Gavin Schmidt: The emergent patterns of climate change

Translator: Ian Beauregard Reviewer: Serge Brosseau

We live in a very complex environment:

Notre environnement est très complexe :

complexity and dynamism

sa complexité, son dynamisme et ses schémas

and patterns of evidence

sont mis en évidence par des photos satellite et des vidéos.

from satellite photographs, from videos.

You can even see it outside your window.

Vous pouvez même le constater en regardant par la fenêtre.

It's endlessly complex, but somehow familiar,

Il est infiniment complexe,

mais familier en quelque sorte.

but the patterns kind of repeat,

Les schémas semblent se répéter,

but they never repeat exactly.

mais jamais exactement de la même manière.

It's a huge challenge to understand.

Comprendre cela représente un immense défi.

The patterns that you see

Les schémas que vous voyez sont présents à toutes les échelles,

are there at all of the different scales,

but you can't chop it into one little bit and say,

mais on ne peut pas isoler un petit morceau et dire :

"Oh, well let me just make a smaller climate."

« Bon ! je vais fabriquer un petit climat. »

I can't use the normal products of reductionism

Je ne peux pas utiliser les résultats habituels du réductionnisme

to get a smaller and smaller thing that I can study

afin d’obtenir une chose de plus en plus petite

in a laboratory and say, "Oh,

que je puisse étudier en laboratoire

pour ensuite conclure : « Ça, je peux comprendre ça ! »

now that's something I now understand."

It's the whole or it's nothing.

C’est le tout ou c’est rien.

The different scales that give you

Ces espèces de schémas sont générées

these kinds of patterns

à des échelles couvrant une énorme étendue de grandeurs :

range over an enormous range of magnitude,

roughly 14 orders of magnitude,

environ 14 ordres de grandeur,

from the small microscopic particles

des particules microscopiques qui forment les nuages

that seed clouds

to the size of the planet itself,

jusqu’à la taille de la planète,

from 10 to the minus six

de 10 ^ -6 à 10 ^ 8,

to 10 to the eight,

14 orders of spatial magnitude.

14 ordres de grandeur spatiale ;

In time, from milliseconds to millennia,

en ce qui a trait au temps, de la milliseconde au millénaire,

again around 14 orders of magnitude.

de nouveau environ 14 ordres de grandeur.

What does that mean?

Qu’est-ce que ça signifie ?

Okay, well if you think about how

OK, alors si on pense à la manière de calculer ces choses,

you can calculate these things,

you can take what you can see,

on peut prendre ce qu’on peut voir :

okay, I'm going to chop it up

« Je vais diviser ça en un paquet de petites cellules » ;

into lots of little boxes,

and that's the result of physics, right?

tout cela résulte de la physique, non ?

And if I think about a weather model,

Si on regarde un modèle météo,

that spans about five orders of magnitude,

ça couvre cinq ordres de grandeur, de la planète à quelques kilomètres ;

from the planet to a few kilometers,

and the time scale

l’échelle temporelle, elle,

from a few minutes to 10 days, maybe a month.

va de quelques minutes à dix jours, voire un mois.

We're interested in more than that.

Mais on veut en savoir plus.

We're interested in the climate.

On s’intéresse au climat :

That's years, that's millennia,

on parle d’années, de millénaires,

and we need to go to even smaller scales.

et il faut explorer des échelles encore plus petites.

The stuff that we can't resolve,

Ce qu’on ne peut pas résoudre (les processus à une échelle inférieure),

the sub-scale processes,

we need to approximate in some way.

il faut l’estimer.

That is a huge challenge.

Cela constitue un immense défi.

Climate models in the 1990s

Les modèles climatiques des années 90 étudiaient une partie encore plus petite :

took an even smaller chunk of that,

only about three orders of magnitude.

seulement trois ordres de grandeur.

Climate models in the 2010s,

Les modèles climatiques des années 2010

kind of what we're working with now,

(avec lesquels nous travaillons maintenant)

four orders of magnitude.

couvrent quatre ordres de grandeur.

We have 14 to go,

Il faut se rendre à 14,

and we're increasing our capability

et notre capacité de simulation augmente

of simulating those at about

au rythme d’environ un ordre de grandeur par décennie.

one extra order of magnitude every decade.

One extra order of magnitude in space

Un ordre supplémentaire de grandeur spatiale

is 10,000 times more calculations.

veut dire dix mille fois plus de calculs.

And we keep adding more things,

Et on continue d’ajouter des choses, de poser des questions à ces modèles.

more questions to these different models.

So what does a climate model look like?

Alors à quoi ressemble un modèle climatique ?

This is an old climate model, admittedly,

Ça, c’est un vieux modèle climatique :

a punch card, a single line of Fortran code.

une carte à perforer, une seule ligne de Fortran.

We no longer use punch cards.

Nous n’utilisons plus de cartes à perforer,

We do still use Fortran.

mais nous utilisons toujours le Fortran.

New-fangled ideas like C

Les idées nouveau genre comme le C n’ont vraiment pas eu un impact majeur

really haven't had a big impact

on the climate modeling community.

dans la communauté de la modélisation climatique.

But how do we go about doing it?

Mais comment on fait ça ?

How do we go from that complexity that you saw

Comment passe-t-on

de cette complexité que vous avez vue à une ligne de code ?

to a line of code?

We do it one piece at a time.

On fait ça une pièce à la fois.

This is a picture of sea ice

Voici une photo de glace de mer,

taken flying over the Arctic.

prise en volant au-dessus de l’Arctique.

We can look at all of the different equations

On peut examiner toutes les équations qui sont impliquées

that go into making the ice grow

dans la formation, la fonte ou le changement de forme de la glace ;

or melt or change shape.

We can look at the fluxes.

on peut examiner les échanges ;

We can look at the rate at which

on peut examiner le rythme auquel la neige devient de la glace ;

snow turns to ice, and we can code that.

et on peut coder ça,

We can encapsulate that in code.

on peut encapsuler ça dans du code.

These models are around

Ces modèles comptent aujourd’hui environ un million de lignes de code

a million lines of code at this point,

and growing by tens of thousands of lines of code

et des dizaines de milliers de lignes sont ajoutées chaque année.

every year.

So you can look at that piece,

On peut examiner cette pièce-là,

but you can look at the other pieces too.

mais les autres pièces aussi.

What happens when you have clouds?

Qu’arrive-t-il quand on a des nuages ?

What happens when clouds form,

Qu’arrive-t-il quand ils se forment, se dissipent

when they dissipate, when they rain out?

ou quand il y a précipitation ?

That's another piece.

C’est une autre pièce.

What happens when we have radiation

Que se passe-t-il

quand le rayonnement du Soleil traverse l’atmosphère,

coming from the sun, going through the atmosphere,

being absorbed and reflected?

en étant absorbé et réfléchi au passage ?

We can code each of those very small pieces as well.

On peut également coder chacune de ces très petites pièces.

There are other pieces:

Il y a d’autres pièces :

the winds changing the ocean currents.

les vents qui influencent les courants marins ;

We can talk about the role of vegetation

on peut aussi mentionner le rôle de la végétation

in transporting water from the soils

dans le retour de l’eau des sols vers l’atmosphère.

back into the atmosphere.

And each of these different elements

On peut encapsuler chacun de ces éléments

we can encapsulate and put into a system.

et l’ajouter à un système.

Each of those pieces ends up adding to the whole.

Chacune de ces pièces finit par contribuer au tout.

And you get something like this.

Et on obtient environ ceci.

You get a beautiful representation

On obtient une magnifique représentation

of what's going on in the climate system,

de ce qui se passe dans le système climatique,

where each and every one of those

avec, comme on peut le voir, chacun de ces schémas générés :

emergent patterns that you can see,

the swirls in the Southern Ocean,

les tourbillons dans l’océan Austral, l’ouragan dans le golfe du Mexique

the tropical cyclone in the Gulf of Mexico,

and there's two more that are going to pop up

(et deux autres vont apparaître dans le Pacifique d’un moment à l’autre),

in the Pacific at any point now,

those rivers of atmospheric water,

ces rivières d’eau atmosphérique ;

all of those are emergent properties

voilà autant de phénomènes

that come from the interactions

qui émergent des interactions entre tous les processus à petite échelle

of all of those small-scale processes I mentioned.

que j’ai mentionnés.

There's no code that says,

Y a pas de code qui dit :

"Do a wiggle in the Southern Ocean."

« Trace une ondulation dans l’océan Austral. »

There's no code that says, "Have two

Y a pas de code qui dit :

« Dessine deux ouragans qui tournent l’un autour de l’autre. »

tropical cyclones that spin around each other."

All of those things are emergent properties.

Ce sont tous des phénomènes générés.

This is all very good. This is all great.

Tout ça est très bien, c’est super !

But what we really want to know

Mais que se passe-t-il avec ces phénomènes

is what happens to these emergent properties

when we kick the system?

lorsqu’on déstabilise le système ?

When something changes, what happens to those properties?

Lorsqu’on change quelque chose,

qu’arrive-t-il avec ces phénomènes ?

And there's lots of different ways to kick the system.

Il y a plusieurs façons de déstabiliser le système :

There are wobbles in the Earth's orbit

l’orbite terrestre varie sur des centaines de milliers d’années,

over hundreds of thousands of years

that change the climate.

ce qui modifie le climat ;

There are changes in the solar cycles,

les cycles solaires, longs de 11 ans ou plus,

every 11 years and longer, that change the climate.

modifient le climat ;

Big volcanoes go off and change the climate.

de gros volcans entrent en activité et modifient le climat ;

Changes in biomass burning, in smoke,

des changements dans la combustion de la biomasse,

dans la fumée et dans les aérosols modifient le climat ;

in aerosol particles, all of those things

change the climate.

The ozone hole changed the climate.

le trou de la couche d’ozone a modifié le climat ;

Deforestation changes the climate

la déforestation modifie le climat,

by changing the surface properties

en modifiant les propriétés de surface

and how water is evaporated

et la façon dont l’eau est évaporée et circule dans le système ;

and moved around in the system.

Contrails change the climate

les traînées de condensation modifient le climat,

by creating clouds where there were none before,

en créant des nuages où il n’y en avait pas ;

and of course greenhouse gases change the system.

et, bien sûr, les gaz à effet de serre modifient le système.

Each of these different kicks

Chacun de ces effets

provides us with a target

nous fournit un moyen pour évaluer notre compréhension de ce système.

to evaluate whether we understand

something about this system.

So we can go to look at

Nous pouvons maintenant aborder la notion d’habileté du modèle.

what model skill is.

Now I use the word "skill" advisedly:

J’utilise habileté en connaissance de cause :

Models are not right or wrong; they're always wrong.

un modèle n’a jamais raison ; il a toujours tort.

They're always approximations.

C’est toujours une approximation.

The question you have to ask

Il faut se demander si le modèle

is whether a model tells you more information

nous donne plus d’informations que ce qu’on aurait obtenu sans lui.

than you would have had otherwise.

If it does, it's skillful.

Si oui, alors il est habile.

This is the impact of the ozone hole

Voici l’effet du trou de la couche d’ozone

on sea level pressure, so low pressure, high pressures,

sur la pression atmosphérique au niveau de la mer

around the southern oceans, around Antarctica.

autour de l’Antarctique.

This is observed data.

Ce sont des données observées.

This is modeled data.

Voici des données modélisées.

There's a good match

La correspondance est bonne,

because we understand the physics

parce que nous comprenons les lois

that controls the temperatures in the stratosphere

qui régissent les températures dans la stratosphère

and what that does to the winds

et leur effet sur les vents au-dessus des océans austraux.

around the southern oceans.

We can look at other examples.

On peut examiner d’autres exemples.

The eruption of Mount Pinatubo in 1991

L’éruption du Pinatubo en 1991

put an enormous amount of aerosols, small particles,

a libéré une énorme quantité d’aérosols dans la stratosphère.

into the stratosphere.

That changed the radiation balance of the whole planet.

Cela a eu pour effet de modifier le bilan radiatif de la planète :

There was less energy coming in than there was before,

moins d’énergie nous atteignait qu’avant,

so that cooled the planet,

ce qui a refroidi la planète.

and those red lines and those green lines,

Ces lignes rouges et vertes montrent les différences

those are the differences between what we expected

entre ce que nous anticipions et ce qui s’est vraiment passé.

and what actually happened.

The models are skillful,

Les modèles sont habiles,

not just in the global mean,

autant pour la moyenne mondiale que pour les schémas régionaux.

but also in the regional patterns.

I could go through a dozen more examples:

Je pourrais passer en revue plusieurs autres exemples :

the skill associated with solar cycles,

l’habileté associée aux cycles solaires,

changing the ozone in the stratosphere;

qui modifient l’ozone dans la stratosphère ;

the skill associated with orbital changes

l’habileté associée aux changements d’orbite

over 6,000 years.

sur plus de 6 000 ans.

We can look at that too, and the models are skillful.

Là aussi, les modèles sont habiles.

The models are skillful in response to the ice sheets

Les modèles sont habiles en réaction aux calottes polaires

20,000 years ago.

d’il y a 20 000 ans.

The models are skillful

Les modèles sont habiles

when it comes to the 20th-century trends

en ce qui concerne les tendances à travers les décennies du 20e siècle.

over the decades.

Models are successful at modeling

Les modèles parviennent à modéliser

lake outbursts into the North Atlantic

les débâcles glaciaires dans l’Atlantique Nord

8,000 years ago.

il y a 8 000 ans.

And we can get a good match to the data.

Et ça correspond assez bien aux observations.

Each of these different targets,

Chacune de ces cibles, chacune de ces évaluations,

each of these different evaluations,

leads us to add more scope

nous permet d’augmenter la portée de ces modèles,

to these models,

and leads us to more and more

et engendre des situations de plus en plus complexes,

complex situations that we can ask

à partir desquelles

on peut se poser des questions de plus en plus intéressantes.

more and more interesting questions,

like, how does dust from the Sahara,

Comment la poussière du Sahara,

that you can see in the orange,

que vous voyez en orange,

interact with tropical cyclones in the Atlantic?

interagit-elle avec les ouragans au-dessus de l’Atlantique ?

How do organic aerosols from biomass burning,

Comment les aérosols organiques de la combustion de la biomasse,

which you can see in the red dots,

représentés par les points rouges,

intersect with clouds and rainfall patterns?

influencent-ils les nuages et les schémas de précipitation ?

How does pollution, which you can see

Comment la pollution,

que vous voyez

in the white wisps of sulfate pollution in Europe,

grâce aux traînées de sulfate blanches au-dessus de l’Europe,

how does that affect the temperatures at the surface

influence-t-elle les températures et l’ensoleillement à la surface ?

and the sunlight that you get at the surface?

We can look at this across the world.

On peut examiner la planète entière.

We can look at the pollution from China.

On peut examiner la pollution de la Chine.

We can look at the impacts of storms

On peut examiner l’effet des tempêtes

on sea salt particles in the atmosphere.

sur les particules de sel de mer dans l’atmosphère.

We can see the combination

On peut combiner tous ces facteurs agissant simultanément

of all of these different things

happening all at once,

and we can ask much more interesting questions.

et se poser des questions encore plus intéressantes.

How do air pollution and climate coexist?

Comment la pollution de l’air et le climat

cohabitent-ils ?

Can we change things

Pouvons-nous influencer à la fois la pollution de l’air et le climat ?

that affect air pollution and climate at the same time?

The answer is yes.

La réponse est « oui ».

So this is a history of the 20th century.

Voici un historique du 20e siècle.

The first one is the model.

En haut, on a le modèle :

The weather is a little bit different

le climat diffère un peu de la réalité.

to what actually happened.

The second one are the observations.

En bas, ce sont les observations.

And we're going through the 1930s.

On parcourt en ce moment les années 1930.

There's variability, there are things going on,

On voit des variations, certaines choses se passent,

but it's all kind of in the noise.

mais c’est surtout du bruit.

As you get towards the 1970s,

À l’approche des années 1970,

things are going to start to change.

les choses vont changer :

They're going to start to look more similar,

on va commencer à voir plus de similitudes.

and by the time you get to the 2000s,

Et alors qu’on arrive aux années 2000,

you're already seeing the patterns of global warming,

on voit déjà les schémas du réchauffement planétaire,

both in the observations and in the model.

autant dans les observations que dans le modèle.

We know what happened over the 20th century.

On sait ce qui s’est passé au cours du 20e siècle :

Right? We know that it's gotten warmer.

on sait que ça s’est réchauffé

We know where it's gotten warmer.

et on sait où.

And if you ask the models why did that happen,

Si on demande aux modèles pourquoi cela est arrivé,

and you say, okay, well, yes,

et si on dit qu’au fond c’est en raison

basically it's because of the carbon dioxide

du dioxyde de carbone qu’on a émis dans l’atmosphère,

we put into the atmosphere.

We have a very good match

on observe à ce jour une excellente correspondance.

up until the present day.

But there's one key reason why we look at models,

Mais il y a une raison clé pour laquelle on étudie les modèles,

and that's because of this phrase here.

et elle se retrouve dans cette phrase :

Because if we had observations of the future,

« Si nous disposions d’observations du futur,

we obviously would trust them more than models,

nous nous y fierions assurément plus qu’aux modèles,

But unfortunately,

mais malheureusement...

observations of the future are not available at this time.

aucune observation du futur n’est disponible pour l’instant. »

So when we go out into the future, there's a difference.

Quand on explore le futur, il y a une différence :

The future is unknown, the future is uncertain,

le futur est inconnu, il est incertain,

and there are choices.

et il y a des choix.

Here are the choices that we have.

Voici les choix qui s’offrent à nous :

We can do some work to mitigate

on peut déployer quelques efforts

the emissions of carbon dioxide into the atmosphere.

pour réduire nos émissions de dioxyde de carbone

That's the top one.

(c’est l’animation du haut) ;

We can do more work

on peut déployer encore plus d’efforts pour vraiment les réduire,

to really bring it down

so that by the end of the century,

de sorte qu’à la fin du siècle,

it's not much more than there is now.

il n’y en ait pas beaucoup plus que maintenant ;

Or we can just leave it to fate

ou on peut laisser le destin décider,

and continue on

et continuer avec la même insouciance.

with a business-as-usual type of attitude.

The differences between these choices

Ce n’est pas en regardant des modèles qu’on peut différencier ces choix.

can't be answered by looking at models.

There's a great phrase

Voici une grande question que Sherwood Rowland,

that Sherwood Rowland,

who won the Nobel Prize for the chemistry

qui a reçu un prix Nobel pour ses travaux

sur la chimie de l’amincissement de la couche d’ozone,

that led to ozone depletion,

when he was accepting his Nobel Prize,

a posé lorsqu’il a accepté son prix :

he asked this question:

"What is the use of having developed a science

« À quoi nous sert d’avoir développé une science

well enough to make predictions if, in the end,

capable de faire des prévisions

si, en fin de compte,

all we're willing to do is stand around

tout ce que nous osons faire est rester là et attendre qu’elles se réalisent ? »

and wait for them to come true?"

The models are skillful,

Les modèles sont habiles,

but what we do with the information from those models

mais ce qui est fait avec l’information qu’ils nous donnent,

is totally up to you.

ça dépend complètement de vous.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)