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[Série de l'été] Thomas Dubos - Le vent le portera

De juin à août, retrouvez, chaque mardi et jeudi, le portrait d'un chercheur de l'École polytechnique. Aujourd’hui : Thomas Dubos, enseignant-chercheur au Laboratoire de météorologie dynamique, a mis au point un nouveau modèle atmosphérique pour améliorer la prédiction de l’évolution du climat.

©Silvère Leprovost

Pour prédire la météo, il faut un modèle 100 fois plus rapide que la réalité. Pour le climat, 1000 fois plus rapide. Et pour le paléoclimat, qui étudie les variations climatiques à l’échelle de l’histoire de la Terre, 10 000 fois plus rapide. Dans le domaine de la météorologie, la vitesse a un vrai potentiel scientifique.

A l'interface de la météorologie, de la mécanique des fluides et des mathématiques appliquées

C’est cette promesse dont Thomas Dubos, enseignant-chercheur au Laboratoire de météorologie dynamique de l’X, s’est saisi en améliorant les modèles climatiques, avec un objectif : aller plus vite pour aller plus loin. Dès 2010, il s’attèle à l’accélération d’une partie du modèle existant, consacrée à la prédiction de l’évolution du vent. Pour réaliser la même quantité de travail dans un temps réduit, le physicien repense l’organisation des algorithmes pour simuler le modèle numérique, afin de diviser les calculs à réaliser et faire coopérer encore plus d’ordinateurs de façon simultanée et efficace. Ainsi, les résultats sont obtenus jusqu’à dix fois plus vite qu’avec le modèle précédent, pour un coût comparable. « Mon rôle se situe à l’interface entre trois domaines : la météorologie, sur les aspects de mécanique des fluides appliquée à l’atmosphère, les mathématiques appliquées, afin de traduire les concepts physiques en équations puis en modèle numérique, et enfin le calcul scientifique et informatique », souligne le chercheur. Cette triple compétence, il l’acquiert lors de ses études : à la fois mathématicien et physicien, il porte un intérêt particulier aux objets observables, sous leur aspect théorique. Au-delà des phénomènes, c’est leur lien avec les lois physiques qui les décrivent qui captive le scientifique. « J’ai un goût pour la façon de formuler les problèmes. Bien comprendre la structure des lois permet d’être plus habile pour les traduire en termes numériques, qui seront ensuite manipulés par les machines », confie-t-il.

Des perspectives pour les recherches sur l'évolution du climat

Encore à l’état de prototype en 2012, ce nouveau modèle atmosphérique que Thomas Dubos a mis au point a désormais fait ses preuves. Depuis 2016, les chercheurs le font interagir avec l’eau atmosphérique, les surfaces continentales, et bientôt l’océan. Modéliser les mouvements du vent mais aussi les aspects énergétiques liés au cycle de l’eau, comme les précipitations ou la formation des nuages, offre de nouvelles perspectives pour les recherches qui contribueront aux travaux du Groupement d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Grâce à sa rapidité et son efficacité, ce nouveau modèle ouvre également le champ des possibles sur des problématiques comme les prévisions sur des temps très longs nécessaires pour étudier le paléoclimat, ou dans l’étude des climats extraterrestres, comme celui des planètes géantes. Depuis une vingtaine d’années, les modèles existants permettaient de modéliser les climats sur les planètes telluriques –Vénus, la Terre et Mars. Thomas Dubos a étendu ces possibilités aux planètes gazeuses et a développé avec ses collègues de l’université Pierre et Marie Curie, un modèle de climat sur Saturne. Demain, il pourra, grâce à son nouveau modèle, étudier les périodes de transition glaciaire-interglaciaire qui couvrent 10 000 ans d’évolution du climat.

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