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Simulations SocleOM-2025 - Nouvelle-Calédonie
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.
Pour la Nouvelle-Calédonie, un sous-ensemble basé sur les exercices CMIP6 et CORDEX-Australasia a été construit afin d’échantillonner les évolutions du climat. Ce sous-ensemble comprend 22 simulations globales (GCMs) de dernière génération (CMIP6), ainsi que 15 simulations régionales (RCMs) issues de l'exercice CORDEX-Australasia forcées par les simulations globales CMIP6. En complément de ces simulations issues de projets internationaux, l’ensemble intègre également une simulation d'un modèle régional à convection profonde résolue (CP-RCM) CNRM-AROME46t1 (Météo-France/CNRM) faite dans le cadre du projet CLIPSSA et 2 simulations à haute résolution (NIWA) issues d'un projet néo-zélandais. Les simulations ont été sélectionnées sur des critères de qualité dans la reproduction du climat de la Nouvelle-Calédonie tout en échantillonnant les changements futurs possibles. Une descente d’échelle statistique a été appliquée à l’ensemble de ces 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.
Les scénarios d'émissions de gaz à effet de serre retenus sont : • le ssp5-8.5 pour les simulations GCMs. Ce choix a été motivé afin de garantir l’atteinte des différents niveaux de réchauffement définis par la TRACC (jusqu’à +3 °C de réchauffement planétaire). • le ssp3-7.0 pour les simulations régionales CMIP6 : CORDEX-Australasia, simulations du NIWA et CNRM-AROME46t1 (Météo-France/CNRM).
Table 1 : Liste des projections climatiques composant l’ensemble SocleOM-Climat-2025 pour la Nouvelle-Calédonie accompagnées de leurs couvertures temporelle respectives.
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 pour les simulations 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 ssp5-8.5 ou ssp3-7.0, selon le modèle) pour combler les années manquantes. Les projections climatiques couvrent ensuite la période 2021-2100.
Le produit ERAROBS a été spécifiquement conçu pour fournir une référence climatique spatialisée sur la Nouvelle-Calédonie. Il propose une information climatologique pour les précipitations et les températures quotidiennes sur l’ensemble du territoire (3274 pixels), avec une résolution de 0,025° (environ 2,5 km), couvrant la période 1990-2024. Ce produit combine les informations fournies par le run d'évaluation du modèle CNRM-AROME46t1 (forcé par la réanalyse ERA5) et les observations in situ.
Cette procédure est commune à toutes les simulations GCM : 1 - Les simulations ont ensuite été interpolées sur une grille commune, définie par celle du produit de référence AROBS, en utilisant une interpolation bilinéaire. 2 - À chaque point de grille, une correction de biais a été appliquée, en utilisant AROBS comme référence pour la période 1990-2024. Pour les RCM et CP-RCM, nous tenons compte du masque Terre/Mer avant d'effectuer l'interpolation : 1 - Les points modèle ayant un ratio Terre/Mer inférieur à 0.5 ont été enlevés. Le ratio Terre/Mer est propre à chaque modèle mais le seuil de 0.5 est commun à tous les modèles. 2 - Les simulations ont ensuite été interpolées sur une grille commune, définie par celle du produit de référence AROBS, en utilisant une interpolation bilinéaire. 3 - À chaque point de grille, une correction de biais a été appliquée, en utilisant AROBS comme référence pour la période 1990-2024.
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 AROBS, environ 2,5 km). Cette procédure permet que les simulations climatiques corrigées représentent correctement le climat au sein de la Nouvelle-Calédonie comme, par exemple, une forte pluviométrie sur les reliefs de la côte au vent (nord). 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. (à mettre quand le produit sera mis à disposition : C’est dans ce contexte que nous proposons une descente d’échelle des RCM à partir du produit de référence AROBSagg5 qui a une résolution proche de celle d’ALADIN (environ 20 km). Dans ce cas, il n’y a pas de saut d’échelle pour ALADIN, et le facteur est de 2 pour les autres RCM (le biais évoqué précédemment est alors fortement atténué mais reste cependant présent). A noter que pour les simulations issues du CP-RCM CNRM-AROME46t1, il n'y a pas de descente d'échelle, seulement de la correction de biais, il n'y a donc aucune restriction telle que décrite précédemment.
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 8 GCMs qui ne satisfaisaient pas les critères d’évaluation menant donc à un ensemble de 22 GCMs.
Simulations de CORDEX-Australasia Les modèles régionaux de climat (RCM) utilisés dans cet ensemble sont issus du projet international CORDEX-Australasia (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment - AustralAsia). Ils offrent une résolution horizontale native de l’ordre de 20 km. Chaque simulation RCM est forcée aux limites du domaine régional par un modèle global (GCM) de l’exercice CMIP6, Jiang, X. et al. (2025). L’ensemble des simulations a été produit par la communauté scientifique australienne et mis à disposition en début d’année 2025. Au total, l’ensemble comporte 34 simulations sur le domaine appelé AUS20. Le domaine AUS20 (Australasia à 20km de résolution) s’étend de l’ouest de l’Australie à l’est des Fidji et du nord de la Nouvelle-Guinée au sud de la Nouvelle-Zélande (100°E-180°E / 5°N-50°S). Cette vaste étendue permet d’englober tous les processus climatiques d’importance pour la Nouvelle-Calédonie : la cyclogénèse sur le Sud-Ouest du bassin Pacifique, la zone de convergence du Pacifique Sud (ZCPS) et les fortes précipitations qui y sont associées, l’influence du territoire australien sur le climat régional, etc. Une expertise scientifique a conduit à écarter 19 RCMs qui ne satisfaisaient pas les critères d’évaluation menant donc à un ensemble de 15 RCMs. Simulations du NIWA (Nouvelle-Zélande) L’institut de Recherche National sur l’Eau et L’Atmosphère (NIWA en anglais) est une entité néo-zélandaise dont l’une des missions est de quantifier les évolutions climatiques futures sur le pays. Dans ce but, une étude a été menée en 2024 à partir d’un ensemble de 6 simulations basées sur le modèle climatique CCAM (Conformal Cubic Atmospheric Model développé par le CSIRO - Australie). Certaines conditions de grande échelle, dont la température de la surface de la mer, imposées au modèle CCAM sont issues de 6 modèles globaux (GCM) de l'exercice CMIP6. La configuration utilisée (grille stretchée) offre une résolution horizontale native de l'ordre d'une quinzaine de kilomètres sur la Nouvelle-Calédonie. Pour plus de détails sur les configurations des simulations, se référer à Gibson, P. et al. (2024). Néanmoins, les données mises à notre disposition ont été interpolées sur une grille régulière à une résolution de 0.3125° (~35km). Une expertise scientifique a conduit à écarter 4 de ces 6 simulations qui ne satisfaisaient pas les critères d’évaluation menant donc à incorporer 2 de ces simulations dans notre ensemble. Simulations de CNRM-ALADIN64P1-CNRM-ESM2-1 ALADIN est le modèle atmosphérique régional développé par Météo-France (https://cnrm.sedoo.fr/cnrm-aladin/). Ce modèle est conçu pour fournir des simulations climatiques à haute résolution sur des domaines spécifiques. Le domaine ALADIN Pacifique s’étend de l’ouest du Continent Maritime à l’est de la Polynésie Française et de l’archipel d’Hawaï, et du Japon au sud de la Nouvelle-Zélande (100°E-138°O / 40°N-52°S). Il a été forcé par le modèle CNRM-ESM2-1, issu de l'exercice CMIP6. Ce domaine inclut le domaine CORDEX AUS20, et est destiné à faire partie de l’ensemble CORDEX-CMIP6 Australasia. La simulation issue du modèle ALADIN ne fait pas partie de l'ensemble retenu mais y participe indirectement puisqu'il est utilisé pour forcer la simulation du modèle régional à convection profonde résolue (CP-RCM) CNRM-AROME46t1.
Simulations de CNRM-ALADIN46t1-CNRM-ESM2-1 Le modèle CNRM-AROME est un modèle régional de climat avec convection profonde résolue (CP-RCM) développé par Météo-France (https://cnrm.sedoo.fr/cnrm-arome/). Ce modèle, basé sur le modèle à aire limitée AROME développé pour la Prévision Numérique du Temps (PNT), est conçu pour fournir des simulations climatiques à résolution kilométrique sur des domaines spécifiques. Contrairement au modèle ALADIN, la convection profonde n’a plus besoin d’être paramétrée grâce à l’augmentation de la résolution. Le modèle CNRM-AROME permet alors une meilleure simulation des précipitations, des phénomènes côtiers et des extrêmes (surtout aux échelles sub-journalières) par rapport à ALADIN, ce qui est principalement dû à une meilleure représentation de la topographie et des processus convectifs. Le domaine AROME-Nouvelle-Calédonie (NCV) couvre à la fois la Nouvelle-Calédonie et le Vanuatu à une résolution de 2.5 km (160°E-174°E / 25°S-12°S). AROME a été forcé par le modèle CNRM-ALADIN64P1-CNRM-ESM2-1 (exercice CORDEX-CMIP6). Cela constitue un jeu de simulations CP-RCM, qui est destiné à faire partie du FPS-CORDEX IC-Pac sur le climat des îles du Pacifique.
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 Jiang, X. et al. (2025). Towards benchmarking the dynamically downscaled CMIP6 CORDEX-Australasia ensemble over Australia. Journal of Southern Hemisphere Earth Systems Science 75.2 https://www.publish.csiro.au/es/ES24050 Gibson, P. et al. (2024). Dynamical downscaling CMIP6 models over New Zealand: added value of climatology and extremes." Climate Dynamics 62.8: 8255-8281. https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-024-07337-5 Nikulin, G. et al. (2012). Precipitation climatology in an ensemble of CORDEX-Africa regional climate simulations. Journal of Climate, 25(18), 6057–6078. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00375.1 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 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 Nabat, P., et al. (2020). Modulation of radiative aerosols effects by atmospheric circulation over the Euro-Mediterranean region. Atmos. Chem. Phys., 20, 8315–8349, doi:10.5194/acp-20-8315-2020, https://acp.copernicus.org/articles/20/8315/2020/ |
Ensemble de simulations :