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Quelques faits et incertitudes scientifiques à propos de la glace arctique

Référence de l'article : DC7149
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écrit par le Prof. Dr. Paul BERTH,(27 Octobre 2018)

Comme mentionné dans un article précédent, le DMI (Danish Meteorological Institute) publie régulièrement l’évolution temporelle, mois par mois, de l’étendue de la glace de l’Arctique en millions de km2. Le dernier graphique publié en Octobre 2018 (Fig. 1) nous montre l’étendue de la glace au mois de septembre entre 1979 et 2018 (c’est au mois de septembre que l’étendue de glace arctique est la plus faible, moins de 10 millions de km2).

Une droite, dont la pente est négative, est tracée parmi les points : tous les 10 ans, la surface semble diminuer de 11,4%. Si l’on extrapole la droite, on peut calculer qu’il n’y aura plus de glace en Arctique dans 60 ans. Cependant, ne remarquez-vous rien d’étrange sur ce graphique?



Eh bien, oui, il y a quelque chose d’étrange : il n’y a pas de barres d’erreur pour chacun des points! Consultons maintenant le rapport du GIEC sur la cryosphère [1]. Ce rapport nous donne à la page 326 un graphique comportant des barres d’erreur (Figure 2).



Nous voyons, par exemple, que sur la figure du GIEC (Figure 2a), la mesure de 7,5 106 km2 de septembre 1989 est accompagnée d’une barre d’erreur valant ± 1 million de km2. Sur le graphique ci-dessous (Figure 3), des barres d’erreur de 1 million de km2 ont donc été rajoutées sur le graphique du DMI, et ce pour les 10 dernières années. Bien entendu, ceci est approximatif, mais comme les vraies barres d’erreur ne sont pas disponibles, il faut bien en placer soi-même pour se faire une idée de ce qu’il se passe.



Nous pouvons ainsi voir sur la Figure 3, qu’à part une valeur qui semble significativement plus basse en 2012, la surface de la glace atteinte en septembre ces 10 dernières années est relativement stable. Il est clair que la surface des glaces était plus grande en 1980, mais concernant les 10 dernières années, il n’y a probablement aucune différence significative entre les valeurs observées pour la période 2008–2018 (excepté 2012). Il faudrait bien entendu placer les véritables barres d’erreur sur le graphique et réaliser une étude statistique rigoureuse… Les puristes pourront toujours réclamer auprès du DMI (Danish Meteorological Institute).

Pourquoi la mesure est-elle si peu précise? 1 million de kilomètres carrés, c’est quand-même grand… Par exemple, c’est plus ou moins la surface de l’Egypte (Figure 4), le chiffre exact étant 1 001 450 km2. La France métropolitaine ne fait que 551 695 km2 ( ou 641 184 km2 avec les DOM TOM, source officielle : IGN), quant à la Belgique, n’en parlons pas, elle fait à peine 30 528 km2. Pour la surface des 250 pays recensés, voir ici.



Pourquoi une si grande erreur? Pour le savoir, consultons les documents fournis par l’organisme chargé de collecter et de diffuser les données satellitaires (Eumetsat OSI SAF). Pas besoin d’être un spécialiste, ces documents sont très clairs :

“Known limitations of the reprocessed sea ice concentration products are listed in this section. All the aspects listed apply in large extent to the other existing Sea Ice Concentration datasets based on Passive Microwave Radiometer (PMR) measurements. Users of the OSI SAF and other similar data sets, should be fully aware of these so that not to bias their conclusions [2] “.

Voici les principaux biais selon Eumetsat :

  • De la vraie glace peut être invisible pour les satellites, particulièrement dans les zones où la concentration de la glace est faible. Ceci provient du traitement appliqué aux données pour enlever le bruit de fond dû aux nuages.
  • En été, la glace fond légèrement en surface (sur quelques cm) et le satellite détecte de l’eau, alors qu’il y a de la glace sous les quelques cm d’eau.
  • Lorsque la glace est trop fine (<30 cm), le satellite n’est pas performant et ne voit pas la glace.
  • De nombreuses données sont manquantes, dans l’espace et dans le temps. De l’interpolation spatiale et temporelle est donc réalisée, afin de combler les lacunes.
  • La résolution spatiale est faible. En effet, selon le canal utilisé par le satellite (la fréquence micro-onde détectée par le radiomètre embarqué), la zone analysée et considérée comme un point peut être aussi grande que 148 km x 95 km (c’est le cas par exemple pour le détecteur micro-ondes de type SMMR sur NIMBUS-7). Ceci vient du fait que pour obtenir suffisamment de micro-ondes au détecteur, il faut considérer une très grande surface, car la Terre émet très peu de micro-ondes. Vraiment très peu… Pour s’en rendre compte, il suffit de visualiser la courbe de Planck pour 300 K avec SpectraCalc.com (en plaçant “upper limit” à 1000 microns, là où commence le domaine micro-ondes).
  • Des problèmes de détection sont constatés à l’interface entre les côtes et la glace de mer. Dans ces zones, le satellite ne sait pas s’il s’agit de terres, de mer ou de glace. Et donc des erreurs sont commises.

Conclusions

– Sans barres d’erreurs, un graphique ne veut rien dire. Impossible de dire si la tendance observée est significative.

– Il est indéniable que la surface des glaces arctiques en septembre 1980 (± 8 millions de km2) était plus élevée qu’actuellement (± 6 millions de km2) et que c’est significatif. En effet, pas besoin de test statistique pour voir que 8 ± 1 est significativement plus grand que 6 ± 1.

– Les satellites ne sont pas très précis lorsqu’ils mesurent la surface des glaces. L’erreur sur la mesure vaut environ 1 million de km2, c’est-à-dire la surface de l’Egypte.

– Pour les 10 dernières années (2008–2018), étant donnée l’erreur sur la mesure, les valeurs ne semblent pas significativement différentes les unes des autres, si ce n’est la valeur plus basse de 2012. Les réalistes y verront une stagnation,  alors que les optimistes y verront bien entendu une augmentation !
 

Références


[1] Vaughan, D.G., J.C. Comiso, I. Allison, J. Carrasco, G. Kaser, R. Kwok, P. Mote, T. Murray, F. Paul, J. Ren, E. Rignot, O. Solomina, K. Steffen and T. Zhang, 2013: Observations: Cryosphere. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

[2] Sørensen et al. 2017. Global Sea Ice Concentration Climate Data Record. Product User Manual. Product OSI-450. Document version: 1.0. Data set version: 2.0. DOI: 10.15770/EUM_SAF_OSI_0008. March 2017.

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Texte reproduit avec l'autorisation du Comité éditorial de S.C.E. :
http://www.science-climat-energie.be/2018/10/21/pas-derreurs-pour-larctique/#more-3683
 
(Mis en ligne le 27 Octobre 2018)
 

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