influence solaire sur les océans depuis 150 ans

Lundi 1 novembre 2010 1 01 /11 /Nov /2010 11:44

influence solaire sur les océans depuis 150 ans

A lire cette étude de Zhou et Tung 2010 qui vise à déterminer l'influence solaire sur la température des océans, à partir des observations depuis 150 ans.

Je vous laisse découvrir la méthodologie permettant de détecter le signal solaire au cours des 14 derniers cycles solaires.

La conclusion est intéressante dans le cadre de ce qui a été dit dans l'article précédent.

Il ressort donc que l'amplitude du signal solaire sur la température de surface des océans entre 60°S et 60°N est de 0.085°C par W.m-2 de variation d'irradiance solaire soit 70% de ce qui avait été trouvé par Tung et al 2008 sur le global (terres+océans) soit 0.12°C par W.m-2.

Sur la période 1880-2007, le trend du signal solaire est de 0.009+-0.002°C/décennie.

Les données NOAA indiquant un trend total de 0.044°C/décennie, on peut donc estimer que le solaire est responsable de 20% de la tendance sur cette période.

Cette valeur est à rapprocher de la valeur indiquée dans Lean and Rind 2008 qui est de 0.007°C/décennie pour un réchauffement de 0.074°C/décennie pour la période 1905-2005 et concernant l'anomalie globale (terres + océans) soit à peine 10%.

Il faudrait voir de façon plus précise si les zones géographiques sont les mêmes.

Mais ce qui se confirme c'est que l'on tourne toujours autour de cette valeur de 0.1°C par W.m-2 de variation de TSI solaire pour la température globale et au fur et à mesure que les études se déroulent, elle apparaît de plus en plus robuste.

ci dessous la figure 1 de mise en parallèle des SST et de la TSI

fig1

et la figure 2 de détermination spatiale et temporelle de l'influence solaire par CMD

fig 2

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Par meteor - Publié dans : forçage solaire - Voir les 9 commentaires
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Commentaires

c'est quoi l'origine des anomalies (le zéro est où?) et la valeur initiale de ces courbes en 2000 ?

Commentaire n°1 posté par Gilles le 07/11/2010 à 23h45

"'est le fait qu'il utilise des valeurs de forçage et de sensibilité qui ont nécessité beaucoup beaucoup de boulot, comme tu dois t'en douter."

En réalité, pas tant que ça. Du fait que les forçages sont de toutes façons multipliés par une rétroaction mal déterminée, leur valeur précise n'est pas très importante, ou plutot, elle peut etre réévaluée par la renormalisation inévitable quand tu fais un fit. Tu pars en réalité d'indicateurs qui ne sont PAS des températures : TSI, concentration en CO2, etc... Il y a donc forcément un facteur de conversion qui les convertit en température (le coefficient de pondération de ton fit). Ce que je veux dire c'est qu'exprimer de façon intermédiaire un "forçage " est en réalité inutile, à la fin, ce sera remultiplié par le coefficient paramétré de ton fit, et que tu les retrouverai aussi facilement par une opération de fit multilinéaire sans aucune théorie physique à la base. Ce n'est pas étonnant qu'en prenant les valeurs de la littérature, tu retrouves un bon fit, puisque ces valeurs ont été fondamentalement déterminées de la même façon que la façon dont tu testes la qualité du fit : par une minimisation des moindres carrés. Mais en particulier tout l'effort de modélisation physique de l'atmosphère est inutile par cette méthode.

Mais comme je l'ai dit sur l'exemple des planètes, cette méthode est dangereuse, parce qu'elle peut facilement donner l'impression d'un bon accord même avec une théorie physique délirante : elle n'a donc pas un bon pouvoir de discrimination physique. Je maintiens que la seule bonne validation est la prédictivité d'évènements improbables, et ça, c'est beaucoup plus risqué. J'attends encore que la climatologie nous dise quel évènement improbable elle a prédit bien à l'avance ...

Commentaire n°2 posté par Gilles le 07/11/2010 à 09h37

Pour les forçages c'est tout de même pas si évident car les modèles de calcul sont basés à la fois sur des mesures et sur des calculs issus de la méca Q (je suppose que tu sais ça par coeur).

Pour les absorptions par continuum c'est pas forcément évident non plus.

Pour la vapeur d'eau (c'est pas un forçage mais ça absorbe) itou.

De plus se mêlent à ça les absorptions à plus courte longueur d'onde que l'IR terrestre.

Bon, les valeurs de forçage direct des aérosols, là aussi ça fait appel à toute la "théorie" du transfert radiatif.

Pour l'effet indirect c'est encore autre chose.

Tout ça rien que pour le transfert radiatif pur, si je puis dire.

Et si, concernant le facteur de rétroaction il y a une incertitude, c'est pas forcément la peine d'en rajouter avec le transfert radiatif, car là aussi, on peut faire des erreurs du simple au double, pour être gentil.

Pour les rétroactions maintenant, et en particulier celle de la vapeur d'eau, ses valeurs sont issues des grands modèles CGM dont une partie, c'est vrai, est paramétrisée.

Ce que je veux donc dire c'est que derrière les fits très simples qu'on peut faire, il y a des modèles beaucoup plus complexes.

Faire des essais avec des paramètres au hasard, par exemple les orbites des planètes (au fait il y en a pleins qui y croient), pour reproduire la réalité, c'est amusant, certes, mais au bout d'un moment ça lasse.

Pour revenir à mon fit c'est le résultat d'un "modèle" (j'ai de la peine à appeler ça un modèle) qui m'a permis de changer de la couche unique bien mélangée.

C'était la seule touche perso, le reste c'est du tout cuit issu des vrais modèles.

Réponse de meteor le 07/11/2010 à 10h47

je te fais remarquer respectueusement que c'est ta méthode de fit, qui, potentiellement, revient à dire que le boulot de milliers de scientifiques est inutile. Si tu estimes que réaliser un fit simplement sur des courbes est suffisant pour obtenir une prédicabilité sur le futur, alors les modèles détaillés GCM sont essentiellement inutiles. On a juste besoin de quelques mesures assez précises de l'activité solaire, de la concentration en CO2, et des températures, et ensuite on fait un fit paramétré de tout ça, et ça suffit largement pour avoir la précision désirée pour calculer la température future en fonction du scénario d'émission (on s'en fiche d'avoir 0.1 ou 0.2 °C de précision).

Commentaire n°3 posté par Gilles le 07/11/2010 à 08h43

euh ce n'est pas mon fit qui est intéressant en soi.

C'est le fait qu'il utilise des valeurs de forçage et de sensibilité qui ont nécessité beaucoup beaucoup de boulot, comme tu dois t'en douter.

Le reste, cad appliquer ces valeurs sur un petit modèle thermique, qui doit aussi reproduire les variations haute fréquence du cycle solaire, c'est plutôt simple et à la portée de n'importe qui.

Bon, il se trouve que les résultats sont très proches des prévisions globales actuelles, mais c'est pas très étonnant.

Ceci dit, comme je je faisais remarquer, s'il y a peu de doute sur les valeurs de forçage de GES, ce n'est pas le cas pour les forçages d'aérosols.

Réponse de meteor le 07/11/2010 à 09h06

quel que soit les paramètres retenus pour le fit, un fit reste un fit , c'est à dire : la solution mathématique la plus proche des données dans un espace mathématique défini par des fonctions de base (mathématiquement, il s'agit de la projection orthogonale des données sur l'espace vectoriel des fonctions de base utilisées).

Comme c'est un optimum... c'est toujours "bon" d'un certain point de vue ! comme ce n'est jamais parfait non plus, il est essentiellement subjectif de se déclarer satisfait ou non par le fit . On peut toujours se féliciter de ce qui marche , et dire que ce qui ne marche pas est juste dû à des petits détails négligés.

Peut etre qu'un jour si j'ai vraiment du temps à perdre, j'essayerai de faire un fit de la courbe des températures avec la position des planètes du système solaire. Avec la période de Pluton de 248 ans soit juste une demi période pour la montée globale depuis le début des mesures, la période d'Uranus de 84 ans pas trop loin de l'oscillation globale du XXe siecle autour de cette valeur, et les 12 ans de Jupiter proches du cycle solaire, j'ai bon espoir d'arriver à quelque chose de pas mauvais du tout :). Et avec la période de Sedna de 11 000 ans, est ce qu'on ne pourrait pas expliquer les glaciations ? C'est une plaisanterie, bien sûr, mais c'est juste pour illustrer à quel point le crière de "ça fitte bien" est peu discriminant par rapport à la réalité des modèles physiques.

Que ce soit un fit, ou le résultat des modèles, qui ont fondamentalement le même probleme (ils sont sélectionnés de façon darwinienne sur leur accord par rapport aux données, et donc le résultat final publié est TOUJOURS "pas mauvais" , sinon on n'en parle simplement pas ), j'insiste sur un point fondamental : la validité est in fine basée sur le pouvoir PREDICTIF, pas POSTDICTIF, et elle sera d'autant plus grande que la prédiction s'écarte significativement des autres. Autrement dit une vraie validation ne peut etre obtenue que si le modèle, qu'il soit physique ou paramétrique, a prouvé une capacité significative de prédiction d'une évolution future IMPROBABLE (exemple : retour de la comète de Halley).

Commentaire n°4 posté par Gilles le 06/11/2010 à 07h57

Certes, mais pourquoi passer en tant que pertes et profits (surtout pertes d'ailleurs) le boulot de centaines, voire milliers, de scientifiques sur la question des forçages et de la sensibilité.

Au point où tu en es il faudrait que tu ailles, sérieusement, les consulter.

Réponse de meteor le 06/11/2010 à 19h36

Bonjour
Exercice intéressant mais comme tu le sous entends toi même, c'est quand même un peu illusoire ces comparaisons d'évolution de températures moyennes. En général, on présente ces courbes comme une illustration mais pas comme une preuve de quoi que ce soit.

En ne regardant que des quantités aussi globales que la température moyenne, on perd des tas de détails qui peuvent être essentiels.

Vois l'article de Shindel par exemple , celui que tu épluches ici sur ton site: il montre bien que l'influence des aérosols a une dépendance régionale forte. Elle sera même essentielle d'après lui puiqu'ils pourraient provoquer un refroidissement dans certaines régions alors que le réchauffement global se poursuivra.

Comme tu le dis, il y a des limites à ce qu'on peut faire sans gros moyens. C'est ce que certains ici même refusent d'admettre et discutent sans fin ...ce qu'ils ont à leur disposition (l'evolution de la température globale depuis 150 ans, ou depuis 1000 ans mais surtout toujours globale comme si la seule information sur la taille de l'assassin permettait de l'identifier, on a pourtant des empreintes digitales et même des signatures ADN mais, je reconnais qu'on ne fait pas ces comparaisons sur un coin de table avec excel)

Commentaire n°5 posté par sirius le 04/11/2010 à 17h16

Oui tu as raison, quand on raisonne au niveau global on risque des déconvenues importantes.

De plus les bases de données qui donnent l'évolution du forçage global pour les aérosols en général sont incomplètes et souvent très approximatives.

Néanmoins je présenterai bientôt les résultats d'une simulation pour la période 1955-2009.

Cette simulation inclut un nouveau paramètre qui est la chaleur de l'océan supérieur et le forçage aérosols sera un forçage moyen sur la période en question.

Les premiers résultats ne sont pas idiots.

Réponse de meteor le 05/11/2010 à 15h59

Bonjour Météor
J'ai bien compris l'information intéressante de l'article

Sur tes commentaires, El Nino est un phénomène court qui a peu d'impact sur une période "longue".
1910-1940 est une période longue. Ta reconstruction ressemble a beaucoup d'autres. Pendant cette période l'augmentation de température mesurée est 50 à 100% plus rapide que les reconstructions. Nous avions déjà échangé a ce sujet sur un article précédent montrant une reconstruction avec des explications très légères pour cette période. Pour l'instant nous en sommes toujours au même point.

Commentaire n°6 posté par Sylvain le 04/11/2010 à 08h24

50 à 100% plus rapide cela veut dire qu'il manque 0.1 à 0.2°C, en gros, sur les 30 ans.

Il y a une phase positive de l'AMO qui peut en expliquer une partie.

Enfin ce n'est sans doute pas si simple, entre les oscillations naturelles, les erreurs de mesure (en 1910-1940 c'est +-0.1°C minimum) etc.

Pour la période récente, les aérosols, par exemple, restent encore un paramètre mal connu et ma reconstruction, un peu trop belle, se base sur des hypothèses sur ce point qui ne sont pas forcément vérifiées.

On atteint un peu les limites de ce qu'on peut faire sans gros moyens...

Réponse de meteor le 04/11/2010 à 09h58

bravo Meteor

Commentaire n°7 posté par Patricia Régnier le 03/11/2010 à 20h56

Merci Météor pour ta réponse rapide
Ok L'hypothèse reste une hypothèse. L'utilisation des données décennales est peut être possible sur des siècles.

J'avais bien noté dans l'article même et dans des posts précédents l'influence du changement de méthode sur la mesure des températures de l'eau. D'ailleurs dans l'article ils précisent bien qu'ils suppriment un certain nombre d'années à partir de 1942. Cependant le pic de SST est atteint dès 1940 soit en dehors de cette période. Rien de neuf de ce coté et influence quasi nulle sur la période 1910-1940.

Je me souviens très bien du dernier article nous en avions déjà discuté à l'époque. J'en avais extrapolé, dans un commentaire un peu provocateur, des données pour la période récente de l'augmentation des températures. Finalement nous sommes toujours sur le même dilemme: si les mêmes facteurs qu'a l'époque 1910-1940 agissent de nos jours alors l'accroissement de température récent est en partie lié a ces facteurs et la contribution des GES est diminuée d'autant.

Commentaire n°8 posté par Chaud (Sylvain) le 01/11/2010 à 21h17

Certes jusqu'en 1941 où il y a eu un très fort Niño ça peut s'expliquer mais c'est un peu comme si on regardait une période qui s'arrêtait en 1998.

Si les années d'après sont plus froides style 1999/2000 ce n'est déjà plus pareil.

Une tendance ce n'est pas ce qui va du mini au maxi d'une série, comme tu le sais bien.

Mais il ne faut pas trop ergoter à ce sujet.

J'ai assez confiance dans les quelques reconstructions que j'ai réalisées en tenant compte des forçages connus (plus ou moins certes) et de l'ENSO.

J'en ai fait d'ailleurs quelques articles avec ce genre de graphe:

Bon je ne suis pas pleinement satisfait évidemment mais ça se tient et il faudra que je tienne ça à jour d'ailleurs en ajoutant 2009 et 2010.

L'intérêt que j'ai vu dans l'article de Zhou et Tung c'est surtout de corroborer les 0.1°C de crête à crête, car cela permet d'avoir une bonne idée de l'influence solaire sur les températures de surface.

Réponse de meteor le 01/11/2010 à 22h54

Bonjour Météor
L'article est intéressant mais je n'ai pas saisi la signification de plusieurs points.

Je comprends que l'étude se base sur l'étude des cycles solaire de 11 ans et permet de confirmer la sensibilité d'environ 0,1°C par W.m-2 sur l'échelle temporelle des cycles solaires. Dans la conclusion à la page 14 nous trouvons la phrase "Assuming that multidecadal SST response has the same spatial pattern as the decadal response, we additionally obtain a secular century trend" Avons nous par ailleurs des études qui confirment cette généralisation séculaire? L'utilisation de "Assuming" laisse pense qu'il y a là une hypothèse probablement raisonnable mais j'aimerais savoir si nous en savons plus sur cette hypothèse.

On trouve par ailleurs ces phrases à la page 4 "The warming from1910 to 1945 is sometimes attributed to the solar forcing,.........we will show, however, that this trend in TSI during the period 1910–45 was too weak to account for the ‘‘observed’’ warming, which was likely due to bad data." Je n'ai pour l'instant rien vu pour cette période qui fasse référence à des "bad data" As tu vu des études sur ce point? En général il est écrit que l'augmentation de température de cette période s'explique par des causes naturelles. A la lecture ce cet article qu'elles sont les causes naturelles restantes qui permettent de l'expliquer?

Commentaire n°9 posté par Chaud (Sylvain) le 01/11/2010 à 19h16

Le "secular trend" c'est en fait le trend de l'activité solaire séculaire que les auteurs reconstruisent en tenant compte des observations SST.

Ce n'est pas le but de leur étude mais c'est un plus qui leur permet de valider le trend de TSI de Lean 2005 au détriment d'autres reconstructions.

Je n'ai pas d'infos sur la répartition spatiale de la variation TSI long terme, mais apparemment il y a cohérence si on se fie à la variation des SST globales par rapport à la reconstruction de Lean faite sur d'autres bases.

Pour la période 1910-1945, il s'agirait de données biaisées qui concernent la fin de période.

Il s'agit de Thomson et al 2008 qui ont repéré que les données de SST relevées par les bateaux anglais au début de la guerre étaient plus froides que les données relevées par les navires américains très majoritaires dans la deuxième partie de la guerre au détriment de bateaux anglais nettement moins présents.

J'avais fait un article à ce sujet.

Mais même si le réchauffement réel n'était pas ce qu'il a été mesuré, je pense à posteriori, il faut tout de même l'expliquer.

Bon il y a bien sûr le solaire à mon avis de 0.1 à 0.2°C.

Une période sans volcanisme suivant une période avec volcanisme.

Sans doute les oscillations climatiques AMO, PDO, ENSO

Sans doute aussi une influence anthropique de l'ordre de 0.05°C mais qui aurait pu être augmentée par les aérosols black-carbon.(les GES seraient neutralisés presque totalement par les sulfates mais on ne peut en être totalement sûr et il y a de toute façon les barres d'erreur).

Bon je me cite mais voir la fin de cet article.

Avec tout ça on peut arriver à 0.3/0.4°C d'augmentation.

Réponse de meteor le 01/11/2010 à 20h39