Sensibilité climatique

[yves25]

Bonjour,
J'ouvre ce fil parce que dans celui sur les dernières nouvelles du climat , la discussion à propos des fluctuations naturelles commence à déborder et mérite d'ailleurs une discussion en soi.

Il y a des prémices à cette discussion. On peut discuter à condition de s'entendre sur des bases minimales
1 Le bilan radiatif
2 l'effet de serre
3 l'augmentation de la concentration en gaz à effet de serre
4 l'augmentation de l'effet de serre (eh non, il ne sature pas !) et donc le déséquilibre énergétique de la planète
5 quantitativement cette augmentation conduit à une contrainte de l'ordre de 1% de l'énergie absorbée par la Terre
6 la température globale moyenne a augmenté de près de 1°C depuis le début de l'ère industrielle mais sur ce point, il y a lieu de comprendre que les moyens disponibles ne permettent évidemment pas une mesure absolue . C'est l'évolution de cette quantité qui est intéressante et il faudra garder en mémoire la manière dont elle est déterminée.
A discuter
les différentes méthodes de détermination de la sensibilité climatique transitoire et à l'équilibre, le rôle des différents forçages et celui des oscillations naturelles.






Je regroupe ci dessous les messages de la discussion des actus qui sont très directement en rapport avec ce sujet

tu contesterais qu'il y ait eu un réchauffement entre 1900 et 1940 ?

Quel rapport? je parle du réchauffement actuel pas de ce qui s'est passé il y a plus de 75 ans.

On sait que la température peut fluctuer spontanément d'une fraction de °C sur quelques mois, pourquoi ne le pourrait elle pas sur quelques siècles ?

Une nouvelle théorie? Le réchauffement serait donc dû aux remontées d'eau plus chaudes depuis l'océan profond , par contre l'énergie que la Terre gagne en plus actuellement serait , elle, immédiatement enfouie dans le même océan profond. Intéressant
J'imagine la liste des conséquences que ça implique. Passionnant!
Il peut sans doute y avoir des oscillations multiséculaires mais dans ce cas, elle vient s'ajouter au forçage.
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[Archi3]

Quel rapport? je parle du réchauffement actuel pas de ce qui s'est passé il y a plus de 75 ans.

moi je te disais qu'il y a bien eu une sortie du PAG il y a 150 ans, que tout le monde reconnait, donc personne ne conteste que les températures s'était mises à remonter. La discussion porte plutôt sur le niveau qu'elles avaient il y a 1000 ans.

Une nouvelle théorie? Le réchauffement serait donc dû aux remontées d'eau plus chaudes depuis l'océan profond , par contre l'énergie que la Terre gagne en plus actuellement serait , elle, immédiatement enfouie dans le même océan profond. Intéressant
J'imagine la liste des conséquences que ça implique. Passionnant!

je n'ai jamais fait de théorie, je disais juste que les estimations de la variabilité naturelle à 1000 ans semble reposer sur des bases très ténues. Ce que j'ai suggéré n'implique d'ailleurs pas du tout qu'il y ait beaucoup d'énergie stockée, c'est simplement que dans différentes configurations de circulation océanique le lien entre température et flux n'est pas toujours le même, la température peut changer sans que le flux change beaucoup (il peut être réparti différemment en latitude).

Il peut sans doute y avoir des oscillations multiséculaires mais dans ce cas, elle vient s'ajouter au forçage.

je n'ai jamais dit le contraire ! simplement plus tu en mets dans les oscillations séculaires moins ça oblige à en mettre dans le forçage, c'est à dire que ça change la sensibilité climatique plutôt vers la fourchette basse, avec toutes les conséquences que ça implique sur les estimations de ce qu'on a le "droit" de consommer, etc, etc ...

[yves25]

moi je te disais qu'il y a bien eu une sortie du PAG il y a 150 ans, que tout le monde reconnait, donc personne ne conteste que les températures s'était mises à remonter. La discussion porte plutôt sur le niveau qu'elles avaient il y a 1000 ans.

Tu répondais à ceci

L'air de rien (encore !) tu as trouvé le moyen de laisser penser que le réchauffement actuel correspond à la sortie du Petit Age Glaciaire.

J'avais bien dit actuel, oui ou non? Je ne parlais donc pas spécialement de ces 40 années du début du 20e siècle. Actuel ici doit être compris comme le réchauffement climatique sur une trentaine d'années comme il est d'usage en climatologie et donc centré sur 2000.

je n'ai jamais dit le contraire ! simplement plus tu en mets dans les oscillations séculaires moins ça oblige à en mettre dans le forçage, c'est à dire que ça change la sensibilité climatique plutôt vers la fourchette basse, avec toutes les conséquences que ça implique sur les estimations de ce qu'on a le "droit" de consommer, etc, etc ...

J'ai parfaitement compris . Tu as une idée qui prime toutes les autres, c'est qu'on ne doit pas réguler l'accès aux énergies fossiles. Pour ça, tu clames que les conséquences économiques seraient gravissimes. Puisque l'économie n'est pas le sujet des discussions de FS, tu passes au doute sur la réalité ou l'amplitude du réchauffement. Ce doute, tu le partages d'ailleurs probablement très sincèrement puisque tu en as besoin pour conforter ton opinion . Prenons donc cette option là.
Tu admets que l'augmentation de l'effet de serre est réelle et que ça conduit à un forçage positif qui tend donc à réchauffer le système et tu n'objectes rien sur son amplitude.
En cela tu es comme un sceptique bien connu Roy Spencer qui sur son blog se bagarre avec d'autres sceptiques plutôt du genre dénégateurs . Ici sur FS, on a un exemplaire de ces ignares .
reste donc à minimiser la sensibilité climatique.

Ceci dit, déterminer cette sensibilité sur la période instrumentale n'est pas une mince affaire et les causes d'incertitude sont nombreuses.
Il y a effectivement la distinction à faire entre la part du réchauffement à attribuer au forçage anthropique et la part naturelle qui inclue les volcans, le soleil et le rôle de l'océan. Tu as tout à fait raison.
Il n'y a pas que ça puisqu'il faut aussi identifier et quantifier l'ensemble des forçages naturels et anthropiques et, enfin, seule la réponse transitoire est accessible.
Ca fait beaucoup sans compter que tous les forçages ne sont pas répartis spatialement de la même manière et que la réponse transitoire dépend assez fortement de cette répartition.

On a d'autres possibilités en paléo plus ancienne peut être préférables:avec des variations de température plus importantes mais plus incertaines et une réponse à l'équilibre.
La figure jointe résume la plupart de ces estimations . Il faudrait y joindre celle de Otto et al (2013) qui est à la limite inférieure
Il est facile de voir que c'est sur la période instrumentale et sur le dernier millénaire que la dispersion des estimations est la plus grande

[yves25]

La figure ci dessous est extraite de l'AR5 , ch5, figure 5.7
Elle présente les différentes reconstitutions paléoclimatologiques du dernier millénaire. Sur cette courbe, il faudrait faire figurer la moyenne des anomalies de ces 30 dernières années qui est de 0,7 °C par rapport à la même base (1881-1980)
Une seule série donne une anomalie médiévale supérieure (Christiansen and Ljungqvist, 2012) et c'est pas de beaucoup alors que c'est celle qui est la moins lissée et de très loin.
I

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cotissois31]

Tiens, je pensais qu'on ne parlait pas de météorologie sur ce fil

Un record isolé peut être vu comme une vague scélérate et s'étudier sur la seule approche météorologique (dynamique des masses d'air et des perturbations).
Une répétition inédite de records n'est plus de la simple météorologie, c'est un signal de changement climatique.
Le climat conditionne les statistiques des événements météorologiques. Un changement climatique change les statistiques des événements météorologiques.
Fin de ce débat.

En tous cas, on peut déjà se préparer psychologiquement pour début 2017 où la courbe du signal climatique sera actualisée. L'impression d'un réchauffement paisible, comme on avait à la fin des années 2000, est loin. Le signal de fond (composante lente) était clairement sur une tendance montante sans pause. Et il l'est évidemment toujours, on en aura confirmation en 2030.

La courbe pourra ressembler à cela

[yves25]

Une hypothèse à la mode serait que l'augmentation de température résulte 'une fluctuation naturelle géante. C'est , en fait, ce à quoi se réfère Archi un peu plus haut

je n'ai jamais dit le contraire ! simplement plus tu en mets dans les oscillations séculaires moins ça oblige à en mettre dans le forçage, c'est à dire que ça change la sensibilité climatique plutôt vers la fourchette basse, .

Dans ce papier disponible en libre accès, Lovejoy montre que cette hypothèse peut être rejetée statistiquement avec une probabilité supérieure à 99%

even in the most extreme cases, we are still able to reject the natural variability hypothesis with confidence levels >99 %—and with the most likely values—at levels >99.9 %. Finally, fluctuation analysis shows that the variability of the recent period solar forcing was close to preindustrial levels (at all scales), and that volcanic forcing variabilities were a factor ≈2 times weaker (at all scales), so that they cannot explain the warming either.

Depuis, Keenan a généré un ensemble de 1000 séries qui simulent les variations de la température depuis 1860.
Ca semble lui donner tort seulement ces séries ont été générées sans tenir compte des variations à plus longue échelle et (voir ici)

, we show that his model has
unrealistically strong low-frequency variability so that even mild extrapolations imply ice ages every
≈1000 years. Helped by statistics, the GNF model can easily be scientifically rejected.

J'ajoute que la question que je posais reste entière: s'il s'agissait e fluctuations naturelles qu'est ce qu'il advient du forçage des gaz anthropique qui représente maintenant un peu plus de 1% du bilan énergétique de la planète ?

[Archi3]

Une hypothèse à la mode serait que l'augmentation de température résulte 'une fluctuation naturelle géante. C'est , en fait, ce à quoi se réfère Archi un peu plus haut

la moindre des choses dans une discussion, c'est de citer correctement ce que les autres disent (et ça commence par le fait de les comprendre). Ou ai-je dit que l'augmentation de température ne serait QUE due à une fluctuation naturelle (ce qui est l'hypothèse nulle testée par Lovejoy) et que l'impact du CO2 pourrait être nulle ?

[Archi3]

Une hypothèse à la mode serait que l'augmentation de température résulte 'une fluctuation naturelle géante. C'est , en fait, ce à quoi se réfère Archi un peu plus haut

Dans ce papier disponible en libre accès, Lovejoy montre que cette hypothèse peut être rejetée statistiquement avec une probabilité supérieure à 99%

d'autre part il me semble en lisant l'article que Lovejoy estime la variabilité naturelle avec les proxys depuis 1500, c'est à dire n'inclut pas les optimums médiévaux et romains (probablement à cause de la mauvaise qualité des données). Mais cela revient à supposer que le climat est resté stable comparable à celui du PAG avant l'âge industriel, ce qui est pour le moins bizarre non? avec cette méthode, on déduirait aussi que les inversions de champ magnétique terrestre ne seraient pas naturelle si on estime la variabilité naturelle sur une période de temps plus courte que la dernière inversion !!

Evidemment si on inclut la variabilité des optimums climatiques précédents, on ne peut exclure qu'une partie significative ( de 30 à 50 % même si ce n'est pas 100 %) du réchauffement actuel soit due à de la variabilité naturelle, ce qui réduit d'autant la sensibilité qu'il calcule lui comme si 100 % du réchauffement était du au CO2.

[yves25]

la moindre des choses dans une discussion, c'est de citer correctement ce que les autres disent (et ça commence par le fait de les comprendre). Ou ai-je dit que l'augmentation de température ne serait QUE due à une fluctuation naturelle (ce qui est l'hypothèse nulle testée par Lovejoy) et que l'impact du CO2 pourrait être nulle ?

Mais où as tu lu que je prétendais que selon toi le réchauffement n'était dû qu'à cela?

[yves25]

d'autre part il me semble en lisant l'article que Lovejoy estime la variabilité naturelle avec les proxys depuis 1500, c'est à dire n'inclut pas les optimums médiévaux et romains (probablement à cause de la mauvaise qualité des données). Mais cela revient à supposer que le climat est resté stable comparable à celui du PAG avant l'âge industriel, ce qui est pour le moins bizarre non? avec cette méthode, on déduirait aussi que les inversions de champ magnétique terrestre ne seraient pas naturelle si on estime la variabilité naturelle sur une période de temps plus courte que la dernière inversion !!

Evidemment si on inclut la variabilité des optimums climatiques précédents, on ne peut exclure qu'une partie significative ( de 30 à 50 % même si ce n'est pas 100 %) du réchauffement actuel soit due à de la variabilité naturelle, ce qui réduit d'autant la sensibilité qu'il calcule lui comme si 100 % du réchauffement était du au CO2.

Je ne suis pas bien convaincu par ton argument. Si les séries qui simulent plus ou moins bien les températures récentes sont exclues parce qu'elles divergent sur les 400 années précédentes, le fait d'ajouter 500 autres années encore plus anciennes ne va pas changer le fait que ça ne colle pas sur ces 4 siècles .

[Archi3]

ben là ...

Une hypothèse à la mode serait que l'augmentation de température résulte 'une fluctuation naturelle géante. C'est , en fait, ce à quoi se réfère Archi un peu plus haut

Dans ce papier disponible en libre accès, Lovejoy montre que cette hypothèse peut être rejetée statistiquement avec une probabilité supérieure à 99%

ce qui est rejeté à 99% , c'est qu'il ne soit du QUE à ça. Et encore avec une estimation à mon avis contestable de la variabilité car pris sur quelques siècles uniquement, alors que les documents historiques montrent plutôt des périodes chaudes séparées par environ 1000 ans.

[Archi3]

Je ne suis pas bien convaincu par ton argument. Si les séries qui simulent plus ou moins bien les températures récentes sont exclues parce qu'elles divergent sur les 400 années précédentes, le fait d'ajouter 500 autres années encore plus anciennes ne va pas changer le fait que ça ne colle pas sur ces 4 siècles .

oui parce que ces séries supposent encore une fois qu'il n'y a QUE la variabilité naturelle, et j'admets volontiers que ce n'est pas le cas .

[yves25]

alors que les documents historiques montrent plutôt des périodes chaudes séparées par environ 1000 ans.

Faut le dire vite (source Marcott et al Science, 2013)

[Archi3]

bah il parait évident sur ton graphique le variabilité préindustrielle calculée uniquement à partir de 1500 (500 BP) ne reproduit pas, et de loin, l'ensemble de la variabilité observée sur 1000 ans non ?
et comme Lovejoy, on accepte sans discuter le fait que les reconstructions soient fiables, nonobstant les nombreuses critiques dont elles ont fait l'objet. C'est la technique décrite par McIntyre comme le "move-on" : on répond vaguement aux critiques (le plus souvent à coté), et ensuite on les ignore et on continue comme si il n'y avait pas de problème.

[yves25]

Cette variabilité dont tu parles, il me semble quec'est celle de la série CRU-EIV de Jones utilisée dans le papier de Mann et al, 2008 ...celui que tu dénonçais quelques messages plus tôt.
néanmoins, ce qui est important d'avoir en tête c'est évidemment que les mesures disponibles ne le sont pas en même quantité dans le passé récent et dans le passé plus ancien que donc le lissage est beaucoup moins important. En pratique, une série individuelle donnera toujours une bien plus grande variabilité qu'un grand nombre de séries.
Extrait

Our data set exhibits several important
strengths, as well as limitations, as compared
to global and hemispheric reconstructions of the
past 1500 years (2, 3, 7, 8). For example, whereas
reconstructions of the past millennium rapidly
lose data coverage with age, our coverage increases
with age (Fig. 1, G and H).Published reconstructions
of the past millennium are largely
based on tree rings and may underestimate lowfrequency
(multicentury-to-millennial) variability
because of uncertainty in detrending (9) [although
progress is beingmade on this front (10)],whereas
our lower-resolution records are well suited for
reconstructing longer-term changes. Terrestrial records
dominate reconstructions of the past millennium,
whereas our stack is largely derived
from marine archives (~80%)

[yves25]

Admettons que les fluctuations de température de cette série (EIV) soient une indication de ces fluctuations géantes. Ca donne +/_ 0,2°C et une tendance générale au refroidissement qui ne s'inverse qu'au 19e et avec une pente qui n'a rien à voir avec celle du refroidissement qui, lui est lié aux paramètres orbitaux.
Le réchauffement observé depuis 1900 est déjà proche de 1°C et donc déjà très largement au dessus de ces fluctuations.
On a toujours dit qu'il y avait une part naturelle dans le réchauffement observé, il me semble que ce n'est que récemment qu'on a commencé à chiffrer la part qui pourrait être attribuée à des oscillations basse fréquence mais ça n'invalide en tout cas pas que plus de 50% du réchauffement observé est dû à l'activité humaine. On reste bien en deça.

[minushabens]

on a une explication pour la période froide d'il y a entre 200 et 300 ans?

[yves25]

Tu parles du Petit Age Glaciaire?
Il démarre plutôt au 15e siècle et se termine au début du 19e .
Parmi les explications avancées , il y a longtemps eu le minimum de l'activité solaire (minimum de Maunder) mais c'est plus trop la mode.
La raison pour ça , c'est que la TSI (l'irradiance solaire) ne semble pas avoir beaucoup changé depuis, pas assez en tout cas pour justifier un forçage radiatif suffisant.
Il faut alors faire appel à des mécanismes plus subtils mais encore très hypothétiques (voir mon dossier)
Une autre explication qui n'exclue d'ailleurs pas la première, c'est l'influence des éruptions volcaniques; Il me semble qu'il y a une actu là dessus sur FS
Une autre encore, serait une de ces fluctuations naturelles géantes. Après tout, que de telles fluctuations existent n'aurait rien de surprenant: les modèles couplés ocean -atmosphère en génèrent et il est assez facile de comprendre que les oceans soient perpétuellement en mouvement sous l'influence des marées , de la rotation de la terre et des échanges de chaleur.
Il est très possible qu'il y ait d'ailleurs un peu de tout ça.
Comme toujours en matière de climat, toute la question est dans la hiérarchisation des influences et éventuellement l'émergence de nouveaux comportements résultant de l'interaction de ces processus.

Mon interprétation perso, c'est que toute cette histoire autour du minimum de Maunder, ça ne tient pas. Non pas que le soleil n'ait pas d'influence mais pas assez dans ce cas.

[minushabens]

ah ok merci. Donc je comprends qu'il n'y a pas d'explication claire, et donc ça peut encourager certains à penser qu'il existe effectivement des oscillations à basse fréquence - disons séculaires - de la température globale.

[yves25]

Oui en effet mais comme je le disais plus haut l'amplitude n'y est pas

[yves25]

Pour en revenir à cette histoire de contribution de fluctuations climatiques géantes.
L'idée est donc que l'océan est soumis à un mouvement lent qui ramène de temps en temps de l'eau plus chaude en surface . Evidemment ça implique aussi l'inverse, cad que de temps en temps, c'est l'océan profond qui se réchauffe.
A priori, l'océan a effectivement toutes les raisons de ne pas être stationnaire: c'est une espèce de bassine de forme complètement biscornue qu'on agite , qu'on soumet à des marées et qu'on chauffe de façons très variable localement. Si avec tout ça, ça bouge pas, c'est à n'y rien comprendre.
La question est évidemment de savoir
1 quelle peut être l'amplitude de ce genre de phénomène
2 quel impact ça a sur la température du globe
2 quelles sont les fréquences types
5 quelle est la phase?
Cad est on dans une période où cette oscillation contribue au réchauffement ou non.
On a un élément de réponse à cette dernière question avec les observations du bilan radiatif et un autre avec les observations du contenu en chaleur des océans par le réseau ARGO
Si ce sont les océans qui sont responsables du réchauffement, alors la Terre devrait émettre plus de chaleur qu'elle en absorbe et le bilan devrait être négatif
Il est positif , de l'ordre de + 1 W/m2 voir figure 1 (source Trenberth et al, J Climate, 2016)
Donc ça marche pas
Oui mais peut être que le réchauffement n'est que partiellement dû à cette oscillation.
Dans ce cas, si les océans contribuent au réchauffement de l'atmosphère, ils doivent se refroidir
C'est pas le cas du tout: voir figure 2
La réalité c'est que les océans se réchauffent. Le rythme n'est pas constant puisque pendant les périodes de La Nina, le Pacifique Tropical absorbe davantage alors qu'il le fait beaucoup moins pendant les périodes d'El Nino par exemple mais la conclusion paraît assez claire: les observations rejettent l'hypothèse même d'une contribution significative de l'océan au réchauffement récent