Éclaircie en climatologie

Depuis 19 ans, le réputé magazine d'actualité scientifique Québec Science dresse son palmarès des 10 découvertes québécoises de l'année les plus importantes. Habitués de ce palmarès, les chercheurs de l'UQAM font particulièrement honneur à leur institution cette année, avec 4 des 10 découvertes retenues par Québec Science. Voici l'une de ces découvertes.

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On peut désormais mieux prévoir le temps qu'il fera à Sept-Îles ou Cowansville dans quelques décennies grâce à... un chercheur venu d'Afrique! Par son travail, Oumarou Nikiema permettra aux experts de mieux comprendre, donc de mieux utiliser, le modèle régional canadien du climat (MRCC), sorte de «boule de cristal» climatique. Stagiaire postdoctoral au Centre pour l'étude et la simulation du climat à l'échelle régionale (ESCER) dirigé par le professeur René Laprise, du Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère, Oumarou Nikiema a en effet réussi à expliquer les processus responsables de la «variabilité interne» (VI) dans les simulations du Modèle régional canadien du climat (MRCC).

Ce simulateur du climat a été développé il y a une vingtaine d'années par l'équipe du professeur René Laprise. Constamment amélioré, il est utilisé partout à travers le monde. Les résultats d'Oumarou Nikiema constituent donc une percée scientifique d'importance en modélisation régionale du climat.

Pour apprécier l'importance de cette percée, il faut maîtriser quelques notions de base sur les modèles climatiques. Imaginons qu'un chercheur veuille prévoir la température moyenne qu'il fera au Québec à l'hiver 2030. Il lui faudra démarrer la simulation avec des données de départ, par exemple le temps qu'il faisait le 1er décembre 2010. Après des jours, voire des semaines de calculs, le superordinateur donnera une solution particulière. Mais pour obtenir des statistiques robustes, le chercheur devra faire un grand nombre de simulations en changeant, chaque fois, les données de départ. On récoltera, entre autres, une série de courbes de température à partir desquelles on pourra calculer une courbe de température moyenne. La différence entre ces courbes par rapport à la moyenne est appelée variabilité interne (VI).

Jusqu'à maintenant, la (VI) était perçue comme un «bruit» statistique, la marge d'erreur du modèle. Pire, sa valeur était souvent imprévisible. Une situation très agaçante pour les climatologues : «La question de la variabilité nous empêchait de dormir », affirme René Laprise. Il y a quelques années, ce dernier décide de s'attaquer au problème. Avec un collègue, il réussit à coucher sur papier l'équation de cette variable. En d'autres mots, prendre tous les facteurs qui l'influencent, quantifier la façon dont chacun le fait, puis rassembler tout ça pour former une «phrase mathématique». Restait ensuite à la calculer... «Ça me prenait quelqu'un de très fort en mathématiques et en programmation.»

Phénomène de turbulence

Entre en scène Oumarou Nikiema. En janvier 2007, il débarque au Québec avec un statut d'immigrant. Il est originaire de la Côte d'Ivoire et vient de compléter en France un doctorat en océanographie. Il s'est intéressé à la turbulence de l'eau, un phénomène qu'on peut décrire avec un type d'équations fréquemment utilisé en climatologie : les équations non linéaires. «L'eau et l'air sont tous les deux des fluides; ça n'est pas si différent», explique-t-il. René Laprise remarque les aptitudes de son nouvel étudiant et décide de lui confier sa fameuse équation.

L'étudiant s'attelle à la tâche. Il tente de voir quels facteurs atmosphériques influencent le plus la variabilité interne; comment, par exemple, elle fluctue quand le vent glacial de l'Arctique entre en collision avec l'air humide de l'Atlantique, ou quand une tempête de grêle s'abat sur la Montérégie. On est loin du climat chaud de la Côte d'Ivoire!

Peu à peu, un sens émerge de ce fouillis de chiffres. Oumarou Nikiema constate que, plus il y a de chaos dans une section de l'atmosphère, plus la variabilité interne sera grande, non seulement localement, mais sur tout le territoire englobé par le modèle. Cela signifie que la tempête de neige qui s'est abattue sur Pittsburgh à la mi-février 2010 fera varier la température moyenne nord-américaine en 2030 ou 2050! Une autre manifestation du fameux «effet papillon»... La VI n'est donc pas un facteur insignifiant ou un mal nécessaire pour les climatologues; elle décrit l'imprévisible. En d'autres termes, avec sa formule, l'étudiant a mis l'incertitude en boîte!

René Laprise est ébloui : «La variabilité interne nous fournit des renseignements réels sur l'atmosphère!» Les experts ont donc maintenant une nouvelle variable à analyser, ce qui améliore leur compréhension du modèle régional canadien du climat. Et puisque la VI est intimement liée au chaos, le directeur du centre ESCER a maintenant bien hâte de s'en servir pour décortiquer les tempêtes, typhons et autres sautes d'humeur de l'atmosphère. «C'est tout un pan de la climatologie qui vient de s'éclairer!»

Source : Journal L'UQAM, vol. XXXVII, no 9 (24 janvier 2011)

Catégories : Sciences, Professeurs

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UQAM - Université du Québec à Montréal › Mise à jour : 24 janvier 2011