Le changement climatique est détectable dans la météo quotidienne

En octobre dernier, des chercheurs en météorologie de l’Utah mesuraient la température la plus basse jamais relevée un mois d’octobre aux USA (Alaska excepté) : -37,1 °C. Le record précédent de la température la plus basse pour un mois d’octobre ayant été établi à -35 °C, de nombreuses personnes se sont interrogées sur ce changement climatique. Jusqu’à présent, les chercheurs en climatologie avaient coutume de répondre que le climat et le temps qu’il fait étaient deux choses différentes, le climat correspondant à des conditions à long terme, et les conditions météo à des événements à court terme. Or, étant donné que les conditions météorologiques locales sont éminemment variables, il peut faire extrêmement froid en un lieu donné malgré un réchauffement planétaire à long terme. En bref, la variabilité du temps qu’il fait localement masque les tendances à long terme du climat mondial.

Changement de paradigme

Toutefois, un groupe dirigé par un professeur de l'ETH Zurich, Reto Knutti, a récemment conduit une nouvelle analyse des mesures et modèles de température, qui les a menés à conclure que le modèle « le temps n’est pas le climat » n’était plus applicable en l’état. Selon ces chercheurs, la manifestation climatique — c’est-à-dire la tendance au réchauffement à long terme — peut en réalité être détectée dans les données météorologiques quotidiennes, telles que la température et l’humidité de l’air en surface, à condition que les schémas de répartition spatiale soient pris en compte.

En clair, cela signifie qu’il est possible de constater un record de température négative en octobre aux USA malgré un réchauffement climatique global. Et si l’on constate simultanément des températures plus élevées que la moyenne dans d’autres régions, cet écart s’en trouve presque totalement annulé. « Le fait de découvrir des signes du changement climatique dans des événements météorologiques quotidiens exige l’adoption d’une perspective mondiale et non régionale », a déclaré Sebastian Sippel, postdoctorat au sein de l’équipe de recherche de Knutti, et auteur principal d’une étude publiée récemment dans Nature Climate Change.

Extraire la signature du changement climatique

Afin de détecter des signes du changement climatique dans des relevés météorologiques quotidiens, Sippel et ses collègues ont fait appel à des techniques d’apprentissage statistique leur permettant de conjuguer des simulations avec des modèles climatiques ainsi que des données provenant de stations météorologiques. Grâce à ce type de technique, on peut extraire de la combinaison des températures provenant de différentes régions, ainsi que du ratio réchauffement attendu/variabilité, l’« empreinte » du changement climatique. L’évaluation systématique des simulations de modèles climatiques permet d’identifier l’empreinte du climat dans les données de mesure de n’importe quel jour postérieur au printemps 2012 à l’échelle planétaire.

La comparaison de la variabilité des températures moyennes quotidiennes locales et mondiales montre en quoi la perspective mondiale est importante. En effet, tandis que les températures moyennes quotidiennes mesurées à l’échelle locale peuvent fluctuer fortement (y compris après suppression du cycle saisonnier), les valeurs moyennes quotidiennes mesurées à l’échelle mondiale présentent une faible amplitude.

Si l’on compare les distributions respectives, d’une part des valeurs moyennes quotidiennes mondiales entre 1951 et 1980, et d’autre part entre 2009 et 2018, les gaussiennes se recouvrent peu. L’empreinte du changement climatique s’avère alors bien visible dans les valeurs mondiales, tandis qu’il est dissimulé dans les valeurs locales, étant donné que la distribution des valeurs moyennes quotidiennes se recoupe considérablement au sein des deux périodes.

Application au cycle hydrologique

Ces découvertes pourraient avoir des conséquences majeures pour la science climatique. « Au niveau planétaire, le temps qu’il fait donne des informations importantes sur le climat », souligne Knutti. « Ces informations pourraient par exemple être utilisées pour des études ultérieures visant à quantifier l’évolution de la probabilité d’événements météorologiques extrêmes, tels que des vagues de froid à l’échelle régionale. Ces études se fondant sur des calculs de modèles, notre approche pourrait fournir un contexte global de l’empreinte du changement climatique observée pendant ce type de vagues de froid se produisant à l’échelle régionale. Ceci offre de nouvelles opportunités de communication sur des événements climatiques régionaux dans le contexte du réchauffement planétaire. »

Cette étude est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de deux Écoles polytechniques fédérales et le Swiss Data Science Center (SDSC), codirigé par l’ETH Zurich et l’EPFL. « L’étude actuelle souligne combien les méthodes de la science des données peuvent servir à éclairer certaines questions environnementales, et le SDSC s’est avéré d’une grande utilité à cet égard », explique Knutti. Les méthodes de la science des données permettent en effet non seulement aux chercheurs de démontrer combien l’« empreinte » humaine joue un rôle important, mais elles montrent aussi dans quelle région du globe le changement climatique est particulièrement important et identifiable à un stade précoce. Or, ceci est crucial pour le cycle hydrologique, qui comporte d’importantes fluctuations naturelles d’un jour sur l’autre et d’une année sur l’autre. « À l’avenir, nous devrions donc être en mesure de déceler, dans d’autres paramètres de mesure plus complexes tels que les précipitations, les schémas et les tendances d’origine humaine, qu’il est difficile de détecter à l’aide des statistiques traditionnelles », conclut le professeur.