Le réchauffement climatique

[bbes]

Salut/

Du factuel aux incertitudes, je vous propose ici un fil plus direct sur la question climatique.

Aperçu global:

- Vapeur d'eau:

Aujourd'hui, intéressons-nous à ce paramètre,

Voici l'état du réchauffement climatique, avec un des nombreux outils qui permettent d'en rendre compte, l'évolution de la vapeur d'eau en quantitatif sur la colonne. C'est de mon point de vue un des visuels les plus irréfutables qui soit.

Bien qu'à l'échelle du climat, les relevés satellites datent de hier soir, on a néanmoins des séries qui s'inscrivent dans une durée qui répond à la rigueur de la durée minimale pour le qualificatif climat, soit >=30 ans.

Les données présentées sur ce graphique sont issues de relevés bruts en provenance de satellites de la nasa, puis traitées par la base du RSS (Remote Sensing Systems). J'essaie au final de tenir à jour un graph en y incorporant les données nouvelles ou les corrections de biais d'étalonnage (devenus non-visibles à l'œil nu) 1 à 2 fois/an.

J'ai retenu les 2 plages pour lisser et éventuellement calculer la corrélation entre les régions tropicales, et les latitudes moyennes/hautes. Tout simplement parce qu'aucune littérature ne réfute pour le moment que l'écart de pente entre les 2 zones, ne puisse pas à un moment, montrer une décorrélation.

En revanche le trend en jaune, est basé sur les relevés en zone tropicale, tout simplement car une grosse part de la distribution planétaire provient de ces zones.
Dernier truc, en dehors du bruit habituel, on note quelques pics plus importants ponctuels. Des artefacts qui correspondent tout simplement à la respiration de l'ENSO, qui s'exprime au travers des évènements niño/niña :

[bbes]

Saluton!

-Réseau de stations:

On poursuit avec cette fois le réseau de mesures au sol (à 2m sous abri ventilé).
Les stations météorologiques dispersées sur la surface continentale bénéficient d'un historique sur de nombreuses décennies, certaines d'entre-elles dépassent d'ailleurs le relevé séculaire.

Les données ne sont pas validées en valeur brute, mais doivent subir une authentification pour être intégrées à la base qui sert ensuite de support d'analyse à l'évolution climatique.

Autre contrainte, la répartition géographique des stations, un algorithme ne remplace que difficilement des zones vierges de stations, c'est pourquoi l'évaluation de la répartition à toute son importance.

Aussi, une station qui donne des données fausses n'est pas forcément jetée d'emblée à la poubelle, si elle surchauffe en médiane de 0.1°C, c'est plutôt facile à corriger par unité de temps d'intervalle, si c'est en moyenne alors il faudra déjà s'assurer plus finement de la dispersion des relevés.

Le cas le plus compliqué à gérer sur ce réseau est celui où la station relève correctement la T°C, mais a vu son environnement être modifié au fil des décennies. Exemple l'urbanisation galopante, avec l'effet îlot de chaleur urbain, ce qui nous fait alors entrer dans un microclimat, rendant ainsi caduque l'étude de la série de relevés sur une longue période.

Bon si c'est visible à l'œil nu, on jette, donc pas de souci, mais le plus souvent il va falloir utiliser une voire plusieurs méthodes statistique pour trahir une rupture de pente.

Ainsi, les stations sont catégorisées par 'classe' de fiabilité justement.  Ainsi en fonction du travail empirique souhaité, on utilisera plus ou moins de stations.

En résumé, on a ceci:*





Les relevés une fois validés sont publiés en open access en.txt , ce qui permet à n'importe quel intéressé de l'importer en sql par par exemple pour y exploiter telle ou telle requête.

Relevés (lien, connexion requise)

Liste_stations (lien, connexion requise)

Côté résultat:



* Il s'agit ici de la base de travail du GISS (NASA), nous verrons qu'il en existe d'autres.

[bbes]

Salutations!

-La modélisation déterministe

Comme nous venons de le voir, le réseau de stations au sol est certes efficace, mais bien trop restreint géographiquement pour espérer en tirer une température moyenne planétaire avec une estimation qui a du sens.

Alors comment fait-on?

Et bien on modélise les zones vierges de relevés, pour attribuer à chacune d'entre-elles une température, avant d'en faire la moyenne.

C'est bien entendu complexe, on se contente pas d'une extension géographique obtenue par régression linéaire à partir des relevés physique (les stations).

Non, on utilise la dynamique atmosphérique à partir des équations qui décrivent l'interaction du couple océan/atmosphère.
La même modélisation, bien qu'à différentes échelles/niveau de détail, qui permet en bout de chaîne de faire de la prévision météo sur pictogramme à la télévision.

Il suffit de retenir un exemple, pour prévoir qu'il pleuve à telle heure sur cette région, il faut approcher le battement d'aile de chaque papillon à très grande échelle (dite supra-synoptique). Tout se tient, c'est le principe de l'interaction dynamique; et en ce sens la modélisation à su s'affranchir du problème de l'œuf ou de la poule. Nous verrons plus loin que cela n'est pas toujours vrai.

C'est ainsi que pour construire une température moyenne, on va obtenir des données, qui, traduites sur une carte donne ce genre d'approche:

L'exemple ici, concerne la température d'aujourd'hui, on a beau être en temps réel, il s'agit bien d'une modélisation. Là cette carte présente l'anomalie de la température par rapport à sa moyenne fixe, bornée 1979/2000.
Lien (connexion requise)

[bbes]

Hallo',

-La SST (sea surface température)

Autre indicateur simple et efficace, la sst, en particulier son anomalie qui permet d'établir un visuel rapide.
Il s'agit donc dans notre sujet en tout cas, d'obtenir une moyenne de la température des océans, sourcée en tout point du globe de dispersion homogène, pour faire ressortir une évolution temporelle.

On obtient une grande partie des données de la même manière que pour la T°C 2m, par la modélisation à partir des équations qui décrivent la dynamique. On charge ainsi les variables avec les données d'observations réelles.

A l'image des autres paramètres, plusieurs centres effectuent leurs analyses afin de garantir un cadre robuste dans l'exactitude de l'intervalle d'estimation.

Il me semble que la référence reste tout de même celle-ci (connexion requise).

Là aussi, beaucoup de bruit, qui devient faible quand on s'intéresse au signal basse fréquence (>= cinquantennale).

Exemple sur un mois:
Lien (connexion requise)


Série chronologique:
Lien (connexion requise)

[bbes]

Mirëdita',

-Température par satellite

Le potentiel est considérable avec ce type de mesure, avec comme argument phare, la couverture spatio-temporelle qui permet de mailler efficacement la surface de la planète.

L'exigence technique est importante puisqu'on entre dans un domaine de pointe, déjà de la conception au lancement du satellite, avant son placement en orbite, puis enfin ses mesures, et l'étalonnage pointu qui les accompagne.

Les instruments de mesure embarqués ne relèvent pas la température comme un thermomètre, mais mesurent des longueurs d'onde réémises.
Puis ces données sont convertis par des algorithmes complexes qui ont accouché dans la douleur, et continuent d'être perfectibles, donc améliorés.

En fait le relevé ne se fait pas sur sur un plan horizontal fixe comme une température à 2 m relevée par une station au sol.
Il est réalisé sur une épaisseur de l'atmosphère compartimentée par canaux pour obtenir des suivis, à l'intérieur du compartiment on applique un coefficient qui augmente crescendo à mesure que l'on se rapproche du centre de la couche ciblée.

Exemple l'épaisseur du canal TLT(basse troposphère) va être celui qui va permettre de s'approcher le plus des relevés établis par les stations terrestres.

Au final, on se retrouve aujourd'hui avec 2 bases actuellement en service, UAH, et RSS.
Et c'est là qu'il devient important d'avoir une petite idée de la manière dont les relevés sont établis, nombre de "critiques" se sont engouffrés dans la brèche.

Voyez plutôt ce graphique:
(que je n'ai pas fais moi-même, tiré de l'interface de sélection du site mohyu )


Point besoin d'un long commentaire pour constater cette superposition qui rend les relevés bien différents entre les 2 équipes, alors qu'on suit la même "respiration atmosphérique" à l'œil nu. (rigoureusement faux, puisqu'on note qu'avec la régression, les 2 droites ne sont pas parallèles)

Il existe d'autres raisons techniques, plus pointues qui explique cette différence (biais, méthode d'extrapolation, sacrifice de données etc...).
La bataille entre ces 2 instituts est tout à fait utile, saine, et permet à la science d'avancée plutôt sereinement dans ce domaine.

liens:
Base RSS
Base UAH

[Bulle]

Tes explications sont vraiment intéressantes, montre à quel point cela peut être complexe et effectivement souligne l'avantage de la recherche scientifique dont le rôle est de progresser à partir d'erreurs. Une erreur (un biais etc...) devient au bout du compte une source de découverte

[bbes]

Goeiedag',

Merci Bulle, rien à ajouter à ta remarque :)

-Bilan des observations directes

Malgré l'utilisation parfois poussée d'algorithmes pour convertir des données brutes en données interprétables, nous avons vu jusqu'à présent les principaux canaux utilisés pour rendre compte de l'évolution de la température.

Au niveau de la surface océanique, de la surface terrestre, ou par épaisseur de couches atmosphériques, ces mesures permettent de quantifier mais aussi de qualifier, avec une fiabilité robuste l'évolution du climat.
Le résultat donnant lieu à une approximation balisée et communément admise par la communauté scientifique.

Un consensus au niveau scientifique (ce ne sont pas ici que sont les divergences) qui permet une communication large, utilisant différents supports en fonction du public ciblé.

C'est un point essentiel trop souvent négligé par la communauté scientifique, qui passe alors le témoin à une sphère de personnes qui maîtrisent plus ou moins bien le sujet pour le moins.... Les choses ont, et on ne s'en plaindra pas, tendance à changer, mais ce n'est pas en France que le problème est le plus marqué.

Aparté fait, voyons avant de poursuivre, 2 présentations visuelles qui sont plus éloquentes que de longues séries chiffrées. Il me semble inutile d'y ajouter des commentaires, notons juste la corrélation court terme du volcanisme et de l'enso (niña/niño). Ces illustrations proviennent de l'université Columbia de New York.

[Bulle]

Outch !!! Ca va devenir l'enfer...
Je sais, je ne devrais pas plaisanter là-dessus !

[Nuage]

Merci bbes, pour cette grande initiative, qui je n'en doute pas, à permis de faire avancer les choses et certainement sauver le climat

[Bulle]

Si tu pouvais avoir raison Nuage !!!

[bbes]

Bonjour,

Merci pour ton message Nuage! ça fait plaiz', aucune prétention particulière si ce n'est celle d'un petit partage à mon niveau, et objectivement ça n'a rien de modeste!

[bbes]

Hi',

-La réanalyse

Il serait inopérant d'aller plus loin sans introduire ce qui va suivre par un post qui explique en quoi consiste la réanalyse, pour ensuite en déduire ce qui fait de cette discipline la clef de voûte de la science climatique moderne.

C'est en fait une méthode (un ensemble de méthodes) qui consiste à retravailler les données d'observation pour combler les manquements en vue de l'exercice de prévision numérique.

Exemple :

> On a une station météorologique S aux coordonnées (x;y;z).

> On souhaite utiliser ses relevés pour alimenter un modèle d'équation numérique d'où sortent des cartes de prévisions compréhensibles par n'importe qui, que ce soit en matière météo ou climatique.

>Le modèle a une résolution de 1.3km, c'est à dire que la région sur laquelle il modélise la météorologie est divisée en mailles de 1.3km de côté.

>Pour le calcul numérique la région est donc une composition d'un nombre considérable de petites cases qui font toutes 1.3km de côté.

>Pour le modèle en question, à chaque case sont associées tout un tas de variable, comme celle de la température à 2m. C'est à dire que peu importe où je me situe dans cette case d'1.3km de côté, la température sera considérée égale par le modèle.

> Cela soulève plusieurs problèmes à résoudre, en voici quelques exemples:

      - Notre station (S) est au sein d'une case, qu'en est-il de l'état du champ T°C2m de la rue d'après qui se retrouve dans la maille adjacente, ou du champ d'à côté qui se retrouve comme la quasi totalité des zones, sans relevés?

      - S a une coordonnée verticale z = n (n, altitude exprimée en mètres, plus souvent en dam);
Il est observé que le nombre de cas où la case de 1.3km est sans relief tend vers 0.
La T°C à 2m va donc avoir une forte variabilité au sein d'une même maille juste avec cet effet relief, et il y en a bien d'autres en réalité.
Comment obtenir un lissage qui ne va pas tronquer la finalité, à savoir l'obtention d'une prévision statistiquement significative à échéance démontrée comme maîtrisée par le modèle?

     - Le traitement de données relève que S pourtant parfaitement étalonnée, se retrouve régulièrement en décalage d'une décimale avec le relevé du satellite d'une résolution d'1km. Un satellite héliosynchrone... (défilant) qui passe sur ces coordonnées 2X/jour.
Comment s'assurer de la compatibilité des données lors de l'assimilation des données initiales alimentant le modèle?

     - Si on remonte dans le temps, il arrive fatalement un moment où S n'existe pas encore. Comment estimer ce que S aurait du relever si elle existait déjà?

Voilà donc quelques défis auxquels doit répondre la réanalyse.

Sa fonction est donc la reconstruction des données , afin d'obtenir un ensemble cohérent.

La physique étant un vaste système dynamique, on doit retrouver les tenants et les aboutissants de la distribution à la surface de la planète en tout point et à tout moment.

C'est ainsi grâce à la réanalyse qu'on se retrouve avec des cartes qui représentent la situation météo pour une journée précise,  au sein d'une période où il n'y avait ni satellite ni station météo:

On termine avec un exemple pris totalement au pif, on aurait pu prendre n'importe quelle journée.
On a ici une carte qui représente la situation météo du 31 octobre 1836 sur l'hémisphère nord, au géopotentiel 850 hpa (altitude où la pression est de 850hpa, en moyenne 1500m d'altitude) en affichant 2 paramètres qui sont la T°C et le flux:



Sources: data :ncep.
               carte code couleur: meteociel.

[Bulle]

Il y a combien de bases qui effectuent cette correction de données dans le monde ?

[bbes]

Ce n'est pas véritablement une correction, mais une extrapolation des données mesurées pour une plus grande précision dans la couverture spatiale et/ou temporelle de la zone analysée.

Elle peut effectivement mettre alors en évidence des biais, qui nécessiteront alors une correction (ex: agrandissement de l'îlot de chaleur urbain à proximité d'une station pouvant impacter le signal climatique de fond des relevés de la station, par ce bruit haute fréquence d'anomalie chaude qui se superpose)

Je ne saurais pas être exhaustif mais les 2 principaux organismes sont:

> le NCEP (National Centers for Environmental Prediction)
> ECWMF ( European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)

Il existe ensuite de nombreuses autres bases de travail comme MétéoFrance, UKMO (Royaume Uni), la JAXA (Japon) etc qui participent à des programmes de reconstruction, de validation des données.
Sans compter qu'il y a de toute façon quasiment partout un travail de maintenance qui s'assure du bon fonctionnement et de la qualité des relevés.

Par ailleurs, il sort régulièrement des études d'envergures nationales et internationales qui vérifient et améliorent la réanalyse via la recherche et la compréhension des mécanismes physique.
Elles se servent des réseaux disponibles et renvoient, suite à l'étude d'hypothèses portants sur des objets climatiques ciblés, ou sur de nouvelles méthodes statistiques, des suggestions d'améliorations de la couverture et de la qualité des données.
Ainsi va la science.

La réanalyse est une branche très large, complexe, un gouffre de données à assimiler et à faire tourner qui doit attendre le qubit avec impatience.

Portrait à peine effleuré, mais on essaiera d'y voir plus clair au fil de l'eau, notamment lorsque l'on zoomera sur les grands acteurs physiques qui impactent la variabilité climatique.

[Bulle]

Tu vois, c'est ce genre de message qui me semble important pour que les gens comprennent, admettent et fassent l'effort d'adapter au minimum leur mode de vie afin de tenter non pas la fin d'une évolution in fine inévitable si j'ai bien compris, mais au moins de limiter le plus possible les dégâts.
Et tordre le cou (à prendre au sens figuré   ) aux climato-sceptiques qui ne sont encore une fois rien d'autre amha que des populistes.

[bbes]

Salam',

-La prévision

Elle vient conclure notre première partie en survol rapide: (observation > modélisation > prévision).

C'est une des principales finalités de l'investissement massif dans les équipements d'observation, et dans le traitement de la data.

Des enjeux humain et matériel colossaux dans absolument tous les pans économiques directement ou pas, puisqu'il s'agit quelque part d'anticiper pour limiter/éviter la perte.

Pour comprendre comment s'organise la prévision, il faut commencer par faire une dissociation entre les modèles de prévision météorologique, et ceux de prévision climatique.

Naturellement, on ne cherche pas à savoir si il fera 35.3°C le 14 juin 2057, mais on souhaite connaître si une tempête risque fortement de nécessité d'importants moyens pour rétablir le plus rapidement le réseau électrique, pendant les fêtes de fin d'année 2020....

La prévision météo s'échelonne de quelques jours à quelques mois.
La prévision climatique, de quelques mois à quelques dizaines d'années en démarche courante. A noter que le lissage est telle qu'en matière de prévision climatique, on préfèrera utiliser le terme de projection climatique.

Et quand on commence à voir un peu comment tout cela fonctionne au moins au sens large, on peut se demander pourquoi on utilise pas le même modèle pour faire la même prévision, quelque soit l'échelle de temps.

2 raisons à cela:

> La puissance de calcul est limitée (même avec les supercalculateurs actuels, il reste impératif de moyenner, de lisser les données utilisées)

> L'effet papillon, les conditions initiales n'étant pas d'une parfaite exactitude, tout comme la modélisation des processus physique qui les utilisent, on note une baisse rapide de la fiabilité.

Un exemple de l'effet papillon ici à l'échelle de la modélisation météo.
Ce diagramme nous présente un choix de tendance pour Paris.

Nul besoin d'être un peu habitué à lire ce genre de figure pour constater que plus on s'écarte de l'instant 0, plus l'incertitude augmente.

Les champs présentés sont composés de la T°C à l'altitude où la pression est de 500 hpa (+/- 5000m), puis de la T°C à l'altitude où la pression est de 850 hpa (+/- 1500m).
La courbe du bas indique les précipitations attendues, tandis que sa forme neigeuse est affichée au-dessus des abscisses.

On notera au passage que sur certains champs, l'incertitude peut-être large dés quelques heures d'échéance (en réalité ici, cela vient du fait que ce type de modélisation n'a pas vocation à prévoir précisément la T°C pour demain matin, mais d'établir une tendance à l'horizon des 10 jours).

[Bulle]

C'est souvent que l'on entend lorsqu'il y a un record de froid en hiver des trucs comme "et on prétend qu'il faut lutter contre le réchauffement climatique". Le problème c'est que c'est dit sans la moindre parcelle d'humour contrairement à ce que l'on pourrait espérer !

[bbes]

Erff tout à fait, un problème en passe d'être résolu...

http://coolwx.com/record/

[bbes]

Me ca’tee',

-Les projections climatiques

Le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat), permet de rendre une synthèse de la recherche à échelle internationale en ce qui concerne le devenir du climat balisé sur une à plusieurs générations.

Devant la variable géopolitique des prochaines décennies, la décision a été prise de présenter plusieurs scénarios.

Ces scénarios s'échelonnent d'une décarbonisation rapide à son inverse, avec comme résultat différents forçages qui s'expriment en w/m², à partir desquels résulte une évolution sensiblement différente de l'évolution de la T°C.

D'un rapport à un autre, les critères de base ne sont pas tout à fait les mêmes, puisque la puissance de calcul se développe, tout comme les connaissances du système climatique. Finalement c'est le degré de précision qui s'améliore.
Qui dit plus grande précision, dit moins de lissage, avec un déterminisme d'autant plus efficace si il est appuyé par une approche empirique, en se basant sur un ensemble de projets au travail indépendant.

Et c'est précisément le fonctionnement des différents modèles qui viennent alimenter la synthèse rédigée par le GIEC.

En illustration, on note ces évolutions à partir des bases choisies entre 2 rapports: (Météo France)


Le GIEC ayant pour principale cible les décideurs politiques, on en restera là sauf si échanges , et on partira plutôt du WCRP (World Climate Research Programme) pour passer en revue les différentes projections et leurs évolutions.

Pour le moment, le courant en dents de scie avec la tempête Bella joue magnifiquement <3 avec mes nerfs lol!

[Bulle]

Ben dis donc on n'est pas rendus, d'autant que c'est tout de même le cercle vicieux : les incendies de forêts liés à la sécheresse (je ne parle même pas de ceux volontaires des abrutis qui soutiennent la politique de Bolsonaro !) augmentent le problème...

[bbes]

Lol le problème de voter pour en étant contre.

https://up-magazine.info/planete/ressources-naturelles/34010-ces-banques-francaises-qui-financent-la-destruction-des-forets-mondiales/?login=true

Article orienté qui ne nous donnera pas d'information pertinente sur la nature de l'iceberg mais un regard à mettre également dans la balance.

[Bulle]

Super je n'ai pas d'argent chez eux ...

Cela étant il y a l'autre version : ou au moins une mise au point sur ce qui leur est reproché ICI...

[bbes]

Et oui/ Après on ne va pas faire un concours de +/- comme là / d'autant qu'on est dans le domaine de l'opacité. On pourra en tout cas considérer qu'il y a malheureusement matière à réfuter.

Perso je bosse pour un groupe qui vend du glyphosate, qui sert de banque, achète des usines, et qui est leader dans une filière bio...

[Bulle]

Le problème ce sont les conséquences. Je ne dis pas qu'il ne faut pas dénoncer, je dis juste qu'à mon grand étonnement j'entends souvent des réflexions comme : "ah et bien pourquoi moi à mon niveau je devrais faire un effort en revoyant ma manière de consommer (par exemple) puisque les banques vont annuler mes efforts ".

[bbes]

Ouai, j'avoue que je patauge complètement sur ce sujet, je ne suis pas sûr que mettre une brique dans la chasse d'eau change grand chose à l'affaire. Reste la facture de toute façon, crédit conso plus simple avec une bonne gestion courante.

Si la somme des bonnes manières sauve la montée des eaux d'un mm tous les 10 ans, on bricole.
Si on ajoute à ça, l'hypothèse de l'effet béa de conscience  alors l'impulsion qu'elle cherche à équilibrer peut engendrer du +2mm/10ans.
Chiffres au pif.

En mode bad visu, même pas sûr qu'on puisse se réfugier sur du "c'est mieux que rien" "c'est le geste qui compte"... etc

Et ça vient s'opposer au mode nice,  avec une autre facette qui se défend. Ca contribue à la prise de conscience de l'environnement créant un levier moins monnayé à la base, plus idéologique, capable de venir interférer dans l'hyperconsommation.

Donc bon à la limite, même sans être capable de définir un curseur, on peut se dire que si le premier entraîne le second, alors on est sur du bricolage industriel cette fois, qui reste insuffisant, tout en donnant un peu plus de temps adaptatif, que ce soit en politique, en recherche etc, pour limiter davantage le dommage direct et indirect imputable au rc.

Se dire qu'il faut mieux une fuite en avant avec un sav, qu'une fuite sans concession, ou une coupure d'eau par résistance populiste.

Pas simple./