Un cadre de modélisation numérique couplé représentant les principaux composants physiques, chimiques et biologiques de la Terre (atmosphère, océans, surface continentale, cryosphère et biosphère) ainsi que leurs interactions et boucles de rétroaction afin de simuler le climat, les cycles biogéochimiques et l'évolution du système terrestre sur le long terme.

Principe

Construire des modèles de composants régis par des lois de conservation et des équations de processus, puis les relier par le couplage explicite des flux et variables d'état pour simuler le comportement émergent des interactions à différentes échelles spatiales et temporelles.

Démonstration

Exécuter un modèle couplé atmosphère–océan–carbone pour étudier comment l'augmentation du CO2 atmosphérique modifie le stockage de chaleur océanique, les rétroactions du carbone terrestre et l'évolution de la température moyenne globale sur plusieurs décennies à siècles.

Mauvaise application

Utiliser directement des sorties à basse résolution d'un modèle du système terrestre comme prévision déterministe et locale pour la météo à court terme ou la planification sans appliquer d'approche de régionalisation ni quantifier les incertitudes.

Conséquence

Bien employé, il fournit des projections intégrées des changements climatiques et biogéochimiques, quantifie les rétroactions et les incertitudes, et alimente les études d'attribution, d'atténuation et d'adaptation à l'échelle globale ou subrégionale importante.

Inversion

Un modèle mono-composant isolé qui omet les couplages et rétroactions, par exemple un modèle atmosphérique autonome exécuté sans interaction océanique ni cycle du carbone, incapable de représenter les réponses systémiques.

Limite

S'applique aux échelles globales et grandes régionales et aux horizons temporels pluriannuels à centennaux; exclut la prévision opérationnelle de la météo à l'échelle horaire ou journalière et les émulateurs purement statistiques sauf s'ils sont explicitement couplés; les éléments socio-économiques sont externes sauf couplage explicite.

Tension sémantique

Souvent confondu avec le terme modèle climatique, mais le modèle du système terrestre met l'accent sur les processus biogéochimiques et les écosystèmes interactifs au-delà des seules dynamiques physiques, ce qui crée une tension sémantique lorsqu'on emploie le terme de façon vague.

Synthèse

Un modèle du système terrestre est un système numérique couplé et fondé sur les processus qui intègre atmosphère, océan, surface continentale, cryosphère et biosphère pour simuler les interactions et rétroactions gouvernant le climat et les trajectoires biogéochimiques.