Quelques graphiques utiles au sujet de l’évolution actuelle de la température moyenne de surface

Par Prof. Richard Lindzen.

Bien qu'il y ait un consensus concernant les données historiques de la température, cela ne veut pas dire que les observations sont très solides. Le but des graphiques qui suivent est de clarifier les enregistrements de température globale à la base de la majorité des observations et des prédictions sur le réchauffement climatique et de commenter ce qu'ils peuvent ou ne peuvent pas indiquer.


Température globale moyenne annuelle de 1900 à 2005
avec barre d'erreur intrinsèque. Source: Met Office Britannique

Le graphique ci-dessus et ci-dessous sont des historiques souvent affichés par le GIEC. De manière intéressante, l'évolution est essentiellement plate depuis 1995. Le pic modeste de 1998 est couramment associé à El Nino. Les enregistrements de température reflétés par ces deux graphiques sont complètement en accord avec une hausse rapide entre 1976 et 1986 et une stabilisation depuis. Cela ressemblerait plus à ce qu'on appellerait un changement de régime qu'une réponse à un réchauffement global dû aux gaz à effet de serre.


Température globale moyenne annuelle de 1995 à 2005.
Source: Met Office Britannique

Quand il s'agit des tendances de la température planétaire, il est important de prendre en compte les marges d'incertitude. Quand c'est le cas, comme indiqué dans le graphique ci-dessous, il n'y a aucun fondement aux affirmations selon lesquelles il y a eu un réchauffement global significatif depuis 1986, bien qu'il pourrait tout aussi bien y en avoir un.


Température globale moyenne annuelle avec marge d'incertitude.
De 18555 à 2005.

Parfois, on entend affirmer que la période de réchauffement récent a été bien plus rapide que le réchauffement moyen des siècles passés. Ceci est vrai, bien entendu, pour n'importe quelle période de réchauffement dans un enregistrement qui comprend aussi bien des périodes de refroidissement que des périodes de température relativement stationnaire. Par exemple, le rythme de réchauffement entre 1910 et 1940 est quelque peu plus rapide que le rythme récent. De plus, si on regarde des périodes courtes, il n'y a aucune difficulté à trouver des rythmes plusieurs fois supérieurs au rythme moyen du siècle dernier.

Il y a seulement quelques instituts qui compilent les enregistrements de la température moyenne globale et au moins deux de ces instituts sont fortement impliqués dans la perception grand-public du réchauffement global. Dans les 3 graphiques qui suivent, les fluctuations annuelles de la température de surface du globe sont montrées par rapport à la moyennes de 1961 à 1990 pour le premier graphique et de 1951 à 1980 pour le 2e et 3e graphique. Tous ces instituts ont utilisé les mêmes données, sur une plage d'années commençant entre 1851 et 1880 et se terminant en 2006.


Ecart en température globale moyenne annuelle par rapport à la moyenne 1961-1990.
Note : l'intervalle de confiance de 95% pour cette estimation en température est montré
par les barres d'erreur en noir. Sources: NOAA/NCDC, HadCRUT, and NASA GISS

Tous ces instituts utilisent les mêmes données, mais se distinguent quelque peu dans la manière de traiter les données. Il est réconfortant de constater que les enregistrements se ressemblent beaucoup. Deux instituts (celui de Hansen au GISS et NOAA) affirment que la température de 2005 était un record mais d'une valeur statistiquement insignifiante et clairement, la différence entre ce résultat et les autres est bien dans la marge d'incertitude affichée par les barres d'erreur. Le graphique de la NOAA montre un réchauffement total de seulement 0,65°C sur toute la longueur de l'enregistrement.

Le sujet des barres d'erreur n'est pas sans intérêt. Hansen (3e graphique) n'en montre aucun. Cependant, les barres d'erreur dans l'analyse du NCDC sont visiblement plus grandes que celles du HadCrut (britannique). Pour autant que je puisse dire, le NCDC effectue des contrôles qualité plus stricts, ce qui les conduit à rejeter des données de stations de toute évidence suspectes (comme celles dans des régions à urbanisation rapide). Les Britanniques par contre, gardent ces stations et les "corrigent" de manière largement subjective. Ainsi, la GB a un nombre plus grand de points qui vont dans la moyenne, dont beaucoup ont été "corrigés" pour ressembler à la moyenne. Cela conduit artificiellement à une barre d'erreur plus petite.

Dans tous les cas, la barre d'erreur se réfère simplement à la dispersion des points qui constituent la moyenne. Dans les 3 graphiques suivants, le chercheur Stan Grotch du Laboratoire des Radiations de Livermore montre la nature et les implications sur les barres d'erreur de cette dispersion.


Dispersions de la température moyenne par rapport à la moyenne long-terme. Entre 1851 et 1984.
Les points sont moyennés pour avoir l'historique de la température moyenne globale.
A noter : les points sont dans un intervalle de moins que -2°C à plus de +2°C
Source: S.L. Grotch, Lawrence Livermore Laboratory

Il est à noter que les barres d'erreur (cf graphique ci-dessous) sont basées uniquement sur la dispersion des données des stations individuelles (graphique ci-dessus). Elles ne contiennent aucune information au sujet des autres sources d'incertitude telles que le changement d'usage des sols, le changement des instruments…


Ecart de la température globale par rapport à une température moyenne affichée
sur une échelle pertinente par rapport aux écarts des stations individuelles. De 1851 à 1984.
Chaque valeur ici est basée sur la moyenne des tous les points de chaque année
de la figure précédente. Source: S.L. Grotch, Lawrence Livermore Laboratory

Un autre problème majeur d'interprétation provient de l'existence de la variabilité interne. C'est un problème fréquemment mal compris. L'argument est que la température moyenne globale varie même en absence totale de tout autre forçage externe. C'est une propriété inévitable d'un fluide turbulent où l'effet de serre (principalement dû à la vapeur et aux nuages) varie de manière drastique selon l'endroit. De plus, l'océan bouge en permanence par rapport à un équilibre avec la surface pour des tas de raisons. Un exemple d'un tel comportement est El Nino. Cependant, il y a des phénomènes similaires dans d'autres régions.


Ecarts moyens globaux par rapport à la température moyenne.De 1851 à 1984.
Chaque valeur ici est basée sur la courbe de la figure précédente, étirée pour remplir le graphique.
A noter : la plage est maintenant environ entre -0,6°C et +0,3°C.
Source: S.L. Grotch, Lawrence Livermore Laboratory

Il y a des critiques quant à la portée de la variabilité naturelle interne mais il est clair à partir des enregistrements de température que des changements de 0,5°C sur une période courte ne sont pas particulièrement exceptionnels. La variabilité naturelle interne ou "bruits" dans les systèmes tels que la Terre est généralement reflétée dans les mesures de température. Finalement, c'est une des caractéristiques du bruit que d'être aléatoire. Les données indiquant la variabilité naturelle interne ou "bruits" doivent être représentées par une bande horizontale de largeur 0,4 à 0,5°C. Le graphique ci-dessous montre que c'est rare jusqu'à présent de trouver la bande de bruit et la barre d'erreur d'échantillonnage qui ne se chevauchent pas.


Observation contre variabilité interne. Entre 1851 et 2000.

Nous n'avons pas jusqu'à présent fait beaucoup attention aux erreurs systématiques dues aux changements d'instruments. Deux doivent être mentionnées. Dans la plupart des cas dans le monde, les thermomètres traditionnels ont été remplacés par des thermomètres électroniques qui ont des temps de réponse bien plus courts. Cela semble avoir contribué un peu au réchauffement récent. Sans doute y a-t-il des problèmes plus sérieux avec les mesures datant d'avant la Première Guerre Mondiale pour l'océan. Notons que 70% de la surface du globe est constitué par l'océan. Pour parler cru, avant la PGM, les températures sont mesurées en recueillant l'eau de mer dans un seau d'eau et en mesurant la température. Après cette période, la température est prise en mesurant la température à l'entrée de la prise d'eau de refroidissement des moteurs.
A la fin des années 1980, il y avait eu un programme coopératif entre feu Prof. Reginald Newell au MIT et le Met Office britannique pour intercalibrer ces 2 méthodes. La publication qui en a résulté montre une température d'avant la PGM d'environ 0,2°C plus chaude que la vraie température. Le Professeur Newel était très perturbé par le changement car il ne trouvait pas d'explication à cela. Un tel changement compte pour environ 0,14°C dans l'évolution long terme sur le siècle de la hausse de température couramment citée.

Le point de tout ceci n'est pas d'affirmer qu'il n'y a pas eu réchauffement. Après tout, la température change en permanence. Cependant, quand il s'agit de variations faibles de température dans un système turbulent, le dogmatisme n'est pas de mise. Peut-être le message le plus important que l'on retire des données est que le changement de température a été de l'ordre de 0,5°C et la question centrale devrait être si nous avons des raisons sérieuses de considérer un tel changement comme large ou faible, sérieux ou sans conséquence.

A propos de l'auteur : Richard S. Lindzen est titulaire de la chaire Alfred P. Sloan et Professeur de Science Atmosphérique au Massachusetts Institute of Technology (http://web.mit.edu).


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