Thèse Caractérisation de l'Incertitude de Modélisation Associée aux Projections Climatiques Globales à Résolution Kilométrique H/F - Institut National Polytechnique de Toulouse

Établissement : Institut National Polytechnique de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : CNRM - Centre National de Recherches Météorologiques
Direction de la thèse : David SAINT-MARTIN ORCID 0000000284786914
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59Le modèle d'atmosphère globale ARP-GEM (Geoffroy et Saint Martin, 2025a,b), une version optimisée et multi-résolution du modèle ARPEGE/IFS, permet de réaliser des simulations climatiques jusque des résolutions kilométriques. La configuration à résolution kilométrique permet la réalisation de simulations à l'échelle centennale. Ce modèle global présente plusieurs avantages pour étudier le climat et le changement climatique aux échelles régionales à locales: toutes les régions d'intérêt peuvent être couvertes par une simulation unique (pas de modèles ou domaines imbriqués), représentant explicitement les processus méso-échelle (relief et îles, mouvements convectifs les plus profonds, cyclones tropicaux, extrêmes de précipitations locaux), tout en tenant compte des modes de variabilité et téléconnexions d'échelle planétaire. Une première simulation globale de changement climatique de 120 ans à 2,6 km a déjà été réalisée (Saint-Martin et al., en préparation), démontrant la faisabilité de ce nouveau type de simulations, sa qualité dans les phénomènes de fine échelle simulés, et son intérêt pour les applications de type « services climatiques » ; cette simulation a notamment permis de consolider l'ensemble de projections climatiques distribué par Météo-France (portail DRIAS).

Une limite importante de ces simulations concerne la difficulté à quantifier l'incertitude de modélisation qui leur est associée. Cette incertitude est classiquement explorée au moyen de grands ensembles multi-modèles ou de simulations à paramètres perturbés. Toutefois, de tels ensembles ne sont pas envisageables aux résolutions considérées ici en raison de leur coût numérique trop élevé. L'objectif de cette thèse sera donc d'étudier comment caractériser de manière pertinente l'incertitude de modélisation à partir d'un ensemble restreint de simulations à haute résolution kilométrique, ne comprenant qu'un nombre limité de membres.

Dans cette optique, des combinaisons de paramètres et d'options de physique représentatives de la dispersion du modèle seront définies afin de construire les quelques membres à haute résolution, réalisés en mode couplé avec un modèle d'océan, en ciblant particulièrement la dispersion des changements de précipitations et de leurs extrêmes. Pour explorer différentes représentations et réglages de la physique, notamment la turbulence et la microphysique, on utilisera les versions à basse résolution du modèle ARP-GEM (jusqu'à 50 km), moins coûteuses en ressources de calcul, en configuration atmosphère seule. Ces travaux permettront également de documenter l'effet du degré de complexité physique et de certains choix de modélisation sur les biais présents et les changements futurs dans des simulations climatiques à l'échelle kilométrique.

cf. résumé

cf. résumé

cf. résumé

Le profil recherché est typiquement un·e étudiant·e de Master 2 ou de dernière année d'école d'ingénieur·e avec une formation en physique et mathématiques, avec éventuellement une spécialisation en sciences de l'océan, de l'atmosphère et du climat, ou sciences de l'environnement, et des compétences en informatique et en langages de programmation.