Le projet Socle Outre-Mer de Météo France a pour objectifs :

• de caractériser l’évolution selon la TRACC (Trajectoire de Réchauffement de référence pour l’Adaptation au Changement Climatique) du climat des Outre-mer tropicaux les plus peuplés en s'appuyant sur la production d’ensembles de projections climatiques dédiées ;

• de produire les simulations numériques nécessaires pour compléter les ensembles de projections climatiques recueillis auprès des instituts internationaux participants aux exercices d'intercomparaison du GIEC (CMIP6 / CORDEX) à des résolutions adaptées aux territoires insulaires ;

• de mettre à disposition ces nouvelles données de référence de projections climatiques via le portail DRIAS.

• Ensemble de simulations :

Pour la Polynésie Française, un sous-ensemble basé sur l'exercice CMIP6 a été construit afin d’échantillonner les évolutions du climat. Ce sous-ensemble comprend 20 simulations globales (GCMs) de dernière génération (CMIP6).

En complément, il y aura très prochainement des simulations de modèles régionaux (RCM et CP-RCM).

Une descente d’échelle statistique a été appliquée à l’ensemble des simulations climatiques, fournissant ainsi une information climatique à haute résolution (0,025°, soit environ 2,5 km) sur l’ensemble du territoire pour les précipitations et les températures moyennes, minimales et maximales quotidiennes.

• Scénarios inclus dans cet ensemble :

Le scénario ssp5-8.5 d'émissions de gaz à effet de serre a été retenu pour les GCM afin de garantir l’atteinte des différents niveaux de réchauffement définis par la TRACC (jusqu’à +3 °C de réchauffement planétaire).:

• Périodes utilisées :

La période de référence (dite "historique") a été fixée à 1991-2020 pour être en cohérence avec les futurs exercices de simulations climatiques.

Toutefois, les simulations historiques s’arrêtent en 2014 dans l'exercice CMIP6). Afin d’obtenir une série continue sur l’ensemble de la période de référence, les simulations historiques ont été prolongées à l’aide des projections climatiques issues des scénarios ssp585 pour combler les années manquantes.

Les projections climatiques couvrent ensuite la période 2021-2100.

• Produit de référence utilisé :

Les produits ERAROBS et ERAROMEcor ont été spécifiquement conçu pour fournir une référence climatique spatialisée sur la Polynésie Française. Ces produits combinent les informations fournies par le run d'évaluation du modèle CNRM-AROME46t1 (CP-RCM) forcé par la réanalyse ERA5 et les observations in situ. Il propose une information climatologique pour les précipitations et les températures quotidiennes avec une résolution de 0,025° (environ 2,5 km) sur les trois sous-domaines polynésiens :

• l'archipel de Tuamotu (145.5°O-149°O / 14°S-20°S) : 751 pixels - produit ERAROMEcor couvrant la période 2002-2021<\p>

• les îles de la Société (149°O-152.5°O / 16°S-18°S) : 375 pixels- produit ERAROBS couvrant la période 2006-2024 <\p>

• les îles australes (147.5°O-153°O / 22.3°S-24.°S) : 54 pixels - produit ERAROMEcor couvrant la période 2002-2021<\p>

La périodes d'observation et le type de produit ont été définis selon la disponibilité des données.

• Procédure de descente d’échelle statistique :

Cette procédure est commune à toutes les simulations GCM :

1 - Les simulations ont été interpolées sur une grille commune, définie par celle du produit de référence ERAROBS/ERAROMEcor, en utilisant une interpolation bilinéaire.

2 - À chaque point de grille, une correction de biais a été appliquée, en utilisant ERAROBS (resp. ERAROMEcor) comme référence pour la période 2006-2024 (resp. 2002-2021).

A noter que les iles/atolls de la Polynésie Française ne sont pas réprésentées par la très grande majorité des GCMs qui voient uniquement de l'océan.  

Précipitations 

La méthode retenue est le quantile-quantile (ou quantile mapping) utilisant une fenêtre glissante de 3 mois. Par exemple, pour corriger les précipitations du mois de juillet, les données des mois de juin, juillet et août sont prises en compte. La correction consiste alors à estimer et appliquer 12 fonctions de transfert (une par mois), permettant de passer du monde "modèle" au monde "réel" en ramenant la distribution du modèle sur celle du produit de référence.

Températures 

La méthode CDF-t a été choisie pour la correction des températures, car elle permet de prendre en compte la non-stationnarité de la fonction de distribution simulée. La correction s’effectue à l’aide de fenêtres glissantes de 3 mois et de 30 ans, centrées sur le mois à corriger. Par exemple, pour corriger les données de mars 2050, on utilise la fonction de distribution des précipitations calculée sur les 30 trimestres février-mars-avril de la période 2036-2065.

Quelques précisions : 

A l’aide de la descente d’échelle statistique, nous passons d’une information à résolution grossière (plusieurs dizaines, voire centaines de kilomètres) à une information à résolution fine (celle du produit ERAROBS, environ 2,5 km). Cette procédure permet que les simulations climatiques corrigées représentent correctement le climat au sein des differentes iles de la Polynésie Française comme, par exemple, pour Tahiti, une plus faible pluviométrie sur les côtes à l'ouest sous le vent ou une plus forte pluviométrie sur la vallée de la Papenoo. Par construction, les simulations corrigées issues des runs dits "historiques" proposent une climatologie semblable à celle du produit de référence sur chaque point de grille. Les projections corrigées peuvent proposer un climat différent du run historique (signal du changement climatique) mais elles respecteront également les spécificités au niveau du point de grille. Cependant, il faut rester attentif aux limitations liées à ce saut d’échelle important (facteur 5 à 10 pour les RCM, facteur 20 à 50 pour les GCM) . D’une part, même si la résolution finale des projections corrigées est de 2,5 km, les signaux climatiques proviennent d'une information à la résolution du modèle climatique. D’autre part, l’agrégation de pixels à partir des données corrigées est à éviter, surtout pour les précipitations (typiquement l’estimation quotidienne d’une pluie de bassin). En effet, celle-ci amènerait à sur-estimer fortement les cumuls de pluie de bassin lors des plus forts évènements pluvieux et à une sur-estimation quasi-systématique du nombre de jours secs à l'échelle du bassin.

• Informations sur les modèles climatiques globaux utilisé :

Les modèles globaux (GCM) inclus dans cet ensemble sont issus de l’exercice CMIP6. Leur résolution horizontale native est de l’ordre de 100 km.

Leur utilisation permet de constituer un ensemble de taille suffisante pour évaluer l’incertitude climatique via une approche multi-modèles.

Certains de ces modèles proposent plusieurs membres (réalisations d'une même période), ce qui permet de dissocier l’incertitude naturelle (variabilité interne) de la réponse climatique au scénario d’émission. Cependant, dans le cadre de cet ensemble, un seul membre par modèle a été retenu, afin que chaque modèle ait le même poids dans l’analyse multi-modèles.

Un premier tri basé sur la disponibilité des données a permis de sélectionner 30 GCMs. Ensuite, une expertise scientifique a conduit à écarter 10 GCMs qui ne satisfaisaient pas les critères d’évaluation menant donc à un ensemble de 20 GCMs.

• Référence :

Déqué, M. (2007). Frequency of precipitation and temperature extremes over France in an anthropogenic scenario: Model results and statistical correction according to observed values. Global and Planetary Change, 57(1), 16–26. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2006.11.030

Eyring, V. et al. (2016). Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization. Geoscientific Model Development, 9, 1937–1958. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016

Michelangeli, P.-A. et al. (2009). Probabilistic downscaling approaches: Application to wind cumulative distribution functions. Geophysical Research Letters, 36, L11708. https://doi.org/10.1029/2009GL038401