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La crosse de hockey (courbe de Mann) est cassée
date 20 mai 2010
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La crosse de hockey est-elle rompue ?

Que sait-on des variations de température sur le dernier millénaire.

L’argument des sceptiques...

“En 2003, le Pr McKitrick, en collaboration avec un ingénieur Canadien, Steve McIntyre, en tentant de reproduire la crosse de hockey, l’ont démystifiée et l’ont qualifiée de non-sens statistique. Ils ont révélé comment cette courbe a été déduite d’une ‘série d’erreurs, de troncatures injustifiées ou d’extrapolations abusives des sources d’information, de données obsolètes, d’utilisation incorrecte de calculs en composantes principales, d’erreurs de localisation géographique, et d’autres manquements sérieux’, affectant substantiellement l’indice de température“.(John McLaughlin)

Ce que dit la science...

Depuis la publication de l’article dit de la "crosse de hockey" par Mann (1999), un certain nombre d’analyses ont été publiées, utilisant des proxies, issus de différentes sources d’information, incluant les coraux, les stalagmites, les cernes d’arbre, les forages et les carottes de glace. Elles confirment toutes les conclusions de Mann (1999) : le XXème siècle est le siècle le plus chaud du dernier millénaire, et un réchauffement particulièrement marqué se produit à partir de 1920.

La "crosse de hockey" décrit une reconstruction des températures au cours des derniers 1000 à 2000 dernières années, utilisant des cernes d’arbre, des coraux, et d’autres enregistrements considérés comme des "proxies" de la température (Mann 1999). Cette reconstruction montrait que la température moyenne de l’Hémisphère nord s’est refroidie graduellement pendant le dernier millénaire, avant de remonter brutalement au cours du XXème siècle. Le principal résultat de cette "crosse de hockey" est de montrer que les températures des dernières décennies sont les plus chaudes observées lors de ces derniers mille ans.

Figure 1 : Changements de température pour l’Hémisphère nord estimées à partir des enregistrements de divers proxies, en bleu (Mann 1999). Les mesures de la période instrumentale sont en rouge. A noter, l’incertitude associée(zone grisée), qui augmente à mesure que l’on remonte dans le temps.

Une critique de l’article dit de la "crosse de hockey" a été publiée en 2004 (McIntyre 2004), affirmant que la forme caractéristique était inévitable étant donnée la méthode statistique utilisée (analyse en composantes principales). Une autre critique portait sur l’utilisation, pour le XVème siècle, d’un proxy basé sur un pin "bristlecone". La conclusion était que la forme caractéristique en "crosse de hockey" n’était pas statistiquement significative. Une expertise indépendante du papier de Mann a été menée par le National Center for Atmospheric Research (Wahl 2007). Des reconstructions de températures ont été faites, en utilisant diverses méthodes statistiques (avec ou sans composantes principales), qui montrent que les solutions divergent légèrement pour le début du XVème siècle. Mais elles confirment le résultat principal de Mann - à savoir que le réchauffement récent et les températures des dernières décennies sont sans précédent sur les derniers 600 ans au moins.

Figure 2 : Courbe originale de Mann (1999, bleu) comparée à la reconstruction de Wahl and Amman (rouge). Les températures de la période instrumentale sont en noir (Wahl 2007).

Alors que beaucoup continuent à faire une fixation sur la courbe de Mann basée sur des proxies, la paléoclimatologie a continue de progresser. Depuis 1999, il y a eu beaucoup de tentatives de reconstruction indépendantes des températures du passé, utilisant une variété de proxies et nombre de méthodes statistiques différentes. Toutes concluent invariablement que les dernières décennies sont les plus chaudes des cinq derniers siècles, si ce n’est des deux derniers millénaires lorsqu’elles remontent jusque là. Au-delà de l’étude des cernes d’arbres (dendrochronologie), examinons quelques autres proxies sont utilisés pour faire de telles reconstructions.

Les variations de température en surface se propagent sous terre, vers le bas, sous forme d’"ondes thermiques", qui viennent rafraichir ou réchauffer les roches souterraines. Pour reconstituer ces changements, les mesures de température de plus de 350 forages, en Amérique du nord, en Europe, en Afrique du sud et en Australie peuvent être utilisées (Huang 2000). Les reconstructions basées sur ces données de forages ont une résolution temporelle limitée, ne peuvent pas reproduire des variations rapides de température, et donc ne peuvent donner que des tendances séculaires. Elles montrent que le XXème siècle est le plus chaud des cinq derniers, et que le réchauffement est le plus rapide observé sur cette période.

Figure 3 : variations de température globale moyenne en surface au cours des cinq derniers siècles reconstituées à partir des données de forage (ligne rouge épaisse). L’ombrage représente l’incertitude associée. La courbe bleue est une moyenne glissante sur cinq ans des données de température de l’air en surface HadCRUT (Huang 2000).

Les stalagmites (ou spéléothèmes) sont des concrétions formées par l’eau circulant dans les galeries et grottes souterraines. Comme elles présentent une striation annuelle, l’épaisseur des chacune des couches annuelles peut être utilisée comme un proxy climatique. Sur la figure 4, une reconstruction des températures de l’Hémisphère nord à partir de stalagmites montre que, alors que l’incertitude associée (zone grisée) est significative, la température de la fin du XXème siècle est au dessus du maximum estimé pour les 500 dernières années (Smith 2006).

Figure 4 : reconstructions, à partir de spéléothèmes, des températures annuelles de l’Hémisphère nord ; la zone grisée montre l’erreur associée (deux déviations standards), (Smith 2006).

Les enregistrements historiques de l’extension des glaciers de montagne peut également être utilisée comme un proxy de température. Logiquement, plus on remonte dans le temps, plus le nombre des glaciers régulièrement surveillés diminue, et donc l’incertitude associée aux températures reconstituées augment. Mais néanmoins, là encore, les températures des décennies récentes sortent des barres d’erreur associées aux reconstructions sur les derniers 400 ans (figure 5, Oerlemans 2005).

Figure 5 : température moyenne globale calculée à partir des données de glaciers. Les barres rouges verticales représentent les barres d’erreur.

Bien sûr, tous ces exemples de reconstructions ne remontent qu’à environ cinq siècles - ce qui ne permet pas de couvrir la période de l’optimum climatique médiéval (ajouter lien). Lorsque l’on combine l’ensemble de ces proxies, comprenant les carottes de glaces, les coraux, les sédiments lacustres, les glaciers, les forages et les stalagmites, il est possible de reconstruire les variations de températures de l’Hémisphère nord sans tenir compte des cernes d’arbres, qui permettent de remonter à environ 1300 ans avant notre période (Mann 2008). Et le résultat de tout cela, c’est que les température des dernières décennies sont plus chaudes que le maximum estimé des températures (même en tenant compte des incertitudes) des derniers 400 ans. Si l’on inclut les données de cernes d’arbres, alors le résultat est le même, mais pour les 1300 dernières années.

Figure 6 : Composite des reconstructions de températures de l’Hémisphère nord, sur continents, et océan plus continent, avec les intervalles de confiance à 95% associés. Les reconstructions sur l’Hémisphère nord publiées antérieurement sont montrées également (Mann 2008).

La paléoclimatologie s’appuie donc sur un spectre large de proxies et méthodologies pour reconstruire les températures du passé. Cela permet de confirmer, de manière indépendante, le résultat principal de l’article dit de la "crosse de hockey" : les températures des dernières décennies sont les plus chaudes des 1300 dernières années.

Pour aller plus loin

- Une compilation des divers proxies faite par Académie Nationale des Sciences est disponible en ligne (Reconstructions de températures de surface pour les deux dernies millénaires).
- Tamino tient un blog intéressant (Not Alike) où il compare la reconstruction de Moberg (une des plus récentes reconstructions analogues à celle de la "crosse de hockey", montrant distinctement l’Optimum Médiéval et le Petit Age de Glace) aux tendances de température modernes. Il trouve une température annuelle maximale 0.53°C plus chaude que le maximum des températures de l’Optimum Médiéval, et une vitesse de réchauffement 64% plus grande que le taux de réchauffement le plus rapide observé au Moyen Age.
- AlexLockwood.net a écrit une synthèse intéressante de la controverse autour de la "crosse de hockey", insistant sur le rôle des média et du public et montrant comment la "crosse de hockey" a été présentée abusivement comme emblématique de la science du réchauffement climatique.
- Le réseau de Paléoclimatologie de la NOAA diffuse en téléchargement des données paléo incluant 92 enregistrements de température à haute résolution sur les deux derniers millénaires.