Gavin Schmidt: The emergent patterns of climate change

Gavin Schmidt: Les modèles émergents des changements climatiques

Traducteur: Thomas Marteau Relecteur: eric vautier

We live in a very complex environment:

Nous vivons dans un environnement très complexe :

complexity and dynamism

complexité, dynamisme

and patterns of evidence

et motifs évidents

from satellite photographs, from videos.

des photos satellites et des vidéos.

You can even see it outside your window.

Vous pouvez même le voir par la fenêtre.

It's endlessly complex, but somehow familiar,

C'est infiniment complexe et pourtant familier,

but the patterns kind of repeat,

mais les motifs se répètent,

but they never repeat exactly.

bien que jamais exactement pareils.

It's a huge challenge to understand.

Comprendre cela est un défi immense.

The patterns that you see

Les motifs que vous voyez

are there at all of the different scales,

sont présents à toutes les échelles

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

mais vous ne pouvez en extraire une partie et dire

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

« Eh bien, créons de plus petits climats. »

I can't use the normal products of reductionism

On ne peut pas utiliser le réductionnisme

to get a smaller and smaller thing that I can study

pour obtenir une chose de plus en plus petite que l'on puisse étudier

in a laboratory and say, "Oh,

en laboratoire et dire : « Oh,

now that's something I now understand."

maintenant c'est quelque chose que je peux comprendre. »

It's the whole or it's nothing.

C'est tout ou rien.

The different scales that give you

Les différentes échelles qui vous donnent

these kinds of patterns

ces genres de motifs

range over an enormous range of magnitude,

s'étendent sur une échelle de grandeur gigantesque,

roughly 14 orders of magnitude,

à peu près 14 ordres de grandeurs,

from the small microscopic particles

des particules microscopiques

that seed clouds

qui nourrissent les nuages

to the size of the planet itself,

à la grandeur de la Terre elle-même ;

from 10 to the minus six

de 10 exposant moins 6

to 10 to the eight,

à 10 exposant 8,

14 orders of spatial magnitude.

14 ordres de grandeur spatiale.

In time, from milliseconds to millennia,

Dans le temps, de la milliseconde au millénaire,

again around 14 orders of magnitude.

là encore, environ 14 ordres de grandeur.

What does that mean?

Qu'est-ce que ça veut dire ?

Okay, well if you think about how

Eh bien si vous pensez à comment

you can calculate these things,

vous pourriez calculer ces choses,

you can take what you can see,

vous pouvez prendre ce que vous voyez,

okay, I'm going to chop it up

ok, je vais le couper

into lots of little boxes,

en plusieurs petites boites,

and that's the result of physics, right?

et c'est le résultat de la physique, pas vrai ?

And if I think about a weather model,

Et si je pense à un modèle météorologique,

that spans about five orders of magnitude,

qui s’étend sur environ 5 ordres de grandeur,

from the planet to a few kilometers,

de la planète à quelques kilomètres,

and the time scale

et sur l'échelle de temps,

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

de quelques minutes à 10 jours, peut-être un mois.

We're interested in more than that.

Nous nous intéressons à plus que ça.

We're interested in the climate.

Nous nous intéressons au climat.

That's years, that's millennia,

Cela représente des années, des millénaires

and we need to go to even smaller scales.

et nous devons aller à de plus petites échelles.

The stuff that we can't resolve,

Ce que nous ne pouvons pas résoudre,

the sub-scale processes,

les processus à échelle inférieure,

we need to approximate in some way.

nous devons trouver un moyen de faire des approximations.

That is a huge challenge.

C'est un défi immense.

Climate models in the 1990s

Les modèles climatiques des années 1990

took an even smaller chunk of that,

prenaient un plus petit tableau,

only about three orders of magnitude.

seulement 3 ordres de grandeur.

Climate models in the 2010s,

Les modèles des années 2010

kind of what we're working with now,

ce sur quoi nous travaillons en ce moment ;

four orders of magnitude.

4 ordres de grandeur.

We have 14 to go,

Il nous en faut encore 14.

and we're increasing our capability

Nous augmentons notre capacité

of simulating those at about

à les simuler au rythme d'environ

one extra order of magnitude every decade.

un ordre de grandeur tous les 10 ans.

One extra order of magnitude in space

Un ordre de grandeur spatial supplémentaire,

is 10,000 times more calculations.

c'est 10 000 fois plus de calculs.

And we keep adding more things,

Nous ajoutons toujours plus de choses,

more questions to these different models.

plus de questions à ces différents modèles.

So what does a climate model look like?

À quoi ressemble un modèle climatique ?

This is an old climate model, admittedly,

C'est un vieux modèle, j'en conviens,

a punch card, a single line of Fortran code.

une carte perforée, une simple ligne en Fortran.

We no longer use punch cards.

On n'utilise plus les cartes perforées.

We do still use Fortran.

On utilise encore Fortran cependant.

New-fangled ideas like C

Des idées ultramodernes comme C

really haven't had a big impact

n'ont pas eu un gros impact

on the climate modeling community.

sur la communauté de modélisation du climat.

But how do we go about doing it?

Mais comment peut-on s'y prendre ?

How do we go from that complexity that you saw

Comment passer de la complexité

to a line of code?

à une ligne de code ?

We do it one piece at a time.

Nous le faisons petit à petit.

This is a picture of sea ice

Voici une image de la banquise

taken flying over the Arctic.

prise au dessus de l'Arctique.

We can look at all of the different equations

Nous pouvons consulter les différentes équations

that go into making the ice grow

qui entrent dans la formation de la glace,

or melt or change shape.

dans sa fonte ou dans sa transformation.

We can look at the fluxes.

Nous pouvons constater les fluctuations.

We can look at the rate at which

Nous pouvons voir la vitesse à laquelle

snow turns to ice, and we can code that.

la neige se transforme en glace.

We can encapsulate that in code.

Nous pouvons entrer tout ça dans un code.

These models are around

Ces modèles font environ

a million lines of code at this point,

un million de lignes de code en ce moment,

and growing by tens of thousands of lines of code

et augmentent de dizaines de milliers

every year.

chaque année.

So you can look at that piece,

Vous pouvez regarder ce morceau,

but you can look at the other pieces too.

mais vous pouvez en regarder d'autres aussi.

What happens when you have clouds?

Qu'arrive-t-il quand il y a des nuages ?

What happens when clouds form,

Lorsque les nuages se forment,

when they dissipate, when they rain out?

lorsqu'ils se dissipent, lorsqu'il pleut ?

That's another piece.

C'est un autre morceau.

What happens when we have radiation

Qu'arrive-t-il lorsque la radiation

coming from the sun, going through the atmosphere,

émanant du soleil, traversant l'atmosphère,

being absorbed and reflected?

est absorbée et réfléchie ?

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

Nous pouvons aussi encoder ces petits morceaux-là.

There are other pieces:

Il y a d'autres morceaux :

the winds changing the ocean currents.

Le vent qui modifie les courants marins.

We can talk about the role of vegetation

On peut parler du rôle qu'a la végétation

dans le cycle de l'eau du sol

in transporting water from the soils

back into the atmosphere.

vers l'atmosphère.

And each of these different elements

Chacun de ces différents éléments

we can encapsulate and put into a system.

peuvent être encapsulés et systématisés.

Each of those pieces ends up adding to the whole.

Ces pièces s'additionnent pour former un tout.

And you get something like this.

Vous obtenez alors quelque chose comme ça.

You get a beautiful representation

Vous obtenez une représentation magnifique

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

dans lequel chacun

emergent patterns that you can see,

des motifs émergents que vous voyez,

the swirls in the Southern Ocean,

les tourbillons dans l'océan Austral,

the tropical cyclone in the Gulf of Mexico,

le cyclone tropical dans le golfe du Mexique,

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

et il y en a 2 autres qui vont apparaître

in the Pacific at any point now,

dans le Pacifique incessamment,

those rivers of atmospheric water,

ces flots d'eau atmosphérique,

all of those are emergent properties

toutes ces propriétés émergentes

that come from the interactions

qui proviennent des interactions

of all of those small-scale processes I mentioned.

de tous ces processus à petite échelle que j'ai mentionnés.

There's no code that says,

Aucun code ne dit :

"Do a wiggle in the Southern Ocean."

« Fais un remous dans l'océan Austral. »

There's no code that says, "Have two

Aucun code ne dit : « Il doit y avoir

tropical cyclones that spin around each other."

2 cyclones tropicaux qui tournoient l'un autour de l'autre. »

All of those things are emergent properties.

Toutes ces événements sont des propriétés émergentes.

This is all very good. This is all great.

C'est très bien. C'est excellent.

But what we really want to know

Mais ce qu'on veut vraiment savoir,

is what happens to these emergent properties

c'est : qu'arrive-t-il à ces propriétés

when we kick the system?

lorsque l'on perturbe le système ?

When something changes, what happens to those properties?

Lorsque quelque chose change, qu'arrive-t-il à ces propriétés ?

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

Il y a beaucoup de façons différentes de troubler le système.

There are wobbles in the Earth's orbit

Il y a des oscillations dans l'orbite de la planète

over hundreds of thousands of years

sur des périodes de centaines de milliers d'années

that change the climate.

qui changent le climat.

There are changes in the solar cycles,

Il y a des changements dans les cycles solaires,

every 11 years and longer, that change the climate.

tout les 11 ans et plus, qui changent le climat.

Big volcanoes go off and change the climate.

De grands volcans entrent en éruption et provoquent un changement climatique.

Changes in biomass burning, in smoke,

Des changements dans la combustion de biomasse, dans la fumée,

in aerosol particles, all of those things

dans les particules d'aérosols ; toutes ces choses

change the climate.

changent le climat.

The ozone hole changed the climate.

Le trou d'ozone a changé le climat.

Deforestation changes the climate

La déforestation change le climat

by changing the surface properties

en changeant les propriétés de surface

and how water is evaporated

et la façon dont l'eau s'évapore

and moved around in the system.

et se déplace dans le système.

Contrails change the climate

Les trainées de condensation changent le climat

by creating clouds where there were none before,

en créant des nuages là où il n'y en avait pas auparavant,

and of course greenhouse gases change the system.

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

Each of these different kicks

Chacune de ces perturbations

provides us with a target

nous donne des indices

to evaluate whether we understand

pour évaluer notre compréhension

something about this system.

de ce système.

So we can go to look at

Nous pouvons donc examiner

what model skill is.

ce qu'est notre habileté à faire des modèles.

Now I use the word "skill" advisedly:

J'utilise le mot « habileté » en connaissance de cause :

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

les modèles ne sont ni bon ni mauvais ; ils sont toujours mauvais.

They're always approximations.

Ils sont toujours des approximations.

The question you have to ask

Vous devez vous demander

is whether a model tells you more information

si un modèle vous fournit plus d'informations

than you would have had otherwise.

que vous en auriez autrement.

If it does, it's skillful.

Si oui, c'est utile.

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 au niveau de la mer ; basse pression, haute pression

around the southern oceans, around Antarctica.

autour des océans austraux, autour de l'Antarctique.

This is observed data.

Voici les données observées.

This is modeled data.

Voici les données modélisées.

There's a good match

La correspondance est plutôt bonne

because we understand the physics

car on comprend les lois de la physique

that controls the temperatures in the stratosphere

qui régissent les températures dans la stratosphère

and what that does to the winds

et leurs effets sur les vents

around the southern oceans.

autour des océans austraux.

We can look at other examples.

Nous pouvons prendre 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 jeté d'énormes quantités d'aérosols, des petites particules,

into the stratosphere.

dans la stratosphère.

That changed the radiation balance of the whole planet.

Ça a changé l'équilibre de la radiation sur toute la Terre.

There was less energy coming in than there was before,

Moins d'énergie entrait dans l'atmosphère qu'avant,

so that cooled the planet,

refroidissant ainsi la planète.

and those red lines and those green lines,

Ces lignes rouges et ces lignes vertes

those are the differences between what we expected

représentent les différences entre ce que nous attendions

and what actually happened.

et ce qui s'est réellement produit.

The models are skillful,

Les modèles sont utiles,

not just in the global mean,

non seulement dans le sens global,

but also in the regional patterns.

mais également dans les motifs régionaux.

I could go through a dozen more examples:

Je pourrais vous présenter des dizaines d'autres exemples :

the skill associated with solar cycles,

notre connaissance quant aux cycles solaires,

changing the ozone in the stratosphere;

qui modifient l'ozone dans la stratosphère ;

the skill associated with orbital changes

notre connaissance concernant les changements dans l'orbite terrestre

over 6,000 years.

depuis 6 000 ans.

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

On peut prendre ça en compte et les modèles sont utiles.

The models are skillful in response to the ice sheets

Les modèles sont utiles pour comprendre les nappes de glace

20,000 years ago.

20 000 ans en arrière.

The models are skillful

Les modèles sont utiles

when it comes to the 20th-century trends

quand il est question des tendances du 20e siècle

over the decades.

au fil des décennies.

Models are successful at modeling

On réussit à modéliser

lake outbursts into the North Atlantic

les débordements des lacs 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 nous pouvons faire correspondre les données.

Each of these different targets,

Chacune de ces cibles,

each of these different evaluations,

chacune de ces évaluations,

leads us to add more scope

nous ont apporté une vision plus étendue

to these models,

de ces modèles

and leads us to more and more

et nous a menés vers de plus en plus

complex situations that we can ask

de situations complexes où l'on peut se demander

more and more interesting questions,

de plus en plus de questions intéressantes

like, how does dust from the Sahara,

comme, comment la poussière provenant du Sahara,

that you can see in the orange,

en orange ici,

interact with tropical cyclones in the Atlantic?

interagit-elle avec les cyclones tropicaux de l'Atlantique?

How do organic aerosols from biomass burning,

De quel façon 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?

et les structures de nuages et de pluie se croisent-ils ?

How does pollution, which you can see

Comment la pollution, que vous pouvez voir

in the white wisps of sulfate pollution in Europe,

dans les volutes blanches de sulfates polluants en Europe,

how does that affect the temperatures at the surface

affecte-t-elle la température à la surface

and the sunlight that you get at the surface?

et la lumière du soleil reçue au sol ?

We can look at this across the world.

Nous pouvons voir ces phénomènes partout sur la planète.

We can look at the pollution from China.

On peut voir la pollution en Chine

We can look at the impacts of storms

On peut voir les effets de 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 voir la combinaison

of all of these different things

de toutes ces différentes choses

happening all at once,

qui se produisent en même temps

and we can ask much more interesting questions.

et on peut se poser de plus intéressantes questions encore.

How do air pollution and climate coexist?

Comment la pollution de l'air et le climat coexistent-ils ?

Can we change things

Pouvons-nous changer des choses

that affect air pollution and climate at the same time?

qui agissent sur la pollution et sur le climat en même temps ?

The answer is yes.

La réponse est oui.

So this is a history of the 20th century.

Voici l'historique du 20e siècle.

The first one is the model.

l'animation du haut, c'est le modèle.

The weather is a little bit different

La météo est un peu différente

to what actually happened.

de ce qui s'est réellement produit.

The second one are the observations.

L'animation du bas, ce sont les observations.

And we're going through the 1930s.

Nous traversons les années 1930.

There's variability, there are things going on,

Il y a de la variabilité, beaucoup de choses se produisent,

but it's all kind of in the noise.

Mais ce ne sont que des parasites.

As you get towards the 1970s,

À mesure que l'on approche des années 1970,

things are going to start to change.

les choses vont commencer à changer.

They're going to start to look more similar,

Ils vont commencer à se ressembler

and by the time you get to the 2000s,

et lorsqu'on arrive aux années 2000,

you're already seeing the patterns of global warming,

vous pouvez constater le modèle du réchauffement climatique.

both in the observations and in the model.

dans les observations comme dans le modèle.

We know what happened over the 20th century.

Nous savons ce qui s'est produit au 20e siècle.

Right? We know that it's gotten warmer.

Vrai ? Nous savons que la Terre se réchauffe.

We know where it's gotten warmer.

Nous savons où ça se réchauffe.

And if you ask the models why did that happen,

Si vous interrogez les modèles pour savoir pourquoi cela s'est produit,

and you say, okay, well, yes,

vous pouvez dire : d'accord, eh bien, oui,

basically it's because of the carbon dioxide

au fond c'est à cause du dioxyde de carbone

we put into the atmosphere.

que nous émettons dans l'atmosphère.

We have a very good match

Nos prédictions sont très bonnes

up until the present day.

jusqu'à maintenant.

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

Il y a une raison fondamentale pour expliquer la consultation des modèles,

and that's because of this phrase here.

c'est à cause de cette phrase :

Because if we had observations of the future,

parce que si nous avions des observations provenant du futur,

we obviously would trust them more than models,

nous y ferions plus confiance qu'en nos modèles

But unfortunately,

mais malheureusement,

observations of the future are not available at this time.

les observations du futur ne sont pas disponibles encore.

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

Quand nous nous projetons dans le futur, il y a une différence.

The future is unknown, the future is uncertain,

On ne connaît pas le futur, il est incertain

and there are choices.

et nous avons des options.

Here are the choices that we have.

Voici les options que nous avons.

We can do some work to mitigate

Nous pouvons travailler afin d'atténuer

the emissions of carbon dioxide into the atmosphere.

nos émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

That's the top one.

C'est l'option qui est en haut.

We can do more work

Nous pouvons travailler encore plus

to really bring it down

pour vraiment les diminuer

so that by the end of the century,

pour qu'à la fin de ce siècle,

it's not much more than there is now.

il n'y en ait pas plus qu'aujourd'hui.

Or we can just leave it to fate

Ou bien nous pouvons nous en remettre au destin

and continue on

et continuer

with a business-as-usual type of attitude.

comme si de rien était.

The differences between these choices

Les différences entre ces options

can't be answered by looking at models.

ne peuvent pas être mesurées en consultant des modèles.

There's a great phrase

Une célèbre phrase

that Sherwood Rowland,

de Sherwood Rowland,

who won the Nobel Prize for the chemistry

prix Nobel de chimie

pour sa théorie sur la diminution de l'ozone,

that led to ozone depletion,

when he was accepting his Nobel Prize,

lorsqu'il accepta son Prix,

he asked this question:

il a posé cette question :

"What is the use of having developed a science

« Quelle est l'utilité d'avoir développé une science

well enough to make predictions if, in the end,

assez pour pouvoir faire des prédictions, si, au bout du compte,

all we're willing to do is stand around

tout ce que nous sommes prêts à faire, c'est de rester là

and wait for them to come true?"

à attendre que ça se produise ? »

The models are skillful,

Les modèles sont utiles,

but what we do with the information from those models

mais ce que pouvons nous faire de l'information collectée

is totally up to you.

est de notre ressort.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)