d’exactitude, de conservation et de dispersion d’ondes. Une implémentation efficace sur les architectures présentes et futures de supercalculateurs est également un objectif important. La mise en place d’une capacité à utiliser un maillage non structuré afin de faire varier la résolution de façon souple est en cours. Un but majeur, plus large, est de réexaminer tous les choix touchant le cœur dynamique, notamment l’approximation traditionnelle / de l’atmosphère mince, la coordonnée verticale et la stratégie de couplage avec la physique.

Source image : earthobservatory.nasa.gov

Crédit image : NASA image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC.