Climat et Environ

LES JEUDIS DE LA RECHERCHE DE L’X
2 OCTOBRE 2014
CLIMAT ET ENVIRONNEMENT
Comprendre le changement climatique
et ses impacts environnementaux
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LA RECHERCHE À l’X
Patrick Le Quéré, directeur adjoint de l’enseignement et de la recherche
L
’École polytechnique s’appuie sur un
centre de recherche de pointe qui rassemble 20 laboratoires, tous unités
mixtes de recherche avec le CNRS. Ce partenariat est le garant que les recherches menées
dans les laboratoires satisfont une exigence de
qualité, nécessaire pour fournir le support du
niveau d’enseignement exigeant de l’École.
•Énergies, transports et environnement
•Modélisation et optimisation des systèmes
complexes
•Matière et lumière en conditions extrêmes
•Marchés, innovation et relations science et
société
•Nanosciences, matériaux innovants et
procédés efficaces
•Structures et lois universelles
C’est cette grille que nous allons utiliser pour
présenter nos recherches lors de la série des
­« Jeudis de la recherche de l’X », que nous entamons avec la thématique « Climat et Environnement ».
Un centre de recherche dynamique et reconnu
Regroupant 1600 personnels de recherche,
le centre de recherche de l’X allie l’approfondissement des aspects les plus fondamentaux de la
recherche pour le progrès des connaissances au
développement de grands domaines plus appliqués qui répondront aux enjeux scientifiques,
technologiques et sociétaux du 21e siècle.­
Il crée un écosystème propice à l’innovation.
Le centre de recherche de l’X est reconnu au
plan national et international, en témoignent
les prix et distinctions reçus chaque année par
les personnels de recherche.
Des transferts de technologie pour valoriser
la recherche
L’École polytechnique détient aujourd’hui un
portefeuille de 500 brevets récents et d
­ iversifiés
et 18 demandes de brevets sont déposées en
moyenne par an. Les chercheurs de l’École
ainsi que leurs collaborations fructueuses avec
des étudiants sont à l’origine de la création de
nombreuses start-ups.
Une stratégie de recherche organisée autour
de 8 thématiques interdisciplinaires
L’École polytechnique a défini 8 thématiques
dans sa stratégie de recherche. Ces thématiques
de recherche répondent à des enjeux sociétaux
et technologiques par le biais de projets transverses et multidisciplinaires, auxquels sont associés les laboratoires de l’École :
•Bio-ingénierie, biologie et santé
•Concepts et méthodes pour la société
numérique
« Climat et environnement » à l’École polytechnique
À l’École, cette thématique est portée par
quelques laboratoires, et plus particulièrement
deux laboratoires du département de mécanique, le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) et le Laboratoire d’Hydrodynamique de l’X (LadHyX). Ces deux laboratoires
abordent cette problématique en mettant la
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mécanique des fluides au centre de leur démarche. L’atmosphère terrestre est en effet un
fluide stratifié sur la verticale, mis en mouvement par le différentiel de chauffage par rayonnement solaire entre les pôles et la zone tropicale lié à la rotondité de la Terre. La mécanique
des fluides appliquée aux écoulements géophysiques permet en particulier de représenter la
diversité des phénomènes observés de l’échelle
de la tornade à celle de la circulation générale,
non seulement sur Terre mais aussi en planétologie. Les présentations d’Hervé Le Treut et
Caroline Muller permettront de préciser les
enjeux et défis de recherche pour améliorer les
capacités prédictives, tant aux échelles globales
qu’aux échelles locales.
Nous espérons que ces « Jeudis de la recherche
de l’X » vous permettront de découvrir ou d’approfondir vos connaissances de notre centre de
recherche, véritable moteur de l’École polytechnique.
Patrick Le Quéré,
Directeur adjoint de l’enseignement et de la recherche
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Hervé Le Treut
Ancien élève de l’ENS Ulm (promotion 76) et titulaire d’un doctorat ès-sciences portant sur la modélisation du climat, Hervé Le Treut est professeur à l’Université Pierre et Marie Curie, en détachement du CNRS. Il est professeur de mécanique à l’École polytechnique depuis 1991, et membre du
Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD, une UMR de l’École polytechnique en co-tutelle
avec le CNRS, l’UPMC, et l’ENS). Il a dirigé le LMD pendant 7 ans et dirige depuis 2008 l’Institut
Pierre Simon Laplace, une fédération de 6 laboratoires en région parisienne. L’IPSL développe à
l’École polytechnique, au sein du LMD, un site d’observation d’envergure internationale : le SIRTA.
Hervé Le Treut est membre de l’Académie des Sciences et membre du Groupe Intergouvernemental
d’experts sur l’Évolution des Climats.
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Quelles recherches face aux enjeux
des changements climatiques ?
Hervé Le Treut
L
’étude de l’atmosphère, et donc celle du
climat qui en dépend fortement, s’est organisée de manière croissante, depuis les
années 80, comme un effort de coopération à
tous les niveaux : international, européen, national, francilien. Un enjeu majeur est de développer des outils de modélisation d’une part,
d’observation d’autre part, qui soient à l’échelle
des interrogations actuelles sur l’ensemble des
changements environnementaux et sur le risque
de réchauffement climatique en particulier. Modèles et systèmes d’observation ne doivent pas
être conçus de manière séparée et le lien entre
les deux constitue presque toujours le levier des
avancées scientifiques majeures et une source de
développements techniques importants autour
de la thématique appelée « Big Data ».
titut Pierre Simon Laplace (IPSL). L’activité
a d’abord été centrée sur un développement
instrumental très innovant (large utilisation
des ballons, rôle historique dans la conception
de plusieurs générations d’instruments satellitaires, développement de lidars). Elle a donné
lieu à un site instrumenté d’envergure internationale, le SIRTA, implanté près du lac, qui
rassemble plus d’une centaine d’instruments
mesurant toutes sortes de paramètres atmosphériques dans un mode opérationnel.
Aujourd’hui, le LMD aborde des sujets qui
sont clef pour un meilleur dimensionnement et
une meilleure prise en charge des risques climatiques : rôle des nuages pour déterminer l’amplitude des changements climatiques à venir,
capacité à estimer les impacts régionaux de ces
changements, rôle de la pollution atmosphérique... Les équipes du LMD-Polytechnique
ont pour cela abordé aussi le domaine de la
modélisation régionale et elles participent à la
dissémination des résultats au travers de Services Climatiques qui sont en développement
au sein de l’IPSL.
L’École polytechnique joue un rôle fort dans
ce domaine, puisqu’elle a accueilli, dès le déménagement à Palaiseau, en 1976, des équipes
importantes du Laboratoire de Météorologie
Dynamique (LMD). Le LMD, une centaine
de personnes actuellement à Polytechnique, le
double au total, est un des laboratoires de l’Ins-
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Caroline Muller
Diplômée de Supaéro en 2003 et titulaire d’un doctorat en mécanique des fluides de la New York
University, Caroline Muller débute sa carrière en 2008 comme chercheuse associée postdoctorale au
département des sciences de la terre et de l’atmosphère du MIT. En 2010, elle rejoint l’Université
de Princeton au titre de chercheuse associée pour le programme en sciences de l’atmosphère et de
l’océan.
Depuis 2012, elle est chargée de recherche CNRS au Laboratoire d’Hydrodynamique (LadHyX),
laboratoire conjoint École polytechnique / CNRS. Caroline Muller est par ailleurs directrice de la
FDSE Summer School (Fluid Dynamics of Sustainability and the Environment), co-organisée par
l’École polytechnique et l’Université de Cambridge.
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Importance de la mécanique des fluides
pour la compréhension du climat
Caroline Muller
L
’humanité fait une expérience géophysique sans précédent. Les niveaux de
dioxyde de carbone atmosphériques
sont nettement supérieurs à ce que la Terre a
connu depuis plus d’un demi-million d’années.
Les meilleurs outils dont nous disposons pour
mieux comprendre et anticiper le changement
du climat sont les modèles numériques de prévision climatique. Ces modèles ont permis à la
communauté scientifique de mettre en évidence
des changements robustes associés à l’augmentation du dioxyde de carbone. En particulier, une réponse robuste dans tous
les modèles climatiques est le réchauffement
de la surface terrestre. Un autre changement
notable associé à l’augmentation du dioxyde de
carbone est le renforcement du cycle hydrologique : les régions qui reçoivent les plus fortes
précipitations comme les régions tropicales
vont être encore plus pluvieuses, alors que les
régions arides vont voir leurs précipitations
diminuer. Il reste cependant encore des incertitudes quant à certains aspects du changement
climatique, sur lesquels la communauté scientifique concentre ses efforts, et notamment
en ce qui concerne les nuages et les prévisions
régionales.
Le Laboratoire d’Hydrodynamique de l’X (LadHyX) travaille sur ces deux problématiques,
en collaboration notamment avec Sandrine
Bony et Philippe Drobinski au Laboratoire de
Météorologie Dynamique (LMD), et Sophie
Bastin au Laboratoire Atmosphères, Milieux,
Observations Spatiales (LATMOS). La théorie
de la mécanique des fluides ainsi que des simulations numériques haute résolution doivent
permettre de mieux comprendre les processus physiques en jeu. In fine, le but de ces recherches est d’améliorer notre compréhension
de ces aspects du climat et leur représentation
dans les modèles de prévision climatique.
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Contacts
Claire Lenz
01 69 33 38 70 - 06 30 12 42 41
[email protected]
Raphaël de Rasilly
01 69 33 38 97 - 06 69 14 51 56
[email protected]
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