Août 2006 Téléchargements & liens

Revue de press

Atmospheric Turbulence and Mesoscale Meteorology (Turbulence atmosphérique et météorologie à moyenne échelle)

Publié sous la direction de E. Fedorovich, R. Rotunno et B. Stevens (Eds.).
Cambridge University Press (2004). x + 280 p.
ISBN 0-521-83588-7 (édition reliée).
Prix: 70£/120$ E.-U.

D’éminents chercheurs examinent les progrès accomplis dans le domaine de la turbulence atmosphérique et de la météorologie à moyenne échelle, en s’attachant plus particulièrement aux voies ouvertes par Douglas K. Lilly.

Les auteurs rappellent, au début de l’ouvrage, les déceptions vécues par les spécialistes de la turbulence au début des années 60. Kolmogorov doit reconnaître que sa théorie n’est pas parfaite et qu’il faut modifier l’exposant dans le spectre de turbulence, tandis que Lilly souligne les difficultés posées par l’absence de théorie unificatrice permettant de rapprocher les résultats d’une géométrie expérimentale à l’autre.

Lilly propose la simulation des grandes échelles (LES) puis détermine les constantes de modèles d’échelle inférieure à celle de la grille qui ont aidé à surmonter les problèmes rencontrés lors de l’étude de la turbulence sur des sites de géométries différentes. La simulation LES est aujourd’hui très employée dans ce genre de recherche. La majorité des expériences portant sur la météorologie à petite échelle comportent la simulation numérique directe de toutes les échelles de mouvement dans le courant turbulent.

Lilly suggère que les interactions de la turbulence, du rayonnement et des changements de phase sont étroitement couplées aux petites échelles spatiales et temporelles. Selon les auteurs, ces travaux étaient en avance d’au moins 35 ans sur ceux de l’époque par la manière complexe de coupler les processus radiatifs, turbulents et microphysiques.

La simulation des grandes échelles s’est avérée extrêmement utile pour tenter de percer les secrets des courants hors du laboratoire. La comparaison de l’évolution des nuages obtenue par observation et par simulation donne à penser que cette dernière donne d’assez bons résultats et suggère l’emploi de la simulation LES pour les courants à plusieurs échelles.
Dans le chapitre consacré aux méthodes numériques de simulation des orages de convection, l’auteur souligne que les progrès réalisés n’auraient pas été possibles sans l’augmentation extraordinaire de la puissance des ordinateurs alliée à l’affinement de la discrétisation numérique, de la paramétrisation physique et de l’analyse des données pour rendre compte de la complexité de la convection atmosphérique.

Le modèle de recherche et de prévision météorologique, qui peut produire des prévisions réalistes des précipitations et du spectre d’énergie cinétique à une grande variété d’échelles, est issu des questions posées par Lilly aux chercheurs spécialisés dans l’étude des orages de convection.

Analysant les difficultés de la prévision numérique du temps (PNT) en exploitation à l’échelle moyenne et considérant que la majorité des systèmes météorologiques d’ordre convectif sont entraînés par des effets très localisés, l’auteur pense qu’il serait sans doute plus économique de procéder à la PNT d’échelle convective et à l’assimilation des données de manière répartie et sur demande, c’est-à-dire que les bureaux locaux de prévision guident l’exécution de leur propre version du modèle unifié.

Après avoir fait l’historique de la recherche sur le cycle de l’énergie et la structure des cyclones tropicaux, l’auteur conclut que les cyclones tropicaux sont très sensibles à un faible refroidissement de l’océan sous leur œil et au profil radial de pression et de vent dans cette région; il a dérivé un profil de vent qui dépend expressément des paramètres de l’environnement.

L’influence des montagnes sur les climats régionaux est présentée selon quatre aspects: dédoublement du courant et déferlement des ondes, gradients verticaux en montagne, précipitations orographiques et, enfin, traînée d’onde. Ces sujets ont été étudiés au moyen des méthodes réductionnistes mais doivent maintenant être appréhendés à l’aide de la modélisation numérique.

Dans une analyse du spectre de la variabilité atmosphérique à moyenne échelle et de ses causes dynamiques, l’accent est mis sur les avancées entourant les travaux de Lilly relativement au concept de turbulence stratifiée. Il est également question des études de ce concept basées sur les recherches expérimentales et sur la simulation numérique. La conclusion est que la turbulence stratifiée joue un rôle beaucoup plus grand dans l’atmosphère que dans l’océan. Les auteurs pensent qu’il faudrait intensifier les travaux sur la variabilité atmosphérique à moyenne échelle et la turbulence stratifiée afin de résoudre les écarts relevés dans les résultats de la modélisation de la circulation atmosphérique.
Les chercheurs dans le domaine de la turbulence et de la météorologie à moyenne échelle doivent lire ce livre. La simulation des grandes échelles, notamment pour comprendre les processus par lesquels les strato-
cumulus des régions subtropicales marines se transforment en cumulus bas, aidera la recherche climatique sur de vastes régions et améliorera la simulation de ces nuages dans les modèles de la circulation générale. En outre, la variabilité à moyenne échelle jouit d’un regain d’intérêt en raison de la nécessité de spécifier les champs d’erreur pour assimiler les données météorologiques dans les modèles numériques.

Les chercheurs et universitaires qui s’intéressent aux échelles moyennes et inférieures des mouvements atmosphériques trouveront dans cet ouvrage de référence des informations très utiles pour mettre au point leurs propres outils d’analyse et de prévision.

Primer on climate change and sustainable development—facts, policy analysis and applications
(élements fondamentaux des changements climatiques et du développement durable — faits, analyse des politiques et applications)

Mohan Munasinghe et Rob Swart.
Cambridge University Press (2005).
xii + 445 p.
ISBN 0-521-00888-3.
Prix: 30£.

question des changements climatiques du strict champ scientifique pour l’amener dans un domaine qui préoccupe et intéresse les populations, les gouvernements et les décideurs. L’un des grands paradoxes de notre époque est le nombre de pauvres dans un monde d’une prospérité inégalée. Cette question est examinée ici relativement aux changements climatiques.

Les auteurs expliquent que les prévisions actuelles concernant l’évolution du climat à long terme sont fonction de scénarios d’émission, lesquels dépendent de nombreux facteurs dont la croissance démographique et le développement technologique, social et économique des nations. C’est ainsi que sont établis les liens entre les changements climatiques et le développement.

L’idée de «rendre le développement plus viable» est exposée. Le mode de vie, les habitudes de consommation, l’épuisement et la dégradation des ressources naturelles sont des facteurs essentiels, mais il faut aussi tenir compte de l’incidence des changements climatiques et des conséquences de la vulnérabilité lors de la prise de décisions économiques en la matière.

Les émissions dues aux activités humaines varient selon la technologie dont on dispose et selon la politique publique en place. Les mesures visant à limiter les rejets déterminent en bonne partie la voie empruntée pour parvenir au développement durable. L’atténuation et l’adaptation présentent la même importance mais n’ont pas la même portée. La réduction des émissions est une visée globale, tandis que l’adaptation se fait davantage à l’échelle régionale ou locale.

La croissance démographique accentuera les pressions exercées sur les ressources en eau. Tout plan de développement dans ce secteur doit reposer sur l’adaptation. Il est également possible de prendre des mesures dans les domaines de la santé humaine, de l’énergie et de l’agriculture. On pourrait par exemple modifier les modes de culture, accroître la résistance à la sécheresse, établir des prévisions saisonnières, procéder au transfert d’eau entre bassins, au dessalement, etc. Ces mesures sont coûteuses mais l’inertie risque de coûter beaucoup plus cher à terme.

Les répercussions de l’évolution du climat et les stratégies adoptées pour y faire face ne seront pas les mêmes partout. Toutefois, les auteurs soutiennent qu’il faut renforcer notablement les capacités d’adaptation, surtout dans les régions et les pays les plus pauvres et les plus vulnérables. Ils exposent les problèmes particuliers auxquels sont confrontés les petits États insulaires, qui présentent une faible capacité d’adaptation et disposent de ressources et d’une infrastructure limitées.

Le coût de l’atténuation des changements climatiques doit être rapproché des avantages qui découleront du fait de ne pas détériorer l’environnement et d’éviter la majoration des moyens à affecter à l’adaptation. On préconise de procéder à une analyse coûts-avantages qui intègre plusieurs critères et non la seule valeur monétaire. La stabilisation des émissions et l’atténuation à long terme des changements climatiques sont des questions complexes qui doivent être examinées de différents points de vue. Les moyens d’atteindre différents niveaux de stabilisation sont présentés, avec le coût des mesures correspondantes.

Les auteurs expliquent en quoi les travaux relevant de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques et du Protocole de Kyoto, qui étayent les mesures d’atténuation, sont liés au développement durable. Ils estiment que la stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre exigera la participation de toutes les régions du monde et l’établissement d’un régime de contrôle. Les mécanismes de développement propre, le réboisement et le piégeage du carbone sont importants, mais l’application conjointe et le transfert de technologie contribueront aussi à maîtriser les émissions. Le coût des possibilités dans différents secteurs est analysé.

Il est indispensable de bien saisir les liens qui existent entre le réchauffement de la planète et les modes de développement. Cet ouvrage contribue utilement à la compréhension des questions relatives aux changements climatiques. À ce titre, il devrait être lu par tous les étudiants, enseignants, décideurs et membres des instances publiques à l’échelle locale, régionale et internationale.

U.S. De
udayshankar_de@hotmail.com

 


Nouveau ouvrages reçus

Discrete Inverse and State Estimation problems: With Geophysical Fluid Applications
Carl I. Wunch. Cambridge University Press (2006). xi + 371 pp.
ISBN 0-521-85424-5 (édition reliée).
Prix: 70£/125 $E.-U.

Dans presque toutes les disciplines scientifiques, il est difficile d’établir, à partir d’observations brouillées et de théories imparfaites, des conclusions sur le monde naturel. L’auteur examine les problèmes que cela soulève à l’aide d’exemples tirés de la dynamique des fluides géophysiques. L’ouvrage est axé sur des formulations discrètes, tant statiques que séquentielles, connues sous divers noms: problèmes inverses, d’estimation d’état ou d’assimilation de données. Partant de notions fondamentales d’algèbre et de statistique, le lecteur est amené à voir toute une série d’outils d’inférence, y compris la décomposition en valeurs singulières, le théorème de Gauss-Markov et les estimateurs de la variance minimale, les filtres de Kalman et les lisseurs connexes et les méthodes adjointes (multiplicateur de Lagrange). Dans le dernier chapitre, diverses applications pratiques aux problèmes d’écoulement géophysique sont examinées.

 

 

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