La détection et l’attribution des changements climatiques concerne la mise en évidence statistiques des changements en cours, et l’étude de leurs causes. Cette thématique occupe une place importante dans les travaux du GIEC, et dans sa conclusion que "l’essentiel de l’accroissement observé sur la température moyenne globale est très probablement dû à l’augmentation observée des gaz à effet de serre anthropiques" (’GIEC, 2007).

 Système, forçages et variabilités climatiques

L’étude des changements climatiques nécessite dans un premier temps de définir le système climatique, et ce que peuvent être les fluctuations du climat en l’absence de tout changement.

Représentation schématique du système climatique et de quelques-uns des principaux forçages externes (GIEC, 2007).

On définit généralement le système climatique comme l’ensemble constitué de cinq composantes principales : l’atmosphère, l’océan, la cryosphère (neiges et glaces), l’hydrosphère et la biosphère, ainsi que leurs interactions, multiples.

Le comportement de l’ensemble est influencé par un certain nombre de phénomènes physiques extérieurs au système, et que l’on appelle forçages externes. Parmi ces forçages se trouvent des mécanismes naturels, comme l’activité volcanique, les variations de l’activité solaire, les variations de l’orbite terrestre, etc, et d’autres anthropiques, ou liés aux activités humaines, comme les émissions de gaz à effet de serre, les émissions d’aérosols sulfatés, etc.

Ces premières définitions permettent d’introduire la notion de variabilité interne du climat, qui est la variabilité du système en l’absence de toute modification des forçages externes (c’est-à-dire pas de perturbation anthropique, pas de variations de l’activité solaire, etc). Cette variabilité est typiquement celle qui est simulée par les modèles de climat dans les runs de contrôle.

 Détection des changements climatiques

La détection d’un changement consiste à montrer qu’un signal observé n’est pas compatible avec la seule variabilité interne du climat. Il s’agit donc de justifier statistiquement de l’existence d’un réel changement, par opposition à une fluctuation "normale" du climat.

En pratique, la réalisation d’une étude de détection revêt souvent la forme d’un test d’hypothèse statistique, dans laquelle il faut évaluer avec soin le terme de variabilité interne du climat.

 Attribution des changements climatiques

(GIEC, 2007)

L’attribution d’un changement climatique constitue une étape supplémentaire et s’attaque au problème de l’étude des causes des changements. On parle d’attribution du changement X à la cause Y lorsque :

• le changement X est détecté,
• le changement X ne peut être expliqué seulement par les causes, physiquement plausibles, autres que Y,
• le changement X est cohérent avec la réponse attendue du système climatique aux causes envisagées, parmi lesquelles Y.

Ci-contre : Illustration de l’évolution de la température moyenne globale annuelle simulée par des modèles couplés en prenant en compte l’ensemble des forçages connus (a), ou seulement les forçages naturels (b). Illustration tirée du dernier rapport d’évaluation du GIEC (GIEC, 2007).

 Résultats

Les recherches menées au CNRM sur le thème de la détection / attribution concernent :
– les aspects méthodologiques : outils et méthodes statistiques adaptés à ce problème,
– les études de détection à l’échelle régionale, et en particulier sur les domaines France et Méditerranée.

 Chercheurs concernés

Aurélien Ribes (VDR), Serge Planton.

 Publications récentes

– Ribes A, Azaïs J-M, PlantonS (2010) A method for regional climate change detection using smooth temporal patterns, Climate Dynamics, 35 (2-3), 391-406, doi : 10.1007/s00382-009-0670-0.

– Ribes A (2009) Détection statistique des changements climatiques, Thèse de l’Université Toulouse III - Paul Sabatier.

– Ribes A, Azaïs J-M, Planton S (2009) Adaptation of the optimal fingerprint method for climate change detection using a well-conditioned covariance matrix estimate, Climate Dynamics, 33 (5), 707-722, doi : 10.1007/s00382-009-0561-4.

 Liens utiles

– Le chapitre du dernier rapport du GIEC consacré à la détection - attribution :
Chapitre 9
– Le site du projet FP6 CIRCE
– La page personnelle d’Aurélien Ribes