Le développement et l’amélioration continus de modèles numériques pour l’étude du système climatique sont très coûteux et complexes. Chez GEOMAR, un nouveau système modulaire a été présenté, qui permet de mener des enquêtes de manière flexible, avec des niveaux de complexité variables. Le système, appelé FOCI (Versatile Ocean and Local climate Infrastructure), se compose de différents composants qui peuvent être adaptés et utilisés, en fonction de la question de recherche et de la puissance de calcul disponible.



Dans leurs simulations de modèles, les chercheurs en climatologie doivent toujours faire des compromis. Même avec les in addition grands ordinateurs disponibles dans le monde, ils ne peuvent reproduire le monde réel que dans une mesure limitée. Selon l’application, des simplifications doivent être apportées dans la résolution spatiale, mais aussi dans les processus physiques représentés par le modèle. Alors que les expériences sur modèles sur des périodes de quelques mois à quelques années peuvent souvent encore être effectuées avec une résolution spatiale élevée, les intégrations sur des siècles à des millénaires ne peuvent être effectuées qu’à une résolution plus grossière. Dans le passé, des modèles ont été développés dans un but spécifique. À présent, le centre GEOMAR Helmholtz pour la recherche océanique de Kiel a présenté un kit de modèle flexible, appelé FOCI (Flexible Ocean and Weather Infrastructure). Il est basé sur le modèle du système terrestre de l’Institut Max Planck de météorologie à Hambourg et a été modifié avec le modèle océanique NEMO, afin de représenter les processus à petite échelle dans les océans à une résolution in addition élevée.

« Au FOCI, nous combinons des décennies d’expertise en modélisation océanique et climatique chez GEOMAR. Le nouveau système permet d’étudier de nouvelles queries telles que l’influence du trou d’ozone stratosphérique sur la circulation dans l’océan Austral ou l’impact du Gulf Stream sur l’atmosphère « , explique le professeur Dr. Katja Matthes de l’unité de recherche en météorologie maritime de GEOMAR.



« Avec le nouveau système, nous pouvons étudier de nombreuses queries de recherche différentes sur une gamme d’échelles de temps », souligne le professeur Dr Arne Biastoch, chef de l’unité de recherche sur la dynamique océanique de GEOMAR. « Nous avons initialement effectué un ensemble de assessments de base standardisés avec le système FOCI », poursuit l’océanographe. « Nous avons dû déterminer si le système modèle est able de reproduire le climat observé et la circulation océanique actuelle. Ce n’est que si nous sommes convaincus que le système peut réussir à simuler les situations actuelles dans des bandes d’erreur limitées qu’il peut être utilisé pour étudier des phénomènes inconnus ou pour les prévisions des circumstances climatiques futures.  » Les résultats, qui ont été publiés dans la revue internationale Geoscience Product Enhancement, sont très prometteurs. « En particulier, notre savoir-faire particulier dans l’exploitation du modèle océanique à très haute résolution au niveau régional améliore considérablement les résultats et réduit, par exemple, les erreurs de modèle courantes telles que les écarts de température de la surface de la mer dans le système Gulf Stream », explique le professeur Biastoch. Le FOCI permet également des configurations qui étaient auparavant impossibles à des résolutions spatiales allant jusqu’à un kilomètre dans l’océan.

Les expériences de base réalisées jusqu’à présent comprennent un contrôle sur 1500 ans avec des concentrations de gaz à effet de serre préindustrielles et plusieurs expériences couvrant la période de 1850 à nos jours, pour lesquelles des données d’observation sont disponibles pour vérification. « Les résultats actuels sont très encourageants », déclare Katja Matthes. Le système sera encore amélioré et utilisé pour diverses thoughts afin d’étudier les fluctuations climatiques naturelles, mais aussi les changements climatiques anthropiques. « De notre position de vue, FOCI est le système idéal pour GEOMAR pour simuler des processus à petite échelle dans l’océan, les interactions entre la stratosphère et la troposphère ainsi que des processus biogéochimiques dans l’océan. Il nous permet également de réaliser des projets complexes tels qu’un un grand nombre de simulations de modèles sur plusieurs décennies avec un temps de calcul raisonnable « , conclut le professeur Matthes.