Climate change projections using the IPSL-CM5 Earth System Model: from CMIP3 to CMIP5

• Published in: Climate Dynamics
• Main Authors: Dufresne, Jean-Louis, Foujols, Marie-Alice, Denvil, Sébastien, Caubel, Arnaud, Marti, Olivier, Aumont, Olivier, Balkanski, Yves, Bekki, Slimane, Bellenger, Hugo, Benshila, Rachid, Bony, Sandrine, Bopp, Laurent, Braconnot, Pascale, Brockmann, Patrick, Cadule, Patricia, Cheruy, Frédérique, Codron, Francis, Cozic, Anne, Cugnet, David, de Noblet, Nathalie, Duvel, Jean-Philippe, Éthé, Christian, Fairhead, Laurent, Fichefet, Thierry, Flavoni, Simona, Friedlingstein, Pierre, Grandpeix, Jean-Yves, Guez, Lionel, Guilyardi, Éric, Hauglustaine, Didier, Hourdin, Frédéric, Idelkadi, Abderrahmane, Ghattas, Josefine, Joussaume, Sylvie, Kageyama, Masa, Krinner, Gerhard, Labetoulle, Sonia, Lahellec, Alain, Lefebvre, Marie-Pierre, Lefèvre, Franck, Lévy, Claire, Li, Z.X., Lloyd, James, Lott, François, Madec, Gurvan, Mancip, Martial, Marchand, Marion, Masson, Sébastien, Meurdesoif, Yann, Mignot, Juliette
• Other Authors: Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique des océans (LPO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modelling the Earth Response to Multiple Anthropogenic Interactions and Dynamics (MERMAID), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), STRATO - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Calcul Scientifique (CALCULS), Extrèmes : Statistiques, Impacts et Régionalisation (ESTIMR), Centre Georges Lemaître for Earth and Climate Research Louvain (TECLIM), Earth and Life Institute Louvain-La-Neuve (ELI), Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL)-Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL), College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences Exeter (EMPS), University of Exeter, Modélisation du climat (CLIM), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation des Surfaces et Interfaces Continentales (MOSAIC)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2013
• Subjects: Carbon cycle; Greenhouse gases; CMIP3; Climate; Climate change; Earth System Model; Aerosols; Allowable emissions; Land use changes; CMIP5; Climate projections; RCP scenarios; [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology; Arctic; Global warming; Sea ice
• Online Access: https://hal.science/hal-00794170; https://hal.science/hal-00794170/document; https://hal.science/hal-00794170/file/Dufresne2013_Article_ClimateChangeProjectionsUsingT.pdf; https://doi.org/10.1007/s00382-012-1636-1

International audience We present the global general circulation model IPSL-CM5 developed to study the long-term response of the climate system to natural and anthropogenic forcings as part of the 5th Phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5). This model includes an interactive carbon cycle, a representation of tropospheric and stratospheric chemistry, and a comprehensive representation of aerosols. As it represents the principal dynamical, physical, and bio-geochemical processes relevant to the climate system, it may be referred to as an Earth System Model. However, the IPSL-CM5 model may be used in a multitude of configurations associated with different boundary conditions and with a range of complexities in terms of processes and interactions. This paper presents an overview of the different model components and explains how they were coupled and used to simulate historical climate changes over the past 150 years and different scenarios of future climate change. A single version of the IPSL-CM5 model (IPSL-CM5A-LR) was used to provide climate projections associated with different socio-economic scenarios, including the different Representative Concentration Pathways considered by CMIP5 and several scenarios from the Special Report on Emission Scenarios considered by CMIP3. Results suggest that the magnitude of global warming projections primarily depends on the socio-economic scenario considered, that there is potential for an aggressive mitigation policy to limit global warming to about two degrees, and that the behavior of some components of the climate system such as the Arctic sea ice and the Atlantic Meridional Overturning Circulation may change drastically by the end of the twenty-first century in the case of a no climate policy scenario. Although the magnitude of regional temperature and precipitation changes depends fairly linearly on the magnitude of the projected global warming (and thus on the scenario considered), the geographical pattern of these changes is strikingly similar ...