La tendance à l'augmentation des températures
de surface est-elle surestimée?

1- origine du problème

Les mesures de température de surface font l'objet de controverses de la part de certains sceptiques du climat.

Ce sont, en particulier, les environnements, changeants, des stations qui sont en cause.

- L'environnement très proche, qui témoignerait d'un certain laisser-aller de la part des exploitants des stations (certaines photos sont diffusées à l'envie sur les sites sceptiques).

- L'environnement proche, qui serait la proie, sans défense, de l'effet d'îlot urbain (UHI).

- L'environnement régional qui subirait l'influence anthropique suite aux changements d'usage des sols (le land-use).

Tous ces effets existent, sont connus, et font l'objet de quantifications.

Les températures des stations sont homogénéisées, ce qui permet de s'affranchir, en grande partie, des ruptures ou des variations anormales pour chacune des stations.

Les effets anthropiques dus aux changements des sols, seraient relativement faibles et provoqueraient même des forçages négatifs. Autrement dit ils auraient plutôt tendance à faire baisser la température.

On lira le chapitre 2.5 "Anthropogenic changes in surface albedo and the surface energy budget" du dernier rapport scientifique du GIEC (AR4) à ce sujet.

le tableau 2.8 en particulier qui nous donne le forçage radiatif du au changement d'usage des sols suivant plusieurs études.

Un petit calcul nous donne un forçage moyen de -0.17 W/m2, ce qui correspondrait à une diminution potentielle de 0.1°C de la température globale.

Le changement d'usage des sols provient en très grande partie de la déforestation.

Cette dernière, si elle augmente l'albédo, donc le forçage négatif, provoque également un forçage positif par diminution de l'humidité des sols.

Laquelle diminution d'humidité peut également avoir un effet sur la nébulosité dont il faut savoir apprécier le forçage.

Ce que l'on peut affirmer c'est que, dans la plupart des pays occidentaux, le changement d'utilisation des sols est relativement faible depuis 30 ans.

On ne coupe ni ne crée une forêt, comme cela, du jour au lendemain.

Les surfaces agricoles sont quasi-figées et les cultures ne changent que très peu.

Or, dans ce "paysage" qui ne change pratiquement pas, les températures de ces pays s'élèvent de façon dramatique.

C'est donc que ce facteur a très peu d'influence sur la mesure des températures.

Evidemment, c'est un lieu commun de le dire, tout cela est horriblement complexe et l'effet net n'est sans doute pas facile à déterminer.

Nous n'entrerons pas d'avantage dans les détails de la "pollution" des mesures de surface par les facteurs anthropiques, pour le moment.

Nous essaierons de faire un petit digest de la documentation présente dans le travail de synthèse du GIEC dans un prochain article.

Notre but ici est de confirmer par quelques voies alternatives la tendance actuelle de la température globale.

2- rappel: l'anomalie globale

Rappelons, à titre d'illustration, les courbes d'évolution de la température globale, lissées, telles qu'on peut les voir sur la fig 3.1 du chapitre 3 de l'AR4 du GIEC, ci-dessous.

Nous avons vu, au cours d'un précédent article, que la tendance de l'anomalie de température globale était bien vue selon les 3 organismes NOAA, NASA et Hadley, très nettement à la hausse depuis 1976 et même au-delà.

Les tendances mesurées étant respectivement de 0.179, 0.180, 0.180°C/décennie.

Depuis 1979 (nous verrons le pourquoi de cette date) étant donnée l'influence de la période de stagnation, telle que vu précédemment, les tendances  sont un peu inférieures:

soit       0.172,  0.173,  0.171°C /décennie,  respectivement.

L'anomalie globale comprend l'anomalie des SST (océans) et des Ts, ie températures terrestres.

Les trois organismes obtiennent la même tendance globale tout en appliquant des méthodes de calcul complètement différentes.

Des 3 c'est certainement la NASA qui adopte la méthode la plus originale.

Il est en effet impossible d'obtenir, par un calcul simple, la tendance NASA globale à partir des tendances terre et océan pondérées de leurs surfaces respectives.

On lira ce lien de la NASA pour de plus amples détails sur leur méthode.

L'objet de cet article n'est pas non plus d'explorer le détail des différentes méthodes d'élaboration de l'anomalie globale, c'est un travail de spécialiste, mais d'en vérifier la tendance depuis 1979, ou en deçà, à l'aide de mesures autres que de surface, à notre disposition.

Ces mesures sont au nombre de 3.

elles concernent:

-la basse troposphère (TLT) mesurée par "remote sensing" par les satellites

-la basse troposphère, encore, mesurée cette fois par les ballons sondes

-la surface, directement, mesurée par les satellites

3- mesures de l'anomalie de basse troposphère
(TLT) par les satellites

La température de surface et la température de la troposphère sont liées par les lois de la thermodynamique.

L'air qui s'élève dans l'atmosphère depuis le sol subit une détente adiabatique, avec ou sens condensation.

La température, à chaque niveau de la troposphère, se déduit donc de la température de surface par application du gradient thermique qui résulte lui-même du phénomène de la convection + détente.

En première approximation on peut dire que la température varie linéairement en fonction de l'altitude.

Le gradient moyen est de l'ordre de 0.6°C/100m.

En conséquence, toujours en première approximation, la mesure de l'anomalie de température, à un niveau quelconque de la tropo, devrait refléter la température de surface.

Il est cependant clair que plus on se rapproche du sol et plus la tendance atmosphérique est proche de la tendance au sol.

Enfin plus exactement de l'air à 2m du sol.

Les satellites sont capables de mesurer la température de couches épaisses de l'atmosphère.

Ils utilisent des senseurs capables de détecter les variations du rayonnement micro-ondes de l'oxygène vers 60 Ghz, en fonction de la variation de température.

Plusieurs canaux qui permettent de mesurer des tranches d'atmosphère différentes, sont disponibles.

On consultera le site de RSS pour obtenir de plus amples détails.

C'est le canal RSS2-AMSU5 qui mesure les températures de la basse tropo, TLT, qui sera regardé ici.

Cependant le terme de basse tropo s'entend comme l'indique  la courbe verte, TLT, de ce schéma (du site RSS.)

L e trend global,  tableau de "decadal_trends", est de   0.173°C/décennie.

Cette valeur corrobore parfaitement les valeurs données plus haut des anomalies de Ts.

Une autre base de données, UAH, nous livre également des données de la basse tropo.

La tendance trouvée par cette base donne une valeur un peu plus faible, de l'ordre de 0.14°C/décennie.

Néanmoins UAH, étant données les nombreuses rectifications successives dont elle a été l'objet, ne semble pas très fiable.

Le fait qu'elle soit conforme à certaines mesures par radiosondages n'étant pas un argument pertinent du fait de l'incertitude importante de ces mesures.

On lira avec attention le paragraphe 3.4.1.2 "the satellite Microwave Sounding Unit Record" dans le chapitre 3 de l'AR4 du GIEC, pour plus de précisions.

Nous n'utiliserons pas, en conséquence, UAH.

Ces mesures sont effectuées par sondes embarquées par des ballons (d'où le terme ballons sondes).

La transmission des données au sol se fait par radio, d'où le terme radiosondages.

Comme indiqué dans le paragraphe 3.4.1.1 "radiosondes" du même chapitre de l'AR4, les radiosondages souffrent de plusieurs handicaps sur les quels nous ne reviendrons pas.

Un de ces handicaps, et non des moindres, est que la grande majorité des mesures sont effectuées au dessus des terres.

Plusieurs bases de données RATPAC , HadAT2 , RAOBCORE , nous livrent maintenant des données homogénéisées, globales.

La méthode d'homogénéisation la plus récente est celle de RAOBCORE version 1.4.

On verra sur le site donné en lien les études de Haimberger 2005 et Haimberger 2007 à ce sujet.

voici ci-dessous les tendances mesurées et calculées, sur le plan global, en fonction de l'altitude, exprimée en hPa, par la base RAOBCORE.

Nous nous intéressons ici au trend à plus basse altitude vers 850 hPa.

Ce trend global est de 0.26+-0.03°C/décennie.

 5- mesures directes de la température de surface par les
     satellites

Il s'agit ici de la mesure directe de la température de surface par utilisation du AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) et donc des fréquences infrarouges pour mesurer l'émission radiative de la surface.

Le problème est qu'il faut s'affranchir des effets de l'atmosphère et des variations d'émissivité de la surface.

Il s'agit donc d'une méthode encore en devenir mais certainement prometteuse.

Certains résultats, sans doute à utiliser avec précaution, sont d'ores et déjà disponibles pour les SST et, depuis quelques années, pour les températures de surface des terres.

On signalera cette étude de Jin Menglin à ce sujet.

Il s'agit ici de l'évolution de la température des terres de 1982 à 1998.

Les tendances sont:

pour AVHRR de 0.43°C/décennie

pour les observations in situ de 0.34°C/décennie

pour les températures de peau re-analysées de 0.28°C/décennie.

L'ordre de grandeur de la tendance in situ, objet des critiques ci-dessus mentionnées, est bien encadré par les mesures "directes" et re-analysées.

6-conclusion

Les mesures de températures de surface et notamment les températures des terres sont certainement perfectibles.

Les facteurs qui déterminent leurs biais éventuels sont bien identifiés et pris en compte.

On lira, pour s'en convaincre, les documents de synthèse du GIEC.

Les différentes méthodes "d'altitude" que ce soit par satellites ou par radiosondages corroborent de façon satisfaisante la tendance globale de 1979 à 2006-2007.

La méthode de "lecture directe" par satellite (AVHRR) demande sans doute encore à être améliorée, néanmoins les premiers résultats donnent des valeurs proches de la tendance constatée.

Il ne semble donc pas y avoir de raison objective de  remettre en cause l'évolution globale des températures, telle que mesurée par les différents organismes.