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Je remet ici des posts tout à fait respectables de paix sur le sujet.
Tout le monde s'imagine que lorsque le climat se réchauffe, il devrait y a voir de plus en plus de records chauds, et de moins en moins de records froids. Et bien, rien n'est plus faux. On peut très bien avoir un réchauffement avec une augmentation du nombre de record de froid. Cela peut sembler complétement aberrant, mais c'est ainsi. C'est la magie de l'utilisation des records. C'est pourquoi il faut manipuler ces notions avec prudences. Et c’est pourquoi cela n’est pas fait, cela permet des affirmations péremptoires faciles sur le fait que le climat se refroidit...
Nous allons éviter les grands développements mathématiques. J'illustrerais simplement avec des simulations. Vaillamment, Excel a calculé des séries avec les paramètres dont il était gavé, et nous allons les regarder. Ce sera donc bien purement illustratif, si quelqu'un trouve que ce n'est pas satisfaisant il peut se prendre un bon bouquin de stat's et aller dormir avec ^^ Je ne suis pas là pour démontrer quoique ce soit, juste montrer de manière simple et pratique là où il peut y avoir des écueils à éviter.
Chaque série suivra un cycle de 365 unités. Une année quoi
mais cela reste des exemples totalement arbitraires. À chaque fin de cycle, le nombre de nouveau record est décompté. Pour le premier cycle, aucun décompte n'est fait vu que toutes les valeurs sont des records plus et moins.
Commençons donc par ce que nous pouvons appeler de manière totalement non reconnu l'effet rebond. La série se réchauffe progressivement avec, sa variabilité augmente aussi un peu avec le temps. Et là, paf la dernière année est plus fraîche :
La tendance est bien à la hausse, de manière évidente. La série se réchauffe un peu plus vite que le signal, mais la différence est faible. Elle est du au fait qu'il y a un bruit rouge plutôt costaud qui est appliqué, avec une variabilité qui augmente dans le temps. L'un dans l'autre cependant, la série reproduit bien la tendance à la hausse du signal. Et là, si on regarde le nombre de records de froid et de chaud par cycle :
Le nombre de record de froid est très faible évidement. Par contre sur le tout dernier cycle, nous avons 4 records négatifs, et 3 records positifs. Fin du réchauffement, début du retour des mammouths, voire retour de la Terre boule de neige ? À l'évidence non. Le signal est clairement à la hausse. En fait les 3 cycles précédents ont établis quasiment tout les records positifs. Du coup, le dernier cycle qui arrive derrière, étant un peu plus frais, a plus de mal à faire du record positif. Du coup, le nombre de record chute, et dans ce contexte les records froids ont plus de place. L'ensemble des possibles a en fait été brutalement élargie vers le haut, et si le cycle suivant marque un peu le pas il ne peux plus atteindre de record. C'est sans doute ce qui s'est passé en partie aux USA. Après une année 2012 qui planait à 15 000, 2013 derrière s'est retrouvé un peu le bec dans l'eau derrière :
Comme en plus le climat est en train de déraillé, avec des soubresauts de plus en plus violents de la circulation, 2013 a connu aux USA plus de records négatifs que de records positifs. Cette année, c'était en Mars Avril, au moment où l'AO est passé à travers le plancher. La piscine de NAM- issu du SSW a été réactivée par des forçages arctiques notamment, et du coup le printemps en Europe ou en Amérique du Nord n'a pas été des plus doux... Au bilan, il n'y a donc quasiment pas eu de records dans un sens ou l'autre, mais proportionnellement les records de froids ont pu dominer.
Un autre cas, vraiment limite je vous l'accorde :lol:est celui où le climat se réchauffe, avec de plus en plus de records de froid :
En fait la série, par rapport au signal, est totalement écrêté. Ce peut être le cas par exemple dans les régions côtières où la banquise persiste à l'année. Même si les advections douces peuvent être solides en altitude, les températures sont plaqués à 0 de force par la glace. C'est par exemple le cas pour Ostrov Kotel'nij (ici Juillet 2004) :
L'année 2004 peut sembler fraîche, mais en fait c'est juste que la norme est recalculée, et le réchauffement là bas est tellement édifiant que même une année normale d'il y a 10 ans parait être au fond du trou. La banquise avait une extension un peu près "normale", pour la dernière fois dans le coin là et donc l'air froid était conservé en basses couches.
Du coup, si la variabilité du climat augmente, on peut avoir de plus en plus de records négatifs. Les températures montent en moyenne mais ne peuvent pas passer à travers le plafond, par contre il n'y a pas de plancher :
Ce n'est pas très net, mais il y a bien une légère domination des records négatifs. Cet exemple est certes un peu capilo-tracté pour le coup :Pmais faut vraiment se méfier de cette idée foireuse qui veut qu'il y ai toujours plus de records positifs dans un climat qui se réchauffe. C'est tout sauf exact.
De plus, tout ces graphiques montrent que le nombre de records diminuent avec le temps. C'est en effet logique. La première mesure est de facto un record positif et un record négatif. La deuxième mesure a une chance sur deux d'être au dessus ou en dessous. La troisième mesure elle aura une chance sur trois ( 33% ) d'être en plein milieu des deux premières. La quatrième a une chance sur deux d'être en plein milieu ( 50% ). La cinquième a trois chances sur cinq ( 60% ). Et caetera... C'est de la pure logique, plus on a données. Étant donnée qu'il ne peut y avoir au mieux que 365 records quotidiens par an, on aura proportionnellement bien plus de record dans une série de 3 650 données que dans une série de 36 500 données... Dans le premier cas, 10% des valeurs sont des records, dans le deuxième cas seulement 1%. Il est donc normal qu'avec le temps, en augmentant la taille de l'échantillon, il y ai de moins en moins de records.
L'autre point, c'est que plus la variabilité augmente, moins il y a de records dans une série. C'est pareil cela peut sembler complétement contre intuitif de prime abord mais c'est tout à fait logique. Si la série augmente gentiment et linéairement, chaque nouvelle donnée sera un record. Si la série fait des hauts et des bas gigantesques, il y a peu de chance qu'une nouvelle valeur soit un record.
Sur une série avec une faible variabilité :
Et une avec une forte variabilité :
La différence est évidente. Le phénomène de diminution du nombre de record est presque complétement masqué dans une série avec une faible variabilité. Il faut donc se garder de toute interprétation excessive au sujet des records. Il est très facile de se perdre en chemin.
Pour étayer un peu avec de la littérature :
http://www.pik-potsdam.de/~stefan/Publications/Nature/rahmstorf_coumou_2011.pdf
Rahmstorf, S., & Coumou, D. (2011). Increase of extreme events in a warming world. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(44), 17905-17909.
R. et C. prennent bien soin notamment de tenir compte de cet effet de décroissance du nombre des records :
avant de conclure que la canicule de 2010 n'est pas tout à fait que naturel. La courbe en bleu est la loi théorique 1/n. La première donnée est un record chaud, probabilité 1/1. La deuxième, record chaud avec une probabilité 1/2 (et donc probabilité de record froid de 1/2). La troisième, probabilité de 1/3 d'un record chaud (et de 1/3 pour un record froid, et de 1/3 pour pas de record). La quatrième, probabilité de 1/4 (et 1/4 pour le record, et 1/2 pour pas de record). Et... C'est de là que vient la loi 1/n. On voit que la courbe rouge diverge sévère dans les années récentes. Certains négateurs sont prompt à dire qu'il y a moins de records que dans les années 30, ce qui est tout à fait vrai. Mais cela n'implique pas que le climat se refroidit. Il est normal que le nombre de record baisse avec le temps. C'est quand le nombre de record commence à ne vraiment plus coller avec la courbe théorique qu'il peut y avoir implication. En aucun cas simplement en comparant les records des années à maintenant.
De même R. et C. parlent bien de l'importance du ratio entre la tendance et la variabilité :
"Un résultat central est que l'augmentation des extrêmes dépend du rapport entre la tendance climatique et la variabilité à court terme dans les données. Dans les deux cas, cela signifie que dans les données avec une grande variabilité par rapport à la tendance, telles que les données quotidiennes de la station, l'augmentation liée au climat sera relativement faible. Ce résultat théorique explique la conclusion précédente que les données quotidiennes d'une station météo unique ne peuvent pas encore montrer un changement majeur dans les extrêmes de température due au réchauffement climatique (12). Les données où l'écart-type a une valeur similaire à la tendance, telles que les données moyennes mensuelles de la station, le nombre prévu des extrêmes est maintenant plusieurs fois plus grand que dans un climat stable, de sorte que la majorité des records mensuels lors de la vague de chaleur de Moscou doivent être considéré du à la tendance au réchauffement."
C'est aussi la raison pour laquelle les régions tropicales, où la variabilité est très faible, sont plus vulnérable. Le ratio entre la tendance et la variabilité est suffisamment grand pour que d'ici les dizaines à venir des régions entières soient en terrain complétement inconnu. Et comme en plus ce sont des régions pas spécialement riches...
De même l'augmentation de la variabilité est bien observée :
http://www.pnas.org/content/early/2012/07/30/1205276109.full.pdf
Hansen, J., Sato, M., & Ruedy, R. (2012). Perception of climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(37), E2415-E2423.
La distribution des températures glisse vers le chaud, mais aussi s'élargit, ce qui fait que les extrêmes froids ont du mal à refluer. Et comme les extrêmes chauds explosent, le temps "moyen" se fait bouffer :
Nous retrouvons la même idée que celle dont nous tenions commerce pour l'Oscillation Arctique :
http://www.forums.meteobelgium.be/index.php?showtopic=14616&st=60&p=474119&#entry474119
Le climat oscille de plus en plus d'un extrême à l'autre. Et pour un système dynamique, l'une des idées de bases est toujours la même. Quand il commence à osciller de plus ben plus brutalement, cela pue. Et ici, à l'évidence, cela sent franchement le cochon grillé...
D'autre part les records par rapport à une station ne sont pas forcément d'un grand intérêt. Il a par exemple été dit après la canicule de 2003 que les Étés allaient être de plus en plus chaud en Europe. Cela reste vrai, même si dans le 3.5 m² de salade où s'épanouit Caroline (la tortue, pas la demoiselle tongue.gif ) de son jardin il n'a fait à nouveau vraiment chaud qu'en 2006 :
Barriopedro, D., Fischer, E. M., Luterbacher, J., Trigo, R. M., & García-Herrera, R. (2011). The hot summer of 2010: redrawing the temperature record map of Europe. Science, 332(6026), 220-224.
Tout le monde s'imagine que lorsque le climat se réchauffe, il devrait y a voir de plus en plus de records chauds, et de moins en moins de records froids. Et bien, rien n'est plus faux. On peut très bien avoir un réchauffement avec une augmentation du nombre de record de froid. Cela peut sembler complétement aberrant, mais c'est ainsi. C'est la magie de l'utilisation des records. C'est pourquoi il faut manipuler ces notions avec prudences. Et c’est pourquoi cela n’est pas fait, cela permet des affirmations péremptoires faciles sur le fait que le climat se refroidit...
Nous allons éviter les grands développements mathématiques. J'illustrerais simplement avec des simulations. Vaillamment, Excel a calculé des séries avec les paramètres dont il était gavé, et nous allons les regarder. Ce sera donc bien purement illustratif, si quelqu'un trouve que ce n'est pas satisfaisant il peut se prendre un bon bouquin de stat's et aller dormir avec ^^ Je ne suis pas là pour démontrer quoique ce soit, juste montrer de manière simple et pratique là où il peut y avoir des écueils à éviter.
Chaque série suivra un cycle de 365 unités. Une année quoi
mais cela reste des exemples totalement arbitraires. À chaque fin de cycle, le nombre de nouveau record est décompté. Pour le premier cycle, aucun décompte n'est fait vu que toutes les valeurs sont des records plus et moins. Commençons donc par ce que nous pouvons appeler de manière totalement non reconnu l'effet rebond. La série se réchauffe progressivement avec, sa variabilité augmente aussi un peu avec le temps. Et là, paf la dernière année est plus fraîche :
La tendance est bien à la hausse, de manière évidente. La série se réchauffe un peu plus vite que le signal, mais la différence est faible. Elle est du au fait qu'il y a un bruit rouge plutôt costaud qui est appliqué, avec une variabilité qui augmente dans le temps. L'un dans l'autre cependant, la série reproduit bien la tendance à la hausse du signal. Et là, si on regarde le nombre de records de froid et de chaud par cycle :
Le nombre de record de froid est très faible évidement. Par contre sur le tout dernier cycle, nous avons 4 records négatifs, et 3 records positifs. Fin du réchauffement, début du retour des mammouths, voire retour de la Terre boule de neige ? À l'évidence non. Le signal est clairement à la hausse. En fait les 3 cycles précédents ont établis quasiment tout les records positifs. Du coup, le dernier cycle qui arrive derrière, étant un peu plus frais, a plus de mal à faire du record positif. Du coup, le nombre de record chute, et dans ce contexte les records froids ont plus de place. L'ensemble des possibles a en fait été brutalement élargie vers le haut, et si le cycle suivant marque un peu le pas il ne peux plus atteindre de record. C'est sans doute ce qui s'est passé en partie aux USA. Après une année 2012 qui planait à 15 000, 2013 derrière s'est retrouvé un peu le bec dans l'eau derrière :
Comme en plus le climat est en train de déraillé, avec des soubresauts de plus en plus violents de la circulation, 2013 a connu aux USA plus de records négatifs que de records positifs. Cette année, c'était en Mars Avril, au moment où l'AO est passé à travers le plancher. La piscine de NAM- issu du SSW a été réactivée par des forçages arctiques notamment, et du coup le printemps en Europe ou en Amérique du Nord n'a pas été des plus doux... Au bilan, il n'y a donc quasiment pas eu de records dans un sens ou l'autre, mais proportionnellement les records de froids ont pu dominer.
Un autre cas, vraiment limite je vous l'accorde :lol:est celui où le climat se réchauffe, avec de plus en plus de records de froid :
En fait la série, par rapport au signal, est totalement écrêté. Ce peut être le cas par exemple dans les régions côtières où la banquise persiste à l'année. Même si les advections douces peuvent être solides en altitude, les températures sont plaqués à 0 de force par la glace. C'est par exemple le cas pour Ostrov Kotel'nij (ici Juillet 2004) :
L'année 2004 peut sembler fraîche, mais en fait c'est juste que la norme est recalculée, et le réchauffement là bas est tellement édifiant que même une année normale d'il y a 10 ans parait être au fond du trou. La banquise avait une extension un peu près "normale", pour la dernière fois dans le coin là et donc l'air froid était conservé en basses couches.
Du coup, si la variabilité du climat augmente, on peut avoir de plus en plus de records négatifs. Les températures montent en moyenne mais ne peuvent pas passer à travers le plafond, par contre il n'y a pas de plancher :
Ce n'est pas très net, mais il y a bien une légère domination des records négatifs. Cet exemple est certes un peu capilo-tracté pour le coup :Pmais faut vraiment se méfier de cette idée foireuse qui veut qu'il y ai toujours plus de records positifs dans un climat qui se réchauffe. C'est tout sauf exact.
De plus, tout ces graphiques montrent que le nombre de records diminuent avec le temps. C'est en effet logique. La première mesure est de facto un record positif et un record négatif. La deuxième mesure a une chance sur deux d'être au dessus ou en dessous. La troisième mesure elle aura une chance sur trois ( 33% ) d'être en plein milieu des deux premières. La quatrième a une chance sur deux d'être en plein milieu ( 50% ). La cinquième a trois chances sur cinq ( 60% ). Et caetera... C'est de la pure logique, plus on a données. Étant donnée qu'il ne peut y avoir au mieux que 365 records quotidiens par an, on aura proportionnellement bien plus de record dans une série de 3 650 données que dans une série de 36 500 données... Dans le premier cas, 10% des valeurs sont des records, dans le deuxième cas seulement 1%. Il est donc normal qu'avec le temps, en augmentant la taille de l'échantillon, il y ai de moins en moins de records.
L'autre point, c'est que plus la variabilité augmente, moins il y a de records dans une série. C'est pareil cela peut sembler complétement contre intuitif de prime abord mais c'est tout à fait logique. Si la série augmente gentiment et linéairement, chaque nouvelle donnée sera un record. Si la série fait des hauts et des bas gigantesques, il y a peu de chance qu'une nouvelle valeur soit un record.
Sur une série avec une faible variabilité :
Et une avec une forte variabilité :
La différence est évidente. Le phénomène de diminution du nombre de record est presque complétement masqué dans une série avec une faible variabilité. Il faut donc se garder de toute interprétation excessive au sujet des records. Il est très facile de se perdre en chemin.
Pour étayer un peu avec de la littérature :
http://www.pik-potsdam.de/~stefan/Publications/Nature/rahmstorf_coumou_2011.pdf
Rahmstorf, S., & Coumou, D. (2011). Increase of extreme events in a warming world. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(44), 17905-17909.
R. et C. prennent bien soin notamment de tenir compte de cet effet de décroissance du nombre des records :
avant de conclure que la canicule de 2010 n'est pas tout à fait que naturel. La courbe en bleu est la loi théorique 1/n. La première donnée est un record chaud, probabilité 1/1. La deuxième, record chaud avec une probabilité 1/2 (et donc probabilité de record froid de 1/2). La troisième, probabilité de 1/3 d'un record chaud (et de 1/3 pour un record froid, et de 1/3 pour pas de record). La quatrième, probabilité de 1/4 (et 1/4 pour le record, et 1/2 pour pas de record). Et... C'est de là que vient la loi 1/n. On voit que la courbe rouge diverge sévère dans les années récentes. Certains négateurs sont prompt à dire qu'il y a moins de records que dans les années 30, ce qui est tout à fait vrai. Mais cela n'implique pas que le climat se refroidit. Il est normal que le nombre de record baisse avec le temps. C'est quand le nombre de record commence à ne vraiment plus coller avec la courbe théorique qu'il peut y avoir implication. En aucun cas simplement en comparant les records des années à maintenant.
De même R. et C. parlent bien de l'importance du ratio entre la tendance et la variabilité :
A central result is that the increase in extremes depends on the ratio of climate trend to short-term variability in the data. In either case that means that in data with large variability compared to the trend, such as daily station data, the climate-related increase will be relatively small. This theoretical result explains the previous finding that daily data from a single weather station may not yet show a major change in temperature
extremes due to global warming (12). In data where the standard deviation has a similar magnitude as the trend, such as monthly mean station data, the expected number of extremes is now several times larger than that in a stationary climate, so the majority of monthly records like the Moscow heat wave must be considered due to the warming trend.
"Un résultat central est que l'augmentation des extrêmes dépend du rapport entre la tendance climatique et la variabilité à court terme dans les données. Dans les deux cas, cela signifie que dans les données avec une grande variabilité par rapport à la tendance, telles que les données quotidiennes de la station, l'augmentation liée au climat sera relativement faible. Ce résultat théorique explique la conclusion précédente que les données quotidiennes d'une station météo unique ne peuvent pas encore montrer un changement majeur dans les extrêmes de température due au réchauffement climatique (12). Les données où l'écart-type a une valeur similaire à la tendance, telles que les données moyennes mensuelles de la station, le nombre prévu des extrêmes est maintenant plusieurs fois plus grand que dans un climat stable, de sorte que la majorité des records mensuels lors de la vague de chaleur de Moscou doivent être considéré du à la tendance au réchauffement."
C'est aussi la raison pour laquelle les régions tropicales, où la variabilité est très faible, sont plus vulnérable. Le ratio entre la tendance et la variabilité est suffisamment grand pour que d'ici les dizaines à venir des régions entières soient en terrain complétement inconnu. Et comme en plus ce sont des régions pas spécialement riches...
De même l'augmentation de la variabilité est bien observée :
http://www.pnas.org/content/early/2012/07/30/1205276109.full.pdf
Hansen, J., Sato, M., & Ruedy, R. (2012). Perception of climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(37), E2415-E2423.
La distribution des températures glisse vers le chaud, mais aussi s'élargit, ce qui fait que les extrêmes froids ont du mal à refluer. Et comme les extrêmes chauds explosent, le temps "moyen" se fait bouffer :
Nous retrouvons la même idée que celle dont nous tenions commerce pour l'Oscillation Arctique :
http://www.forums.meteobelgium.be/index.php?showtopic=14616&st=60&p=474119&#entry474119
Le climat oscille de plus en plus d'un extrême à l'autre. Et pour un système dynamique, l'une des idées de bases est toujours la même. Quand il commence à osciller de plus ben plus brutalement, cela pue. Et ici, à l'évidence, cela sent franchement le cochon grillé...
D'autre part les records par rapport à une station ne sont pas forcément d'un grand intérêt. Il a par exemple été dit après la canicule de 2003 que les Étés allaient être de plus en plus chaud en Europe. Cela reste vrai, même si dans le 3.5 m² de salade où s'épanouit Caroline (la tortue, pas la demoiselle tongue.gif ) de son jardin il n'a fait à nouveau vraiment chaud qu'en 2006 :
Barriopedro, D., Fischer, E. M., Luterbacher, J., Trigo, R. M., & García-Herrera, R. (2011). The hot summer of 2010: redrawing the temperature record map of Europe. Science, 332(6026), 220-224.
