L’élévation du niveau de la mer : une énigme ?

Par USBEK (Pierre Grandperrin, membre du Collectif des climato-réalistes).

[Les images ne sont pas très grandes mais cliquables. Comme elles renvoient au blog d'USBEK, je pense qu'il est plus agréable de les ouvrir dans un nouvel onglet. Je ne dis pas cela pour faire offense à son excellent blog. Nicias]

Résumé

La mer monte parce qu’elle se dilate sous l’effet du réchauffement (effet stérique) et parce que sa masse augmente en raison des apports d’eau douce due à la fonte des glaces. Or quand on fait la somme de ces 2 contributions (stérique et masse), on ne retrouve pas le niveau d’élévation « observé » : c’est ce que l’océanographe américain Walter Munk [1] a appelé l’énigme de la mer. William Peltier [2] parle pour sa part d’un « casse tête » (puzzle). Selon le GIEC « depuis le début des années 1970, la somme de la perte de masse des glaciers et de l’expansion thermique des océans due au réchauffement expliquent environ 75 % de l’élévation du niveau moyen des mers« [3] Les scientifiques tentent de résoudre l’énigme en reconstituant l’élévation du niveau de la mer à l’aide des données fournies par les bouées ARGO (pour l’effet stérique) et par les satellites GRACE (pour l’effet masse) ; Il y a d’importantes divergences entre les auteurs dues (notamment) à la prise au compte de valeurs différentes pour le rebond post glaciaire. Les mesures satellitaires qui ont commencé en 1993 mesurent un taux d’élévation du niveau de la mer de 3,3 mm/an. Mais les radars altimétriques sont-ils assez précis pour détecter au millimètre près un signal qui présente des variations spatiales et temporelles aussi importantes ? L’océanographe américain Carl Wunsch [3b] ne le pense pas : il estime à 1,6 mm l’élévation du niveau de la mer pour la période 1993-2000, soit 60% de l’estimation satellitaire (dont environ 70% du à de l’ajout d’eau douce). Selon lui des erreurs systématiques entachent les estimations compte tenu de la brièveté des observations spatiales et de l’approximations des modèles. Les scientifiques sont en tout cas tous d’accord pour penser que les observations satellitaires sont de durée trop courtes pour déterminer une tendance à long terme compte tenu de la variabilité temporelle dont les cycles sont de 60 ans.

1. Mesurer la hausse du niveau de la mer : un challenge

Les marées, les vents, la température et la salinité de l’eau, les variations topographiques, la pression atmosphérique provoquent des variations du niveau des mers de l’ordre de quelques centimètres à plusieurs mètres selon les régions et sur des échelles de temps allant de quelques heures (marées, pression atmosphérique), à plusieurs années.

Les marées ont une amplitude moyenne d’un mètre ; mais dans quelques zones du plateau continental leur amplitude peut dépasser 10 mètres. D’autre part, les marées évoluent selon des cycles dont la périodicité est de 18,75 années.

Les variations topographiques : si la terre était entièrement couverte d’un océan homogène et au repos, sans courants ni marées, le niveau moyen de l’océan coïnciderait avec une surface bosselée appelée le géoïde. La surface réelle de l’océan présente des creux et des bosses et s’écarte du géoïde d’environ +-1m du fait des courants marins.

Température et salinité : à l’échelle saisonnière le niveau moyen de la mer varie en fonction des quantités de chaleur et de sel emmagasinées dans l’océan de la surface au fond. Aux latitudes tempérées, on observe une hausse du niveau moyen en été, suivie d’une baisse en hiver. Les variations de salinité produisent l’effet inverse : l’augmentation (la baisse) de salinité entraîne la contraction de la colonne d’eau (dilatation). Ces variations dites stériques écartent la surface de la mer du géoide d’environ +-10 cm.

La pression atmosphérique : une augmentation de 1 milibar fait baisser le niveau de la mer de 1 cm : c’est l’effet de baromètre inversé.

Les vents : le frottement du vent entraîne les eaux superficielles vers l’ouest : la topographie de la surface de l’océan le long de l’équateur révèle une pente ascendante d’est en ouest, avec des niveaux moyens supérieurs à l’ouest des bassins d’environ 10 cm pour l’océan atlantique et de 50 cm pour le pacifique.

2.Comment se mesure l’élévation du niveau de la mer ?

Jusqu’aux mesures satellitaires on ne disposait que des marégraphes pour décrire et comprendre les variations passées du niveau des océans. Il y a aujourd’hui 1000 stations, dont 112 ont commencé leurs relevés avant 1900. Mais les marégraphes présentent 2 inconvénients : – lls ne mesurent qu’un niveau de la mer relatif incluant les mouvements verticaux du socle sur lequel il repose. – leur répartition n’est pas homogène : ils sont situés en majorité dans les régions tempérées de l’hémisphère nord. Malgré leurs imperfections, les marégraphes sont les seuls équipements susceptibles de fournir des indications portant sur des périodes de longue durée significatives d’évolutions climatiques. [4] Le développement des techniques spatiales fait d’autre part apparaître un besoin accru de données marégraphiques servant à la validation in situ des données satellitaires. Aussi de plus en plus d’observatoires marégraphiques sont dotés de systèmes de positionnement géodésique faisant appel aux techniques spatiales permettant de corriger les mesures en fonction des mouvements verticaux de la terre.

Depuis 1992 [5]on dispose de radars embarqués sur des satellites TOPEX/Poseidon -Jason Utilisés à partir de 1992 les satellites TOPEX/Poseidon et ses successeurs (Jason-1 de 2001 à 2013), Jason-2 (depuis 2008 et toujours en opération), Jason 3 (dont le lancement initialement prévu en juillet 2015 a été retardé pour des raisons techniques) ont révolutionné lʼocéanographie en permettant lʼaccès à lʼocéan du large, difficile à observer par les mesures in situ des marégraphes, avec une couverture spatiale dense et une répétition des traces au sol régulière. Envisat Lancé l’ESA, le satellite ENVISAT (ENVIronment SATellite) a effectué de 2002 à 2012 un suivi de l’état environnemental de la planète (dont les océans) avec une couverture lui permettant d’observer l’océan arctique, ce qui n’est pas le cas de TP et Jason compte tenu de leur inclinaison sur le plan de leur trajectoire.

3. La hausse du niveau des mers a commencé au milieu du 19ème siècle

Au maximum de la dernière glaciation (-20 000 à -18 000 ans), le niveau des océans était de 130 à 140 mètres au dessous du niveau actuel. La stabilisation du niveau des mers est récente : elle ne date que d’environ 6000 ans, à la fin de l’époque glaciaire. Au cours des 2 derniers millénaires le niveau moyen a peu varié (hausse inférieure à 0,5 millimètre par an).

Accélération de la hausse dès 1850

Vers le milieu du 19ème siècle, la mer a commencé à monter de façon abrupte (Bruce C. Douglas and W. Richard Peltier)[6] Dans une publication d’avril 2008[7], des scientifiques ont reconstruit le niveau moyen de la mer depuis 1700 à l’aide de données de marégraphes et montré que l’accélération de l’élévation du niveau de la mer a commencé à la fin du 18ème siècle.

+1,8 mm au 20ème siècle

Le niveau de la mer se serait élevé de 6 cm pendant la 19ème siècle et de 19 cm pendant le 20ème siècle Le GIEC indique une élévation de 1.7 ± 0.4 mm par an pour la période 1948 -2002, sur la base des données de 177 stations (rapport AR5 2013).

Brusque accélération à partir de 1993 ?

Le début de la mission satellitaire Topex/Posseidon coïnciderait avec une « brusque » accélération de l’élévation du niveau de la mer à partir de 1993.

Les données Topex/Poseidon Jason

Selon le « Sea Level Research Group[8] » de l’ Université du Colorado (CU), qui exploite les données des satellites Topex/Poseidon/Jason la pente de la

courbe d’élévation de niveau de la mer serait de 3,3 mm par an de 1993 à 2014.

Source : University Of Colorado [9]
Données Envisat[10].

Elles sont moins souvent citées sans doute parce qu’elles montrent un taux d’élévation plus modéré : 1,3 mm/an pour la période 2004-2010 (2,49 mm/an pour Jason).

De fait quand les données Envisat sont intégrées, la courbe multi-missions a une pente plus faible (2,76 mm/an) : sur la courbe ci-dessous les données Envisat apparaissent en jaune.

Source Aviso[11]
Il y a consensus de la communauté scientifique (proche du GIEC) sur +3 mm/an

Avec quelques modulations correspondant à la légère décrue du contenu thermique de l’océan mondial entre 2003 et 2008 [12], les scientifiques proches du GIEC valident cette tendance.

A l’exception notable de Carl Wunsch :

En décembre 2007[13], Carl Wunsch estimait la hausse à 1,6 mm an pour la période 1993-2000, soit environ 60% de l’estimation altimétrique pure, dont environ 70% du à de l’ajout d’eau douce. Il note par ailleurs que les variations régionales étant plus importantes que les valeurs moyennes il s’en suit que le système est intrinsèquement « bruité »[14]. Son avis est que des erreurs systématiques sont susceptibles d’entacher la plupart des estimations compte tenu de la brièveté des observations spatiales et des approximations des modèles.

Enfin, se prononçant sur les mesures satellitaires, Carl Wunsch écrit : "il est possible que la base de données soit insuffisante pour déterminer une tendance avec la précision nécessaire pour discuter d’un impact du réchauffement global, aussi décevant que cela puisse être"[15]

4. Une élévation marquée par d’importantes variations spatiales et temporelles

Les données satellitaires montrent une grande variabilité spatiale et temporelle. La mer ne monte pas de façon uniforme : dans certaines régions (Pacifique Ouest), l’élévation est trois fois plus rapide que la moyenne, dans d’autres régions (Pacifique Est) la hausse est plus faible que la moyenne, voire négative. D’autre part la hausse n’est pas linéaire mais sujette à des variations décadales et multidécadales.

Signature visible des évènements Enso (El Nino Southern Osillation)

Dans un article de juin 2009 [16]des scientifiques du Legos (dont Annie Cazenave) et du CLS (filiale du CNES, de l’IFREMER) montrent que les fluctuations sont des réponses à des perturbations naturelles du système climatique et notamment les évènements El Nino/El Nina. Le diagramme ci-dessous montre (ans une fenêtre mobile de 3 et 5 ans) que le niveau de la mer montre 2 maxima en 1997 et 2002 reflétant l’influence des événements ENSO.

Pour autant, dans ses publications Annie Cazenave ne remet pas en cause la pente des 3mm/an. Sur le graphe ci-dessous, l’université de Colorado (qui exploite les données Jason) montre que la courbe de l’index ENSO se superpose avec celle du niveau de la mer.

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University of Colorado ‘Sea level resarch group) [17]

Des cycles de 60 ans

Selon Chambers and al [18]les données des marégraphes montrent une forte oscillation multi-décadale avec une périodicité détectée de 60 ans. « Nous constatons qu’il ya une oscillation significative avec une période d’environ 60 ans dans la majorité des marégraphes examinés au cours du 20e siècle, et qu’il apparaît dans chaque bassin océanique ».

Accélération entre 1920-30, décélération en 1960

Travaillant sur les données marégraphiques d’Europe et d’Amérique du Nord Woodwort[19]met en évidence une accélération dans la période 1920-1930 et une décélération dans les années 1960.

07-woodworth-sea-level-5

Figure 5. Regional time series of sea level from the ‘virtual station’method of J06. A linear trend has been removed from each record. Each time series has an arbitrary offset.

5. La précision millimétriques des mesures satellitaires est-elle crédible ?

(Plus de détails sur cette question dans l’article « les radars altimétriques permettent t-ils de mesurer l’élévation du niveau de la mer au mm près ? » )

Les spécifications des radars : une précision s’exprimant en cm

La précision des satellites s’exprime en centimètres. Ci-dessous les spécifications techniques de Jason 2 [20] qui fixent une précision de 3,4 cm « pour répondre aux exigences de la mission ».

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La marge d’incertitude globale (3,4 cm) est la résultante des erreurs instrumentales et d’autres « biais » externes (état de le mer, humidité de la troposphère, présence d’électrons dans la ionosphère, pluie, vents, pression atmosphérique, marées). Les biais environnementaux sont corrigés à l’aide de modèles dont certains sont reconnus « frustres » par les opérateurs eux-mêmes ; ainsi par exemple, selon le CNES la précision du modèle de correction d’état de la mer (hauteur des vagues) demeure limitée : pour une hauteur de vagues de 2 mètres, le biais est d’environ 10 cm, et l’erreur reconnue dans la correction de ce bais est « approximativement » de 1à 2 cm)[21]. A ces erreurs s’ajoutent celles du positionnement du satellite sur son orbite, des variations topographiques de la surface de l’océan (géoïde) et du rebond post glaciaire (0,3 mm). Dans le diagramme ci-dessous [22]le CNES montre que si d’importants progrès dans le contrôle de l’orbite ont été réalisés depuis les premières missions satellitaires, la marge d’erreur due à la variabilité océanique n’a pas été réduite (10 cm).

 

11-cnes-precision-radars-precision_en_01.

Légende originale : La précision de la mesure depuis les premières missions altimétriques est améliorée d’un facteur 4 depuis 1992 (Crédits Cnes).

La précision millimétrique des satellites est-elle réelle ? Avec une marge d’erreur des mesures de 3,4 cm, comment peut-on évaluer une augmentation du niveau de la mer au millimètre près ? sans doute après « d’intenses » retraitements des données brutes !

Des marégraphes pour valider les mesures satellitaires

Les mesures satellitaires sont calibrées à l’aide des marégraphes. Le CNES et la NASA font des vérifications « in situ » le long de la trajectoire du satellite (en CORSE pour le CNES, sur une plate-forme pétrolière « off shore » pour la NASA à Harvest au large des côtes de Californie). Selon la NASA[23] » toute incohérence inattendue entre le satellite et les mesures à terre sont attribuées à une erreur dans les mesures satellitaires. Autrement dit, on utilise un système « bruité » pour corriger des données qui ne le sont pas moins.

Des biais entre les missions Topex/Poseidon- Jason 1 – Jason 2

La courbe d’élévation du niveau de la mer de l’ère satellitaire est données pour la période 1993-2014, donc intègre les mesures des missions successives (Topex/Poseidon et ses successeurs Jason 1et 2), y compris les données recueillies pendant les périodes de recouvrement des missions. Or d’importants biais inter missions ont été détectés : R.S. NEREM (University of Colorado) et ses collègues [24]font état de bais très importants entre les 3 missions T/P, Jason 1 et Jason 2. Une différence de niveau moyen de la mer entre les missions TOPEX et Jason 1 de 99.6 ± 1.3 mm de 75.3 ± 0.6 mm entre Jason-1 and Jason- 2, et ce bien que l’altimètre de Jason 2 soit l’exacte réplique de celle de Jason 1. Les auteurs indiquent n’avoir trouvé aucune correction expliquant ce bais de 75 mm et soulignent le fait que 2 altimètres identiques pouvaient présenter un biais supérieur à 7 cm démontraient l’intérêt des missions de calibration/validation en tandem pour déterminer précisément la cause de ces biais.

Les données Envisat ne sont pas cohérentes avec les données Jason

Un document CNES/ESA intitulé « Cross calibration Envisat-Jason[25] » montre pour la période 2004-2010 une pente des données ENVISAT de 1,3 mm/an (contre 2,49 mm/an pour Jason).

Que montrent les données brutes ?

La comparaison des données brutes avec les données calibrées donne la mesure des corrections effectuées avec toutes les incertitudes s’y rattachant. En mai 1997, RS NEREM (University of Colorado) rapportait une élévation moyenne de 0,5 mm/an pour Les 3,5 premières années de la mission T/P.[26] (données brutes); après calibration (à l’aide des données de marégraphes) la hausse est réévaluée à +2,8 mm/an ! En juin 1997, le même auteur après correction d’une erreur récemment découverte dans les mesures, estime l’élévation moyenne de 0,2 mm/an (données brutes).[27] ; des comparaisons avec des mesures de marégraphes suggérant une dérive résiduelle des mesures satellites de −2.3±1.2 mm/an, (l’origine de cette dérive étant reconnue par l’auteur inconnue), le conduit à une évaluation après calibration de +2.1±1.3 mm, « en cohérence statistiques avec les données des marégraphes sur une période de 50 ans« . Nils-Axel Mörner océanographe suédois (climato sceptique) prétend qu’après neutralisation des effets El Niño de 1997/1998, la pente d’augmentation du niveau de la mer apparaît plate[28] ; il produit la courbe suivante : 19-morner-sea-level

Changement du niveau de la mer ( en mm) tels qu’enregistrés par TOPEX/POSEIDON entre Octobre 1992 et Avril 2000: données brutes avant filtrage ou moyenne glissante.

La courbe de Nils-Axel Mörner est la réplique d’une courbe archivée sur le site de John Daly (autre climato sceptique) qui présente les données brutes TOPEX/Poseidon apparemment initialement établie par le CNES[29]) pour les cycles 011 au 276, soit d’octobre 1992 à avril 2000).

15-topex-poseidon-cycle-10-to280

Global MSL variation acc. to TOPEX/Poseidon satellites ( CNES onlin) MSL data for TOPEX-Poseidon cycle 276 (1993-2000)

Variations décennale du niveau de la mer relevées par 5 marégraphes «bien établis»

Un document de l’UNESCO de 1985[30]montre les courbes d’évolution décennale (1970-1980) du niveau de la mer relevées dans cinq marégraphes « bien établis » : on n’y perçoit aucune évolution significative. Les courbes de 5 marégraphes sur 10 ans ne prouvent évidemment rien ; mais ce document montre que l’état d’esprit des scientifiques à l’époque n’était pas polarisé sur la recherche de signaux anthropiques.

6. L’énigme du niveau de la mer

L’élévation du niveau de la mer est la résultante des 3 processus suivants : – la dilatation de l’océan dues aux modifications de densité causées par des variations de la température (effet stérique) ; – la modification de la masse de l’océan résultant d’échanges d’eaux avec les autres réservoirs (atmosphère, glaciers de montagne, calottes polaires) ; – les autres échanges avec les stocks d’eau continentale (barrages, pompage des eaux souterraines). Or, quand on fait la somme de ces 3 contributions, le compte n’y est pas : on ne retrouve pas l’élévation « observée » du niveau de la mer. En 2002 l’océanograhe Munk déduisait de l’évolution de la vitesse de rotation de la Terre (induisant une augmentation de la longueur de la journée ) une limite à l’ampleur de la contribution de la fonte des glaces. La somme des 2 contributions (dilatation thermique de l’océan et fonte des glaces) serait ainsi trop faible pour expliquer la l’élévation observée du niveau de la mer. Il a appelé cette incohérence l’énigme de niveau de la mer.

Bruce C. Douglas de l’Université de Floride et Richard Peltier (Université de Toronto, spécialiste mondial du rebond isostatique post glaciaire) parlent de « casse tête » « the puzzle of sea level rise[31] » : l’expansion thermique des océans contribue pour 0,6 mm:an ; la fonte des glaciers explique près de 0,3 mm/an. Conjuguées, ces 2 contributions s’avèrent inférieures à 1mm/an, laissant un écart de même ampleur restant à expliquer. En 2004, deux scientifiques américains, Laury Miller de la NOAA et Bruce C. Douglas observaient dans un article publié dans la revue Nature, que la dilatation thermique et la fonte des glaces ne permettaient pas d’expliquer l’élévation moyenne globale de 2 mm/an environ, car les vitesses d’augmentation de volume et les quantités de glaces fondues ne pouvaient se traduire que par une hausse, d’au mieux, 0,5 mm/an. Plus récemment, Church et al 2011, Hanna et al 2013, le Legos etc., sur la période 1993-2012 l’expansion thermique (effet stérique) explique 30%, la modification de masse due à l’apport d’eau douce 55%, et 15% restent inexpliqués (données rapportées par A. Cazenave).

Résoudre l’énigme du niveau de la mer

Niveau de la mer = effet stérique + effet masse : les scientifiques appellent cette « équation » le budget du niveau de la mer. Ils s’emploient à « boucler ce budget » en déterminant séparément les 2 contributions climatiques : l’effet stérique (dilatation sous l’effet du réchauffement) et l’effet masse (ajout d’eau douce sous l’effet de la fonte des glaces) en vue de reconstituer données « observées » (par les satellites et/ou les marégraphes). On dispose « théoriquement » des moyens techniques de mesurer les différentes contributions « climatiques » à l’élévation du niveau de la mer : L’effet stérique est mesurable avec plus de précision depuis le déploiement des balises ARGO (2007) Le système satellitaire GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)[32] mis en service en 2002 permet de mesurer l’effet masse. GRACE cartographie les variations du champ de gravité terrestre et permet d’estimer l’impact des eaux continentales sur le niveau de la mer et également de réaliser un bilan de masse des calottes et donc (en principe) l’influence de la fonte des glaces sur l’évolution du niveau moyen des océans.

Un budget variable selon les auteurs

Les graphes ci-dessous (rapportées par Annie Cazenave) montrent les divergences entre les différents auteurs quant à la part des 2 principales contributions climatiques (sans que pour autant que le budget soit équilibré).

Le rapprochement des données « corrigées » de Jason-1 et Jason-2 de l’ effet stérique (exploitation des données Argo), et des variations de masse de l’océan déduit des observations de la mission GRACE, lui permet de « fermer » le « budget » pour la période considérée à un niveau d’élévation du niveau de la mer très inférieur à celui du « consensus » (1,6 mm).

Eric Leuliette de la NOAA [33] « boucle » le budget de l’élévation du niveau de la mer pour la période Janvier 2005 à Décembre 2011. Se ravisant (?), le même auteur trouve pour la période Janvier 2005 à Décembre 2013[34] des résultats plus proches de l’orthodoxie .

En l’espace de 2 ans, la contribution stérique passe de 0,2 à 0,8 mm ; la contribution masse de 1 à 2 mm, et la pente du niveau de la mer à 3 mm. Dans une étude de 2014[35], le Legos doutant de la réalité du refroidissement de l’océan depuis 2003 déduit des mesures ARGO (qui pourrait être du à des problèmes instrumentaux sur les bouées ARGO), tente de reconstituer l’effet stérique par différence entre les mesures directes Jason 1 et les données de gravimétrie spatiale GRACE sur l’océan (qui donne directement accès à la composante ‘variation de masse de l’océan). Le résultat indiquerait une tendance positive de l’expansion thermique pour les années récentes, avec une pente à peu près identique à celle de la période 1993-2003. Les auteurs ont procédé à une nouvelle analyse des données GRACE et recalculé la composante ‘masse de l’océan (courbe verte sur la Fig.1).

22-legos-msl-2003

Figure 1 : Evolution récente du niveau de la mer mesurées par altimétrie Topex et Jason-1 -en rouge- (la courbe bleue est une version lissée) le courbe verte est la composante ‘masse de l’océan’ calculée d’après les relevés GRACE après application d’une correction GIA de -1.7 mm/an )

Le LEGOS trouve un accroissement de la composante de masse de l’ordre de +1.5 +/- 0.5 mm/an pour 2003-2007 (tout en reconnaissant une grande incertitude due à la correction de rebond post-glaciaire !). La pente de la série altimétrique est estimée à 2.3 +/- 0.4 mm/an., suggérant une pente résiduelle d’origine stérique de l’ordre de 0.8 mm/an (donc supérieure aux estimations basées sur ARGO). Dans une publication récente[36], Annie Cazenave se livre au même type de calcul et « équilibre » le budget en tenant compte également de la contribution des eaux continentales (évaluée par GRACE) à une valeur < 0,2 mm / an). Elle montre que l’augmentation de la masse de l’océan (~ 2 mm / an sur la période 2003-2008) provient pour moitié des calottes et pour moitié de la fusion des glaciers de montagne. Elle estime ensuite la contribution stérique sur 2003-2008 à ~ 0,3 mm / an par différence entre l’altimétrie et le changement de masse de l’océan, valeur cohérente avec les données Argo estimé ( 0,37 mm / an sur 2004-2008)

Le rebond isostatique, clé de l’énigme ?

Ces savants calculs empilent en réalité les incertitudes : l’élévation observée par les satellites est incertaine, la détermination de ses contributions ne l’est pas moins. S’agissant de GRACE, la principale incertitude réside dans la prise en compte du rebond isostatique post glaciaire (Global Isostatic Adjustment). Le rebond postglaciaire correspond au soulèvement des masses terrestres qui a suivi la dernière déglaciation : les roches terrestres comprimées sous le poids de la glace s’élèvent une fois libérées de leur charge de la glace. Le rebond isostatique, à l’oeuvre depuis la dernière déglaciation (20 000 ans) ne peut pas être « observé ». Il est calculé à l’aide de modèles avec un haut niveau d’incertitude. Deux scientifiques du LEGOS et du SHOM écrivent à ce sujet : « la détermination de ces mouvements doit se faire avec une précision dʼune fraction du signal recherché, qui est de lʼordre de quelques millimètres par an. A ce niveau de précision, les modèles de GIA présentent des limites qui sont associées aux incertitudes dans la connaissance des paramètres du modèle de Terre, par exemple le profil de viscosité dans le manteau ou bien lʼépaisseur de la lithosphère, mais aussi dans lʼhistoire de déglaciation. Par ailleurs, la question reste posée pour les nombreux autres processus à lʼorigine de mouvements verticaux du sol pour lesquels il nʼexiste pas de modèles de qualité suffisante[37]« . Les études varient de façon significative dans leurs estimations en fonction du choix du modèle choisi pour le GIA :

Des écarts importants selon le choix du modèle choisi pour le GIA.

Dans une publication déjà citée [38] Eric Leuliette (NOAA) recense les corrections appliquées par différents auteurs : – Willis et al. (2008), Leuliette and Miller (2009) ont appliqué une correction de presque +1 mm/year correction sur la base du modèle développé par Paulson et al. (2007), – Cazenave et al. (2009) ont appliqué une correction of +2 mm/an sur la base d modèle Peltier (2004). – Récemment, Chambers et al. (2010) ont suggéré que le modèle Paulson et al. (2007) model était le plus approprié pour corriger les calculs de masse de l’océan issus de GRACE.

Les données brutes GRACE ne montrent pas d’augmentation de la masse de l’océan selon

Pour obtenir un changement de masse de l’océan leur permettant d’équilibrer le budget, Annie Cazenave et ses collègues du LEGOS ont appliqué aux données brutesde la masse de l’océan une correction GIA correction linéaire assez importante résultant des modèles GIA disponibles (selon les auteurs). Le graphique ci-dessous montre l’écart entre données brutes et données corrigées (sur la période 2003-2010). grace-masse-23-oceanique

Ocean mass change from GRACE over 2003–2008. The open circled curve is theraw time series. The black triangles curve corresponds to the GIA corrected time series.

En 2009 PELTIER spécialiste mondial du GIA note dans un article publié par Quaternary science review [39]que L’influence persistante de l’âge glaciaire du Quaternaire sur le niveau de la mer reste profonde et que la « fermeture » du budget nécessiterait un modèle précis de son impact. Peltier indique que les données brutes de masse ne marquent pas d’accroissement de masse, mais plutôt une diminution. [40] Selon lui, dans la mesure où les taux de perte de masse par les glaciers polaires et le gain de masse est fortement « contaminé » par le GIA, le succès dépendra aussi de la disponibilité d’un modèle GIA qui aura démontré sa précision. Dans Nature Geoscience (publication de 2010) [41] une équipe de chercheurs auraient trouvé qu’une mauvaise estimation de l’ajustement glaciaire isostatique a conduit à une surestimation (d’un facteur 2) de la fonte des glaces pendant la période 2002-2008. La partie Ouest de l’Alaska (Le Yukon), les parties périphériques du Groenland et la partie Ouest de l’Antarctique subissent des pertes de glace. Au contraire selon ces auteurs, la partie centrale du Groenland et le Kiss (en Antarctique) gagnent de la glace.

Conclusions

L’accélération de la montée du niveau de la mer a commencé au milieu du 19ème siècle, évoquant un rétablissement de sortie du petit âge glaciaire comme le pense AKASOFU. La montée moyenne des eaux recouvre une distribution géographique très complexe et hétérogène, où des zones de montée côtoient d’autres où le niveau des mers est descendu. Les mesures satellitaires comportent de nombreux biais (instrumentaux et environnementaux dont la correction est faite à l’aide de modèles : d’après le CNES la précision des mesures de Jason 2 est de 3,4 cm ; le taux annuel d’élévation du niveau de la mer est donnée en millimètre (+- 3mm/an) : comment arrive-t-on à exprimer en millimètres l’évolution d’un signal mesuré avec une précision de 2,4 cm ? Les mesures satellitaires sont validées à l’aide de marégraphes, l’un en Corse, l’autre en Californie. Selon la NASA[42] » toute incohérence inattendue entre le satellite et les mesures à terre sont attribuées à une erreur dans les mesures satellitaires ». En tout état de cause, les premières observations des satellites sont récentes (1992) et de durée trop courte pour déterminer une tendance à long terme compte tenu de la variabilité temporelle (El Nino, cycle de 60 ans). Anny Cazenave et Benoît Meyssignac reconnaissent que « les tendances du niveau moyen des mers observées par altimétrie satellitaire reflètent des tendances temporaires. Sur des échelles de temps plus longues, ces tendances pourraient être différentes de ce qui a été observé au cours de la période d’observation altimétrique. » [43] Il faut de très longues séries chronologiques (au moins 50 ans) avant de pouvoir déterminer la tendance du niveau de la mer dans une région donnée. L’obsession de rechercher les forçages anthropiques masqués dans les tendances à long terme de la variabilité naturelle conduit les scientifiques à vérifier le niveau d’élévation du niveau de la mer observé par ses 2 principales composantes (dilatation thermique et fonte des glaces). Ces contributions climatiques sont évaluées par des procédés techniques (Argo pour l’effet stérique, GRACE pour l’effet masse) ayant leurs propres marges d’incertitudes et dont l’historique des mesures est court (les 3000 balises ARGO ne sont effectivement déployées que depuis 2007, la mission GRACE a commencé en 2002). L’effet du rebond géostatique post glaciaire GIA (1 à 2 mm selon les modèles) ajoute un niveau d’incertitude égal au signal recherché. Aucun auteur ne parvient à équilibrer de façon convaincante le « budget » climatique ; il semble y avoir consensus sur une contribution majoritaire de la fonte des glaciers (par rapport à la contribution thermique).

Le désaccord entre les auteurs traduit l’ignorance des causes exactes de la hausse du niveau de la mer, et de la part éventuelle à attribuer à l’effet de serre.

Index
[1] Professeur émérite de géophysique et chercheur à la Scripps Institution of Oceanography (Californie) – est un centre de recherche maritime Californie, il s’agit de l’un des plus anciens et des plus importants centres de recherche de son type au monde. Munk a reçu crafoord en 2010

[2] physicien professeur à l’Université de Toronto ; W.R. Peltier est un des spécialistes mondiaux du rebond post glacaire
[3] GIEC Rapport AR5 (2013) Résumé pour décideurs Groupe 1 (page 9)
[3b] Carl Wunsch, océanographe, Professeur émérite au MIT
[4] La communauté internationale se structure dans ce domaine autour du programme mondial GLOSS de la COI/Unesco initié en 1985 En France, lʼinfrastructure SONEL vise à acquérir, traiter, archiver et distribuer des données du niveau marin observées par marégraphes .
SONEL est actuellement alimenté en observations marégraphiques par deux partenaires responsables de réseaux français, le SHOM et le LEGOS, et en mesures GPS par plusieurs dizaines de partenaires responsables de réseaux structurés au sein du service international IGS, en particulier à travers le projet TIGA.
[5] avant 1992 : Seasat lancé en 1978 (sa mission a durée 108 jours), Géostat (1986 à 1990), ERS1 et ERS 2
[6] THE PUZZLE OF GLOBAL SEA-LEVEL RISE Bruce C. Douglas and W. Richard Peltier Physicstoday-mars 2002 (http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/55/3/10.1063/1.1472392)
[7] S. Jevrejeva,J. C. Moore,A. Grinsted,P. L. Woodworth : « Recent global sea level acceleration started over 200 years ago? » Geophysical research letter (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2008GL033611/abstract)
[8] Outre le l’université du Colorado, 3 institutions traitent les données satellitaires : AVISO (Archiving, Validation, and Interpretation of Satellite Oceanographic Data), organisme français, issu du CNES, le CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) of Australia, la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration).
[9] http://sealevel.colorado.edu/
[10] Envisat satellite de l’ESA qui a opéré de 2002 à 2012 – Envisat permet une couverture d’une large portion de l’océan arctique, ce que n’est pas le cas de Topex/Poseidon et Jason
[11] http://www.aviso.oceanobs.com/fileadmin/images/news/indic/msl/MSL_Serie_ALL_Global_IB_RWT_NoGIA_Adjust.gif
[12] Roger Pielke – Physics 2008
[13]Carl Wunsch : « American Meteorogical society » : Decadal Trends in Sea Level Patterns: 1993–2004 (décembre (2007)
[14] http://ocean.mit.edu/~cwunsch/papersonline/Wunschetal_jclimate_2007_published.pdf (regional variations are much larger than the expected global-mean values, thus much easier to determine, and so the system is inherently noisy)
[15] Wunsch et al (2007) Journal of climate : « it remains possible that the database is insufficient to compute mean sea level trends with the accuracy necessary to discuss the impact of global warming-as disappointing as this conclusion may be
[16] M. Ablain, A. Cazenave, G. Valladeau, and S. Guinehut : A new assessment of the error budget of global mean sea level rate estimated by satellite altimetry over 1993–2008 (http://www.ocean-sci.net/5/193/2009/os-5-193-2009.pdf
[17] http://sealevel.colorado.edu/content/2015rel2-gmsl-and-multivariate-enso-index
[18] http://sealevel.colorado.edu/content/there-60-year-oscillation-global-mean-sea-level
[19] Woodworth : Evidence for sea level acceleration 2008 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/joc.1771/epdf
[20] Jason product handbooks CNES – mai 2015http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/documents/data/tools/hdbk_j2.pd
[21]« OSTM- jason 2 product handbook mai 2015 http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/documents/data/tools/hdbk_j2.pdf
[22] http://www.aviso.oceanobs.com/fr/missions/missions-passees/index.html
[23] Jet Propulsion Laboratory de la NASA ( http://sealevel.jpl.nasa.gov/technology/)
[24] Estimating Mean Sea Level Change from theTOPEX and Jason Altimeter Missions – Marine Geodesy 2010 (http://www.science.earthjay.com/instruction/CR_eureka/2014_spring/FNR_66/activities/activity_08/nerem_etal_2010_SLR_topex_jason.pdf)
[25] http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/documents/OSTST/2010/oral/19_Tuesday/Tuesday_afternoon/faugere.pdf
[26] Survey in Geophysics Characterization of Global Mean Sea Level variations observed by topex/Poseidon using empirical orthogonal fonctions (mai 1997) – (http://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1006596211926#page-2)
[27] Geophysical research letter : Improved determination of global mean sea level variations using TOPEX/POSEIDON altimeter data (juin 1997) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/97GL01288/full
[28] [28] Nils-Axel Mörner : Estimating future sea level changes from past records in Global and planetary change (mai 2003)
[29] http://www.john-daly.com/ges/msl-rept.htm
[30] Commission Océanographique Intergouvernementale – UNESCO – 1985
[31] Bruce C; Douglas and Richard W. Peltier THE PUZZLE OF GLOBAL SEA-LEVEL RISEPhysics today mars 2002
[32] [32] http://www.legos.obs-mip.fr/produits/grand-public/les-principaux-produits/grace
[33] (http://www.star.nesdis.noaa.gov/sod/lsa/SeaLevelRise/documents/NOAA_NESDIS_Sea_Level_Rise_Budget_Report_2012.pdf)
[34] http://www.star.nesdis.noaa.gov/sod/lsa/SeaLevelRise/documents/NOAA_NESDIS_Sea_Level_Rise_Budget_Report_2014.pdf
[35] [35] Evolution récente du niveau moyen de la mer depuis 2003 (http://www.legos.obs-mip.fr/recherches/equipes/gohs/resultats/niveau-de-la-mer/causes-echelle-globale/evolution-recente-du-niveau-moyen-de-la-mer-depuis-2003)
[36] Sea level budget over 2003–2008: A reevaluation from GRACE space gravimetry, satellite altimetry and Argo » http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818108001343
[37] LA MONTÉE DU NIVEAU DES OCÉANS PAR MARÉGRAPHIE ET GÉODÉSIE SPATIALE : CONTRIBUTIONS FRANÇAISES Á UNE PROBLÉMATIQUE MONDIALE (par Guy Wöppelmann (Université de la Rochelle), Laurent Testut LEGOS) et Ronan Créach (SHOM)
(http://www.shom.fr/fileadmin/SHOM/PDF/02-Produits/Annales_hydrographiques/Annales/AH777/14-niveau-des-oceans__14-1_.pdf)
[38] The Budget of Recent Global Sea Level Rise 2005–2012 (Eric Leuliette Juin 2012) http://www.star.nesdis.noaa.gov/sod/lsa/SeaLevelRise/documents/NOAA_NESDIS_Sea_Level_Rise_Budget_Report_2014.pdf
[39] Peltier Closure of the budget of global sea level rise over the GRACE era: the importance and magnitudes of the required corrections for global glacial isostatic adjustment – Quaternary Science Reviews http://www.atmosp.physics.utoronto.ca/~peltier/pubs_recent/Peltier,%20W.R.Closure%20of%20the%20budget%20of%20global%20sea%20level%20rise%20over%20the%20GRACE%20era,%20Quat.%20Sci.%20Rev.,%20do.10.1016j.quascirev.2009.04.004,2009.pdf
[40] Insofar as the raw data is concerned, when the integral is performed over the entire area of the global ocean, not only is there no increase of mass inferred to be occurring but the amount of mass contained within these basins is actually inferred to be decreasing!
[41] Simultaneous estimation of global present-day water transport and glacial isostatic adjustment
http://www.nature.com/ngeo/journal/v3/n9/full/ngeo938.html
[42] Jet Propulsion Laboratory de la NASA ( http://sealevel.jpl.nasa.gov/technology/)
[43] Bilan du niveau des mers sur la période d’observations altimétriques (1993-2010) http://www.aviso.altimetry.fr/fr/donnees/produits/produits-indicateurs-oceaniques/niveau-moyen-des-mers/questions-scientifiques.html

127 Comments     Poster votre commentaire »

1.  Jean-Louis Pinault | 16/09/2015 @ 9:29 Répondre à ce commentaire

Beau travail de synthèse. Je pense que les données altimétriques satellitaires sont plus précises qu’il n’y parait. J’utilise ces données pour mettre en évidence les ondes baroclines (qui produisent une anomalie de la hauteur de la surface des océans de quelques millimètres voire centimètres) et les erreurs (quelques centimètres) peuvent, avec un pas mensuel et une résolution de 0,5° en latitude et longitude, être considérées comme indépendantes. On peut donc obtenir des résultats précis en utilisant des techniques d’intégration (ondelettes, moyennes mobiles) qui peuvent être de l’ordre du millimètre. De plus ces mesures devraient être justes car exprimées par rapport au géoïde de référence.
Par contre les données satellitaires mettent en évidence une variabilité spatiale très grande, certaines régions de l’océan montent, d’autres descendent (au gré des ondes baroclines en particulier) et la notion de hauteur moyenne devrait être mieux définie.

2.  JMM | 16/09/2015 @ 10:17 Répondre à ce commentaire

Une question me tarabuste concernant le niveau des océans :

Les marégraphes donnent une vitesse moyenne d’augmentation de niveau des océans, depuis 1900, de 20 cm/siècle, linéaire sur 1900 – 1992 ;

Les satellites, qui ont pris le relais depuis 1992, nous donnent, eux, une vitesse moyenne linéaire de 35 cm/siècle, également linéaire sauf variations épisodiques.

Je n’imagine pas que la vitesse ait pu changer brusquement, justement le jour où on a changé d’instrument de mesure.

Continue-t-on d’enregistrer les données des marégraphes ? Que disent-elles ?

3.  Claude C | 16/09/2015 @ 10:31 Répondre à ce commentaire

Je suppose une erreur de saisie dans la phrase suivante:

« Accélération entre 1920-30, décélération en 1960
Travaillant sur les données marégraphiques d’Europe et d’Amérique du Nord Woodworth[19]: met en évidence une accélération dans la période 1920-1930 et une décélération dans les années 1920-1930 et une décélération dans les années 1960. »

je vous suggère d’apporter la correction qui s’impose.
cordialement.

4.  Bernnard | 16/09/2015 @ 10:55 Répondre à ce commentaire

Le début de la mission satellitaire Topex/Posseidon coïnciderait avec une « brusque » accélération de l’élévation du niveau de la mer à partir de 1993.

Il faut toujours se méfier d’un changement du rythme d’une l’évolution d’un phénomène au moment où l’on change de technique de mesure. Je me suis fait souvent piéger par cela, même avec la meilleure volonté (on pense bien calibrer). Il y a des pièges insoupçonnés. Ça peut être une réalité, mais les coïncidences ne sont pas fréquentes.

5.  USBEK | 16/09/2015 @ 11:18 Répondre à ce commentaire

Claude C (#3),
Merci, je m’empresse de corriger
Cordialement

6.  volauvent | 16/09/2015 @ 11:19 Répondre à ce commentaire

JMM (#2),

Il faut à ce sujet lire (ou regarder les video) du Dr Willie Soon; d’après lui, (mais je n’ai rien pour vérifier, il faudrait que Mme Cazenave soit claire sur le sujet) les données brutes aussi bien de marégraphes que des satellites sont strictement plates. Les chiffres qu’on voit sur les courbes sont issus des modèles de correction dus aux mouvements de l’écorce terrestre, donc sont des calculs purs.
Par ailleurs, ce qui nous importe pour des mesures d’adaptation, ce sont les données brutes des marégraphes, le reste on s’en fiche, c’est en plein océan.

7.  USBEK | 16/09/2015 @ 11:26 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#4),
Oui, c’est pourquoi je m’exprime au conditionnel (« coïnciderait »)
En d’autres termes l’accélération coïncidant avec le début des relevés satellitaires ressemble à un artefact des mesures.

8.  USBEK | 16/09/2015 @ 11:48 Répondre à ce commentaire

JMM (#2),
Je suis d’accord avec vous, l’accélération de la hausse coïncidant avec le début des relevés satellitaires, réalité ou artefact des mesures ? voir ce que dit Carl wunsch :

« il est possible que la base de données soit insuffisante pour déterminer une tendance avec la précision nécessaire pour discuter d’un impact du réchauffement global, aussi décevant que cela puisse être »

En ce qui concerne les marégraphes, je vous renvoie au §2 de l’article :
Il y a aujourd’hui 1000 stations, dont 112 ont commencé leurs relevés avant 1900. Mais les marégraphes présentent 2 inconvénients :
– lls ne mesurent qu’un niveau de la mer relatif incluant les mouvements verticaux du socle sur lequel il repose.
– leur répartition n’est pas homogène : ils sont situés en majorité dans les régions tempérées de l’hémisphère nord.

9.  JMM | 16/09/2015 @ 12:08 Répondre à ce commentaire

volauvent (#6),

Je vous remercie ; j’ai trouvé cette video de Willie Soon (2013) ici :
https://www.youtube.com/watch?v=1gmW9GEUYvA
(Il faut que je prenne le temps de la regarder, ce que je n’ai pas aujourd’hui).

Je suis tout-à-fait d’accord avec votre dernière remarque ; j’ajouterai même qu’il ne faut pas confondre mer qui monte et île qui s’enfonce (ce qui est le cas de beaucoup d’îles volcaniques (je crois)).

10.  Thierry | 16/09/2015 @ 12:26 Répondre à ce commentaire

Bonjour à tous,
Les marégraphes disposent en général de plusieurs repères terrestres dont un est référent et rattaché au système de nivellement NGF.La position des socles est ainsi régulièrement vérifiée et on apporte les corrections nécessaires si besoin.
Notons que la géodésie spatiale est de plus en plus utilisée.

11.  JMM | 16/09/2015 @ 13:55 Répondre à ce commentaire

USBEK (#8),

En fait, si je comprends bien, ce sont les Marégraphes qui mesurent ce qui nous intéresse (différence terre-mer),
… pas partout, d’accord, mais c’est quand même mieux que les satellites dont on ne sait pas trop ce qu’ils mesurent (pour résumer).

Continue-t-on l’enregistrement des marégraphes ? (J’espère qu’on n’a pas lâché la proie pour l’ombre)

12.  USBEK | 16/09/2015 @ 14:55 Répondre à ce commentaire

JMM (#9),
J’ai vu cette vidéo que j’ai d’ailleurs utilisée pour rédiger cet article, notamment sur les biais des mesures satellitaires

13.  JMM | 16/09/2015 @ 15:25 Répondre à ce commentaire

USBEK (#12),

Je viens de finir de la regarder ;
je ne peux pas dire que j’ai tout compris (ça va un peu vite), mais elle laisse songeur : … c’est truandage à tous les étages !

… et ma question sur la rupture de pente satellites vs marégraphes revient à une question entre 2 truandages (au moins).

14.  de Rouvex | 16/09/2015 @ 15:47 Répondre à ce commentaire

JMM (#13), la regarder est une chose, la comprendre une autre et les sous-titres en français sont à pisser de rire !!

15.  Thierry | 16/09/2015 @ 15:48 Répondre à ce commentaire

Les marégraphes sont toujours en service et sont indispensables pour mesurer localement les hauteurs de marées.C’est à partir de leurs relevés que sont établis les PPRL (Plan de Protection des Risques Littoraux) suite à la catastrophe de la tempête Xynthia.

16.  Bernnard | 16/09/2015 @ 16:59 Répondre à ce commentaire

Je voudrais pointer la valeur d'élévation du niveau de la mer.
Quand on pose la question de la valeur de cette élévation la réponse est en unité de longueur / temps.
Pour le globe c'est une moyenne.
Elle est homogène à une vitesse qui est une valeur intensive (tout comme la température).
La moyenne calculée d'élévation n’a pas de signification physique.
Il faut bien avoir cela en tête en considérant ces données d'élévation.

17.  Vistodelperu | 16/09/2015 @ 17:12 Répondre à ce commentaire

Je ne résiste pas à l’envie de renvoyer à l’excellent article de papyjako: « Les océans montent dangereusement, sauf autour des îles », http://www.contrepoints.org/20.....utour-iles
et retransmettre l’info donn’ee par H16 ce jour, les îles du Pacifique grandissent: http://www.abc.net.au/news/201.....ing/851738

18.  fidji | 16/09/2015 @ 18:45 Répondre à ce commentaire

Bonjour
Je suis parfaitement d’accord avec la remarque de « 2. JMM | 16/09/2015 @  » : le fait que la valeur mesurée ait brusquement changée lors du passage des marégraphes aux satellites vers 1990 est plus que mystérieux, c’est même inquiétant au niveau crédibilité. Un élément de réponse pertinent a été proposé en 2002 par C Cabanes, Anny Cazenave et ChristianLe Provost dans une lettre : http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/.....00rd06.pdf
Je cite un extrait « Au voisinage de ces marégraphes, l’élévation enregistrée correspond bien à la dilatation thermique de l’océan à cet endroit. Ainsi il apparaît que la distribution des sites marégraphiques utilisables pour les décennies passées ne permet pas d’échantillonner correctement la variabilité géographique de l’élévation du niveau de la mer des quarante dernières années. Ce raisonnement pourrait alors s’étendre à l’ensemble du X Xe siècle et ainsi expliquer en grande partie la contradiction notée par l’IPCC entre les observations et les modèles. » Benoit Rittaud dans son livre le mythe climatique explique le concept de discrépance caractérisant la qualité de la discrétisation des mesures. Les sites de mesures des marégraphes sont peu nombreux et mal répartis. Quand aux mesures satellites, c’est une prouesse ! l’incertitude relative est de l’ordre de 10-10, après une foultitude de corrections.
Salutations

19.  Nicias | 16/09/2015 @ 18:56 Répondre à ce commentaire

volauvent (#6),

Par ailleurs, ce qui nous importe pour des mesures d’adaptation, ce sont les données brutes des marégraphes, le reste on s’en fiche, c’est en plein océan.

Oui parfaitement. Et a fortiori pour la hausse du niveau des océans corrigée à la hausse du rebond postglaciaire. Parce-que le chiffre qu’on nous balance tout le temps n’est pas la hausse du niveau des mers.

20.  Tsih | 17/09/2015 @ 11:21 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#16)

La moyenne calculée d’élévation n’a pas de signification physique.

Parce que c’est homogène à une vitesse? Qui serait une « grandeur intensive »?

La notion de vitesse n’est une grandeur thermodynamique comme la température ou la pression, c’est une grandeur mécanique ou plutôt cinématique.

Elle n’est donc ni intensive ni extensive et bien sûr que sa valeur moyenne fait sens.

Si je dis que j’ai traversé la Manche à une vitesse moyenne de 5 noeuds, cela ne fait pas sens pour vous?

21.  Bernnard | 17/09/2015 @ 11:58 Répondre à ce commentaire

Absolument:
Il y a une vitesse moyenne mais pas une moyenne des vitesses. C'est différent. Comme il y a une température moyenne mais pas une moyenne des température ou il y a une concentration moyenne mais pas une moyenne des concentrations ou il y a un pH moyen mais pas une moyenne des pH.
En d'autres termes si on fait une moyenne pour le même objet (toutes conditions d’environnement inchangées, avec le même instrument de mesure) ,cette moyenne à une signification mais si on s'amuse à faire des moyennes sur des relevés dispersés, à fortiori si les instruments sont différents, la moyenne de voudra rien dire.
Exemple je prends 1 litre d'eau de mer au pöle nord au dessous de la banquise et 1 litre à l’équateur et je fais la moyenne de la concentration en NaCl cette derrière ne représentera pas la moyenne de la concentration en NaCl des océans.
On peut parler d'élévation du niveau marin à un endroit bien précis du globe mais généraliser en faisant la moyenne des élévations à des endroits différents est abusif.
En savoir plus sur l'intensivité et l'extensivité

22.  Tsih | 17/09/2015 @ 13:09 Répondre à ce commentaire

Bernnard (@21)

Navré, mais je ne vois pas de différence entre vitesse moyenne et moyenne des vitesses puisque c’est très précisément la même chose et qu’on calcule la vitesse moyenne en faisant la moyenne des vitesses.

Ensuite qu’il y ait des problèmes de calibrage si on change d’instrument (et même si n’en change pas d’ailleurs) pour mesurer la vitesse instantanée en cours de route ou pour mesurer l’élévation du niveau marin local en fonction de lieu géographique lorsqu’on veut calculer une valeur moyenne à partir de l’ensemble des données est un autre problème

23.  Murps | 17/09/2015 @ 13:44 Répondre à ce commentaire

Je pense que Bernnard parle de vitesses « d’objets » différents.
Si vous traversez effectivement la manche avec votre petit voilier et que vous êtes avec les courants tantôt à 10 noeuds tantôt à 0 et qu »au final à l’arrivé votre moyenne est de 5, il est évident que cela à un sens.

Par contre si vous amusez à moyenner les vitesse de votre petit bateau avec celles d’un nageur, d’un car-ferry, d’un jet et d’un euro star, reconnaissez que ça n’a pas beaucoup de sens.

Je pense qu’il en est de même pour les températures.

24.  joletaxi | 17/09/2015 @ 14:00 Répondre à ce commentaire

Murps (#23),

il n’est même pas nécessaire de parler d’objets ou de situations différents

si vous roulez à 100 km/h pendant une heure, et à 5 kms/h pendant 5 minutes, votre moyenne sur le trajet ne sera pas la moyenne des 2 vitesses

enfin c’est contraire au 2 principe non?

25.  Bernnard | 17/09/2015 @ 14:00 Répondre à ce commentaire

Tsih (#22),
J'ai été clair pourtant:
L'addition de vitesses ne donne pas une vitesse.
Une voiture qui va à 50 Kmh et une autre (plus massive) qui va à 100Km/h ne donne pas un véhicule qui va à 150Km/h.
Il y a une différence entre objet physique et objet mathématique. Ce que l'on peut moyenner ce sont les joules (l'énergie).
Si l'addition de deux valeurs de vitesse d'objets différents n'est pas une vitesse la moyenne arithmétique non plus.
Rien ne vous empêche de traiter des vitesses mathématiquement et de calculer la moyenne mais quelle en est la signification physique ?
Regardez le lien de wikipédia la vitesse est bien intensive.
C'est pour cela que je dis dans mon post d'avoir en tête que la vitesse (l'élévation du niveau marin) est une valeur intensive et qu'une élévation globale (moyennée) est à prendre avec des pincettes..
Quand aux problèmes de calibration, c'est autre chose et ça ne simplifie pas la moyenne globale (si c''est de cela qu'on parle).

26.  Tsih | 17/09/2015 @ 15:09 Répondre à ce commentaire

joletaxi (#24)

Evidemment puisque vous ne savez pas calculer une valeur moyenne ! Bravo !

Si vous avez 10 billes qui font 10g et 90 billes qui font 20g dans votre collection de billes est-ce trouvez que le poids moyen des billes de votre collection est de 15g ?

Non, il va être (10×10 + 90X20) / 100 = 19g

De même dans votre exemple le calcul correct de la vitesse moyenne est évidemment :

(60X100+ 5X5) / 65 = 92.7 km/h environ

27.  jdrien | 17/09/2015 @ 15:55 Répondre à ce commentaire

Tsih (#26), oui, mais vous êtes obligé de passer par une grandeur extensive (la distance) pour calculer la vitesse moyenne qui est différente de la moyenne ( qui est, sous entendu, arithmétique quand on ne précise pas) des vitesses.

28.  Bob | 17/09/2015 @ 15:57 Répondre à ce commentaire

jdrien (#27),
Oui, évidemment. L'un s'appelle la moyenne arithmétique, l'autre la moyenne pondérée.
Ce sont deux choses différentes.
Toujours des pbs d'utilisation correcte du langage scientifique.

29.  Tsih | 17/09/2015 @ 16:10 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#25) Murps (#23)

Une voiture qui va à 50 Kmh et une autre (plus massive) qui va à 100Km/h ne donne pas un véhicule qui va à 150Km/h.

Oui d’accord, mais quelqu’un prétend une telle chose ?

Ensuite on ajoute des vitesses qui donnent des vitesses dans plein de problèmes. Si vous marchez à 4 km/h dans un train qui avance à 60 km/h vous avancez bien à 64 km/h par rapport aux rails

Ici en l’occurrence, je ne vois pas non plus de problème de signification physique. On fait une moyenne e0 des élévations de l’eau sur tout un bassin, par exemple la Méditerrannée.

Mathématiquement si e(i) est l’élévation en mm/an mesurée dans la zone i et S(i) la surface de la zone où on a mesuré e(i), calculer e0 c’est calculer la valeur moyenne pondérée suivante:

e0= Somme sur i des e(i) X S(i) / S où S est la surface totale du bassin c’est à dire S= somme sur i des S(i)

Le résultat a la signification physique très simple que si on le multiplie par S il donne la variation (algébrique) par an du volume total de l’eau de la Mediterranée au dessus d’un plan ou géoïde de référence.

Par contre quand on calcule une température moyenne mondiale je suis d’accord que le résultat n’est plus une température au sens thermodynamique. C’est juste une métrique qui vaut ce qu’elle vaut pour suivre l’évolution du climat.

30.  Tsih | 17/09/2015 @ 16:41 Répondre à ce commentaire

jdrien (#26)

Croyez-moi, les gens qui font ces moyennes savent tout de même qu’il faut pondérer sinon cela n’aurait aucun sens comme le démontre bien l’exemple de joletaxi.

31.  Murps | 17/09/2015 @ 16:45 Répondre à ce commentaire

Tsih (#29), oui, c’est ça.
Juste que la loi de composition des vitesses est une addition vectorielle de vitesses, et pas une moyenne.

Au passage, le truc amusant, c’est que la loi de composition des accélérations, établie à partir de celle des vitesses n’est pas du tout intuitive, avec son terme de Coriolis qui vient compliquer le problème.
Moyenner des accélérations serait aussi stupide que de moyenner le pH.

32.  Tsih | 17/09/2015 @ 17:13 Répondre à ce commentaire

Murps (#31)

Oui, en effet.

Parfois en mécanique on fait une moyenne pondérée de vitesses qui fait sens quand on calcule la vitesse du centre de masse d’un ensemble de points matériels, un corps solide par exemple.

Le poids de la vitesse de chaque particule dans ce calcul est la fraction de la masse totale que représente cette particule.

33.  Mr Hulot | 18/09/2015 @ 9:55 Répondre à ce commentaire

Pour sourire un peu, écoutons plutôt les conseils de César (de Pagnol) :
« Quand tu vas commencer à mesurer le fond de la mer, fais bien attention de ne pas trop te pencher, et de ne pas tomber par dessus bord et là où ça sera trop profond, laisse un peu mesurer les autres.
Je le connais, moi, M. Marius ; quand il avait quatre ans, un jour que je l’avais mené à la pêche sur la barquette de Panisse, il se penche pour regarder sa ligne et pouf un homme à la mer !
C’est vrai qu’à ce moment-là, il avait la tête plus lourde que le derrière, et que depuis ça s’est arrangé.  »

😉

34.  Tsih | 18/09/2015 @ 10:18 Répondre à ce commentaire

Mr. Hulot (#33)

Oui, dit avé l’accent c’est toujours aussi sublime !

Mais ceci dit, faut pas fâcher la Marine Française parce que sinon

« Vous savez ce qu’elle vous dit la Marine Française… »

35.  pastilleverte | 18/09/2015 @ 11:47 Répondre à ce commentaire

Mr Hulot (#33),
Té elle est bien bonne celle-là !
Merci Nicolas smile

36.  Mr Hulot | 18/09/2015 @ 14:30 Répondre à ce commentaire

pastilleverte (#35),
Nicolas…. Grrrrrrrrrr
laugh

37.  jdrien | 18/09/2015 @ 15:02 Répondre à ce commentaire

petite remarque en passant, pour que les émoticônes marchent, il me semble qu’il faut qu’ils soient précédés d’un espace: exemple:
sans espacesmile
avec espace smile

38.  de Rouvex | 18/09/2015 @ 23:25 Répondre à ce commentaire

jdrien (#37), bien sûr, ça fonctionne comme un bloc (pas un black bloc…)

39.  Phil Philippe | 29/09/2015 @ 12:11 Répondre à ce commentaire

Cet article est vraiment un ramassis de portnawak et d’ignorance crasse. Je suggère que l’auteur le soumette à publication dans une revue scientifique, il ne fera pas un plis. Deux exemples:

– §5: « Avec une marge d’erreur des mesures de 3,4 cm, comment peut-on évaluer une augmentation du niveau de la mer au millimètre près ? ». En faisant des moyennes, mon bon !!
L’erreur de 3,4cm est celle d’une mesure individuelle. Si on fait la moyenne de 500000 mesures collectées pendant 10 jours sur tout le globe, quelle est l’erreur sur cette moyenne ? Il doit bien y avoir un mathématicien dans le coin qui puisse répondre à cette question, non ?

– Même § un peu plus haut:
« si d’importants progrès dans le contrôle de l’orbite ont été réalisés depuis les premières missions satellitaires, la marge d’erreur du (sic) à la variabilité océanique n’a pas été réduite (10 cm) ». N’importe quoi.
La variabilité océanique n’est pas une erreur, c’est le signal qu’on cherche à observer. Cette figure montre juste que le bruit de mesure (au moins la composante due à l’erreur d’orbite) est inférieur à la variance du signal. Je souhaite bon courage à M. Grandperrin s’il veut réduire la variance du signal: en mettant un couvercle ?

Deux exemples qui discréditent, mais alors complètement, l’auteur de ce torchon.
Ave

40.  Nicias | 29/09/2015 @ 12:33 Répondre à ce commentaire

Phil Philippe (#39),

Si on fait la moyenne de 500000 mesures collectées pendant 10 jours sur tout le globe, quelle est l’erreur sur cette moyenne ? Il doit bien y avoir un mathématicien dans le coin qui puisse répondre à cette question, non ?

Il ne suffit pas d’être mathématicien; Ce que vous pouvez faire dépend de la nature des erreurs. Si par exemple vous vous êtes planté dans le calcul de la dérive orbitale du satellite, vous pouvez moyenner tant que vous voulez, cela ne changera rien.
Vous faites une hypothèse sur la distribution des erreurs mais vous ne la justifiez pas.

41.  Phil Philippe | 29/09/2015 @ 14:53 Répondre à ce commentaire

Mauvaise pioche. L’orbite est contrainte par trois systèmes indépendants (Doris, GPS, Laser). Toute dérive d’un des systèmes serait observé par les autres. Sa structure d’erreur est la mieux connue.

Lisez la littérature…

« Il ne suffit pas d’être mathématicien »: transmis à Oncle Ben.

Ave

42.  Bob | 29/09/2015 @ 15:16 Répondre à ce commentaire

Nicias (#40),
Exact.
Si les erreurs sont sympathiquement aléatoires, le rapport signal sur bruit progresse en racine du nombre d'échantillons.
Mais il n'en est évidemment rien pour les erreurs systématiques qui sont pour la plupart inconnues. Mais on peut toujours rêver…

Sans compter que la hausse du niveau des mers est fortement hétérogène…

43.  USBEK | 29/09/2015 @ 15:19 Répondre à ce commentaire

Phil Philippe (#39),
Votre ton haineux vous discrédite en tout état de cause !

44.  Phil Philippe | 29/09/2015 @ 15:32 Répondre à ce commentaire

USBEK: et écrire en substance que tous les gens qui font du niveau de la mer sont des escrocs qui font « « d’intenses » retraitements des données brutes », avec des arguments dont tous, je dis bien tous, sont des mensonges ou des erreurs manifestes, c’est pas haineux ?

Nicias: Binhouimais, une erreur systématique, elle varie pas (Lapalice) …

45.  Phil Philippe | 29/09/2015 @ 15:45 Répondre à ce commentaire

Nicias: « Sans compter que la hausse du niveau des mers est fortement hétérogène »

Attention, vous filez un mauvais coton, en langage climato-sceptique, il faut dire « la soi-disant hausse du niveau des mers »…

46.  jdrien | 29/09/2015 @ 16:40 Répondre à ce commentaire

Phil Philippe (#45), apprenez d'abord le bon usage de "soi-disant", je vous laisse chercher (méthode [mot interdit, contournement de la modération automatique interdit. Nicias])

47.  Nicias | 29/09/2015 @ 16:41 Répondre à ce commentaire

Phil Philippe (#41),

L’orbite est contrainte par trois systèmes indépendants (Doris, GPS, Laser).

Cela n’élimine pas de potentielles erreurs systématique. Vous pouvez juste être plus confiant que si vous n’aviez qu’un système.
Ces systèmes ne sont pas complètement indépendants.

Phil Philippe (#44),

une erreur systématique, elle varie pas (Lapalice)

Vous feriez mieux de citer le VIM, plutôt que de vous référer à La Palice, cela évite de dire des bêtises.
Et on voit pas ou vous voulez en venir, qu’est ce que cela change qu’une erreur systématique soit constante ou non ?

Phil Philippe (#45),

Nicias: “Sans compter que la hausse du niveau des mers est fortement hétérogène”

Merci d’éviter de m’attribuer des phrases que je n’ai pas écrites.

Merci aussi d’éviter de traiter votre interlocuteur de menteur. Contentez vous de dire qu’il fait des erreurs, pas besoin d’inventer que ce serait intentionnel.

48.  Nicias | 29/09/2015 @ 16:44 Répondre à ce commentaire

Bob (#42),

Si les erreurs sont sympathiquement aléatoires

Oui, c’est un cas particulier. PP pense lui naïvement qu’on peut faire comme si toutes les erreurs étaient aléatoires.

49.  USBEK | 29/09/2015 @ 16:46 Répondre à ce commentaire

Phil Philippe (#45),
Je viens de corriger une erreur typographique que je vous remercie de m’avoir signalée, La dernière phrase était en effet tronquée (la partie en gras ci-dessous).
J’ai donc écrit :

Selon la NASA, c’est en moyennant les quelques centaines de milliers de mesures collectées pendant le temps d’un cycle (10 jours) que le niveau moyen de la mer peut être mesurée avec une précision de quelques millimètres. »

En fait c’est la traduction (je pense assez fidèle) d’une assertion de la Nasa :

By averaging the few-hundred thousand measurements collected by the satellite in the time it takes to cover the global oceans (10 days), global mean sea level can be determined with a precision of several millimeters »

Je citais pourtant mes sources :
http://sealevel.jpl.nasa.gov/technology/

Je ne vois pas matière à me faire insulter.

50.  Bob | 29/09/2015 @ 16:55 Répondre à ce commentaire

Nicias (#48),

PP pense lui naïvement qu’on peut faire comme si toutes les erreurs étaient aléatoires.

Oui, c’est ce qu’on fait quand on ne sait pas faire autrement faute d’information. Cela s’apparente à la recherche des clefs perdues au pied d’un réverbère parce que c’est là qu’il y a de la lumière.
Très fréquent en climatologie. Beaucoup moins dans les sciences dures ou ce genre de comportement n’est pas toléré.