Les modèles climatiques sont-ils fiables ? (bis)

J'avais déjà évoqué le sujet des modèles climatiques dans Les modèles climatiques sont-ils fiables ?, je récidive ici car deux articles récents m'incitent à le faire.

Le premier de ces articles est paru dans CarbonBrief le 5 octobre et s'intitule Analysis: How well have climate models projected global warming? (Analyse : dans quelle mesure les modèles climatiques ont-ils projeté le réchauffement climatique ?)

On rappellera utilement que les modèles climatiques (notamment ceux exposés dans les rapports du GIEC) ne prévoient pas le temps qu'il va faire en 2100 et encore moins la semaine ou l'année prochaine ; ils n'effectuent ni prédictions ni prévisions, ils se contentent de faire des projections qui sont fonction de scénarios différents, essentiellement d'émissions de CO2 selon l'activité économique prévue (ce qui en soi prouve qu'il ne faut pas s'attendre à des miracles...), et ne prennent à ma connaissance pas en considération les événements purement naturels comme les éruptions volcaniques ou les phénomènes Niño/Niña  ; ces derniers ne sont que temporaires et n'influent pas sur les tendances à long terme, comme peut le faire le CO2 dans l'atmosphère dont le temps de résidence peut atteindre plusieurs siècles.

Il sera également utile de rappeler que les phénomènes chaotiques qui empêchent de faire des prévisions météo fiables à plus d'une semaine n'entrent pas en jeu pour les projections climatiques ; les premières sont extrêmement dépendantes des conditions initiales et plus le temps passe et plus les prévisions deviennent hasardeuses, la moindre "erreur" entrainant des déviations entre prévisions et réalité ; pour les projections climatiques les conditions initiales ne jouent pas, peu importe que le calcul soit lancé le jour ou la nuit, par temps de pluie ou grand beau temps, l'hiver ou l'été, etc., ce sont donc les conditions "aux limites" qui sont à l'oeuvre (déjà vu dans Conditions initiales et conditions aux limites)

CarbonBrief fait donc un récapitulatif des principales projections climatiques effectuées depuis 1973 et analyse brièvement les écarts avec la réalité.

Sawyer, 1973

Pas de graphique pour ces premières projections, car Sawyer se contenta de calculer quelle devrait être la température en 2000, et trouva que celle-ci devrait augmenter de 0,6°C entre 1969 et 2000 avec une augmentation du CO2 atmosphérique de 25% (source sites.fas.harvard.edu) ; il estimait également la sensibilité climatique à 2,4°C, très proche des 3°C mentionnés dans le dernier rapport du GIEC. Enfin il estima la concentration de CO2 à 375-400ppm en 2000, alors qu'elle n'a été que de 370ppm cette année-là.

Mon sentiment est qu'avec les moyens dont disposait Sawyer en 1973 on peut dire que c'était un sacré bonhomme !

Broecker, 1975

L'article paru dans Science en 1975 s'intitule Are We on the Brink of a Pronounced Global Warming?  (Sommes-nous au bord d'un réchauffement climatique prononcé ?)

Les projections de Broecker ont été plutôt pertinentes pendant plusieurs décennies puis ont divergé assez fortement à partir des années 2005-2010 comme on peut le constater dans ce graphique :

Projected warming from Broecker 1975 (thick black line) compared to observational temperature records from NASA, NOAA, HadCRUT, Cowtan and Way, and Berkeley Earth (thin colored lines) from 1970 to 2020. Baseline period of 1970-1990. Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Ces fortes divergences sont dues à sa surestimation des quantités de CO2 émises, il prévoyait notamment pour 2016 une concentration de 424ppm alors qu'il n'y avait que 404ppm d'observées à cette date.

Il est cependant remarquable de constater que l'article date de 1975, alors qu'on pouvait constater dans les observations un léger refroidissement des températures, lequel n'impressionna pas pour autant Broecker qui se basa sur des données scientifiques et non de simples sensations...

Hansen et al, 1981

En 1981 Hansen cosigne un papier publié dans Science intitulé Climate Impact of Increasing Atmospheric Carbon Dioxide (Impact climatique de l'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique) ; CarbonBrief ne reprend que le graphique présentant les projections jusqu'en 2020 :

Projected warming from Hansen et al 1981 (fast growth–thick black line–and slow growth–thin grey line). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Comme on peut le constater ces projections sont assez bien en ligne avec ce qui est observé en ce qui concerne le scénario 1 (scénario "fast-growth", c'est à dire à croissance rapide) par contre sous-estiment la progression réelle des températures dans le cadre du scénario 2a (scénario "slow-growth", soit à croissance lente) ; cela dit entre 1970 et 2016 le scénario "à croissance rapide" a sous-estimé de 20% la réalité des températures durant cette période...

Hansen et al, 1988

J'ai déjà évoqué à deux reprises les projections de James Hansen en 1988, dans les billets Les projections d'Hansen-1988 confrontées à la réalité et Les projections de James Hansen actualisées ; nous avions vu que ces projections n'étaient pas du tout délirantes, alors qu'en dit aujourd'hui CarbonBrief ?

Le papier cosigné par Hansen s'intitule Global climate changes as forecast by Goddard institute for space studies three-dimensional model (Les changements climatiques mondiaux tels que prévus par le modèle tridimensionnel de l'institut Goddard pour les études spatiales ) ; il contient un graphique présentant trois scénarios (A, B et C) allant jusqu'en 2020 :

Projected warming from Hansen et al 1988 (scenario B–thick black line–and scenarios A and C–thin solid and dashed grey lines). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Les scénarios correspondaient à différentes émissions de CO2 :

• Scénario A : les émissions typiques des années 1970 et 1980 continuent inchangées ;
• Scénario B : émissions identiques à celles de 1988 ;
• Scénario C : réduction drastique des émissions de telle façon qu'elles cessent de croitre après 2000.

Le scénario B, qui semble être le plus proche de la réalité, a surestimé les températures observées d'environ 30%, surtout pendant la période 2005-2015 ; cependant on peut constater qu'après 2015 les températures observées rattrapent leur retard...

IPCC First Assessment Report, 1990

Nous en arrivons aux estimations figurant dans les rapport du GIEC, avec celles du premier appelé FAR dans lequel figurent ces projections :

Projected warming from the IPCC First Assessment Report (mean projection–thick black line, with upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Le scénario BAU (business as usual, c'est à dire sans rien changer à nos habitudes) estimait la concentration de CO2 en 2016 à 418ppm alors qu'elle n'a atteint pour cette année que 404ppm ; cette surestimation de la concentration de CO2 amène automatiquement à une surestimation de la hausse des températures (17% entre 1970 et 2016) mais on voit là-aussi qu'en 2016 les courbes se rejoignent (toujours la période 2005-2015 en cause)

IPCC Second Assessment Report, 1995

Le deuxième rapport du GIEC, le SAR, y va lui-aussi de ses projections :

 Projected warming from the IPCC Second Assessment Report (mean projection–thick black line, with upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Et là surprise ! les projections sous-estiment les températures réelles d'environ 28% pour la période 1990-2016 ; CarbonBrief explique que cela est dû à la combinaison de deux facteurs :

1. une plus faible sensibilité climatique que celle trouvée dans les plus récentes estimations (2,5°C contre 3°C) ;
2. une surestimation du forçage radiatif du CO2 (4,34 watts contre 3,7 utilisés dans les rapports suivants du GIEC jusqu'à aujourd'hui)

IPCC Third Assessment Report, 2001

Le troisième rapport du GIEC, le TAR, introduisit de nouveaux scénarios socio-économiques (les SRES) et donna les projections suivantes :

Projected warming from the IPCC Third Assessment Report (mean projection–thick black line, with upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Le taux d'augmentation de la température dans ce scénario A2 a été 14% plus faible que ce qui fut observé réellement ; les autres scénarios ont des taux d'émissions et des projections de températures similaires jusqu'en 2020 ; le A2 est celui qui se rapproche le plus de la réalité en ce qui concerne la concentration en CO2 en 2016 (406ppm)

IPCC Fourth Assessment Report, 2007

Le quatrième rapport du GIEC, qui ne pouvait pas s'abréger en FAR (qui était déjà pris pour le premier) s'est appelé AR4 (Assessment Report n°4) et a utilisé les mêmes SRES que le TAR ; on peut y voir les projections suivantes :

Projected warming from the IPCC Fourth Assessment Report (mean projection–thick black line, two-sigma upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Chart by Carbon Brief using Highcharts.

Les projections de températures furent seulement supérieures de 8% à ce qu'elles ont été dans la réalité entre 1970 et 2016, avec toujours cette fameuse période 2005-2015 qui présente un creux prononcé dans les observations ;  mais cette fois les observations se retrouvent en 2016 au-dessus des projections...

IPCC Fifth Assessment Report, 2013

Voici enfin le tout dernier rapport du GIEC, AR5, dans lequel figurent deux courbes, l'une représentant  la moyenne (mean) et l'autre un "mélange de modèles" (blended model fields), les deux très proches l'un de l'autre :

Projected warming from the IPCC Fifth Assessment Report (mean projection–thick black line, two-sigma upper and lower bounds shown by thin dotted black lines). Dashed black line shows blended model fields. Chart by Carbon Brief using Highcharts.

En fait, si je comprends bien, le graphique du GIEC est une partie du CMIP5, où, d'après CarbonBrief, une douzaine de modèles climatiques émanent d'équipes différentes réparties sur la planète (Terre, pas Mars ni Vénus) et utilisent les mêmes données et les mêmes scénarios.

L'AR5 introduisit également de nouveaux scénarios, les RCP, utilisant des projection pour l'après 2006 et des données historiques avant cette année-là.

La comparaison de ces projections avec la réalité est, d'après CarbonBrief, jugée délicate (tricky), le site renvoyant à un récent article sur le sujet, intitulé Factcheck: Climate models have not ‘exaggerated’ global warming (Vérification des faits : les modèles climatiques n'ont pas «exagéré» le réchauffement climatique), faisant lui-même référence à une étude polémique parue dans Nature Geoscience, Emission budgets and pathways consistent with limiting warming to 1.5 ◦ C (Les budgets d'émission et les voies compatibles avec la limitation du réchauffement à 1,5°C) ; j'ai déjà évoqué cette étude, qui a fait couler beaucoup d'encre depuis, dans La limite de 1,5° serait donc (peut-être) envisageable...? mais je me garderai de prendre parti, j'avais d'ailleurs mentionné à la fin de mon billet : Affaire à suivre.

Quoi qu'il en soit, si les températures projetées dans l'AR5 ont été supérieures de 16% (9% pour les "blended models") à celles observées depuis 1970, on constate encore une fois qu'en 2016 il y a recoupement des courbes, après le sempiternel creux des années 2005-2015.

Conclusion

CarbonBrief présente un récapitulatif des modèles montrés dans l'article :

* SAR trend differences are calculated over the period from 1990-2016, as estimates prior to 1990 are not readily available.
# Differences in parenthesis based on blended model land/ocean fields

Avec les commentaires suivants que je retranscris tels quels :

• Climate models published since 1973 have generally been quite skillful in projecting future warming. While some were too low and some too high, they all show outcomes reasonably close to what has actually occurred, especially when discrepancies between predicted and actual CO2 concentrations and other climate forcings are taken into account.
• Les modèles climatiques publiés depuis 1973 ont généralement été assez habiles pour projeter le réchauffement futur. Alors que certains étaient trop bas et certains trop élevés, ils montrent tous des résultats raisonnablement proches de ce qui s'est effectivement produit, en particulier lorsque des divergences entre les concentrations de CO2 réelles et prévues et d'autres forçages climatiques sont prises en compte.
• Models are far from perfect and will continue to be improved over time. They also show a fairly large range of future warming that cannot easily be narrowed using just the changes in climate that we have observed.
• Les modèles sont loin d'être parfaits et continueront d'être améliorés avec le temps. Ils montrent également une gamme assez large de réchauffement futur qui ne peut pas être facilement rétrécie en utilisant uniquement les changements de climat que nous avons observés.
• Nevertheless, the close match between projected and observed warming since 1970 suggests that estimates of future warming may prove similarly accurate.
• Néanmoins, le rapprochement entre le réchauffement projeté et le réchauffement observé depuis 1970 suggère que les estimations du réchauffement futur peuvent s'avérer aussi précises.

De tout ceci je retiens personnellement plusieurs choses avec mon point de vue de béotien en la matière :

• les scientifiques font tout ce qu'ils peuvent pour améliorer la pertinence de leurs modèles, ces derniers ne peuvent donc qu'être de plus en plus précis ; 
• le fait que de nombreuses équipes de par le monde fassent tourner chacune des modèles avec les mêmes données de base et les mêmes scénarios et arrivent à des résultats similaires est plutôt rassurant ; 
• les modèles ne seront jamais parfaits, il est donc malhonnête de vouloir "les jeter à la poubelle" parce qu'ils ne collent pas parfaitement avec la réalité observée ;
• les modèles dépendent essentiellement de notre volonté politique de limiter, ou non, nos émissions, les différents scénarios étant là uniquement pour nous faire prendre conscience des multiples possibilités en fonction de nos choix actuels et futurs.

Alors que penser de tous ces climatosceptiques qui clament un peu partout que les modèles climatiques "se planteraient" et nous feraient entrevoir un futur apocalyptique bien plus noir que ce qu'il serait en réalité.

Comme je l'ai déjà dit à deux ou trois occasions : « Quand on veut noyer son chien on l'accuse de la rage ».

Dans le cas présent, que font les climatosceptiques pour attaquer (pour noyer) les modèles climatiques ? Ils accusent les températures d'avoir la rage ! Ou plus sérieusement, ils accusent les scientifiques de nous tromper en manipulant les données réelles des températures observées, plus exactement en "ajustant" les températures du passé à la baisse afin de montrer des courbes de températures plus pentues que ce qu'elles ne devraient être en réalité.

Ainsi, s'ils parviennent à convaincre (ou se convaincre eux-mêmes) que les températures augmentent moins que ce qui est présenté dans les graphiques ci-dessus, alors la conséquence va de soi : les modèles climatiques surestiment grandement les hausses de températures, et alors on ne peut pas se fier à eux.

Nos amis de chez Skyfall en sont tellement persuadés qu'il en arrivent à pondre un article (le deuxième auquel je faisais référence au tout début de mon billet) intitulé De la Validité des données de température globale de surface NOAA, NASA et Hadley CRU dans lequel ils reprennent sans vergogne un "papier" cosigné par trois individus qui en arrivent à la conclusion (traduction Scaletrans) suivante :

• Les conclusions probantes de cette étude sont que les trois données GAST ( Global Average Surface Temperature) ne sont pas des représentations valides de la réalité. En fait, leurs ajustements des données historiques, qui ont éliminé les profils cycliques de température, sont totalement incohérents avec d’autres données de température publiées et crédibles des USA et d’ailleurs. Donc il est impossible de conclure d’après les jeux de données GAST que les dernières décennies ont été les plus chaudes de tous les temps – malgré les affirmations actuelles de records de chaleur.

On le voit aisément, ce qu'il faut retenir de ce "papier" c'est uniquement cette partie de la conclusion :

• [...] il est impossible de conclure [...] que les dernières décennies ont été les plus chaudes de tous les temps – malgré les affirmations actuelles de records de chaleur.

Tout le reste ne sert qu'à faire de l'enrobage (ou de l'enfumage) de manière à peu près crédible avec force graphiques et mots savants pour impressionner les gens impressionnables.

Deux choses me font douter du sérieux de ce "papier" :

1. il s'agit donc d'un "papier", rien que d'un bout de papier, qui n'a pas été publié dans une revue à comité de lecture (le "comité de lecture" présenté au début provoque un grand éclat de rire, avec en tête deux retraités qui ont dû être flattés qu'on pensait encore à eux en leur demandant leur signature) ;
2. aucun des trois signataires du "papier" n'est véritablement compétent pour remettre en cause la réalité des observations de températures passées ainsi que leurs ajustements.

On se rend vite compte que ce "papier" est repris de façon favorable essentiellement par des sites qu'on peut qualifier de suspects :

• heartland
• earthmysterynews
• thsresearch
• dailycaller
• therightinsight

Etrangement je n'ai vu ni WUWT ni Climate Etc, est-ce que par hasard ce "papier" serait finalement trop merdeux pour être repris par des sites qui tiennent un minimum à leur honorabilité (il y a quand même des limites à ne pas franchir) ?

Heureusement le Guardian, qui qualifiait ce "papier" de white paper (livre blanc), apportait un peu de bon sens le 10 juillet dernier :

• As we well know, climate myths are like zombies that never seem to die. It’s only a matter of time before they rise from the dead and threaten to eat our brains. And so here we go again – American conservatives are denying the very existence of global warming.
• Comme nous le savons bien, les mythes climatiques sont comme des zombies qui ne semblent jamais mourir. C'est seulement une question de temps avant qu'ils ne se lèvent d'entre les morts et menacent de manger nos cerveaux. Et c'est reparti ! - les conservateurs américains nient l'existence même du réchauffement climatique.

Sur Reddit on peut même voir une discussion entre gens qui se posent de bonnes questions, par exemple :

• Has this even been peer reviewed and published yet?
• Est-ce que cela a été examiné par des pairs et finalement publié ?

Eh bien non, on lui répond très justement :

• it is published by the heartland instituted. it's not a peer-reviewed paper.
• C'est publié par le heartland institute. Ce n'est pas un document évalué par les pairs.

Mais certains s'imaginent peut-être que du moment que c'est publié par le Heartland Institute, alors c'est forcément respectable...

Quant aux trois gugusses qui ont cosigné ce "papier" que peut-on dire d'eux ?

Le premier, James P. Wallace III, est quasiment inconnu des services de police, pardon, de Desmogblog, qui ne lui a pas fait de fiche mais le cite à une occasion (parmi plusieurs pétitionnaires dont certains usual suspects) ; il est aussi inconnu chez GoogleScholar qui retrouve beaucoup de Wallaces mais aucun James P, à plus forte raison troisième du nom (ces Américains n'ont vraiment aucune imagination, sauf pour créer des séries comme GoT...) ; je vois de nombreux Wallaces en cherchant sur le Web, mais impossible de mettre la main sur le bon ; bref un mystérieux personnage dont on va dire qu'il compte pour du beurre jusqu'à plus ample informé.

Le deuxième est Joseph S. D’Aleo dont Desmogblog nous trace le portrait ; on retiendra son point de vue sur le climat :

• “Sunspot cycles and their effects on oceans correlate with climate changes. Studying these and other factors suggests that a cold, not warm, climate may be in our future.” [2]
• « Les cycles des taches solaires et leurs effets sur les océans sont en corrélation avec les changements climatiques. L'étude de ces facteurs ainsi que d'autres suggère qu'un climat froid, pas chaud, pourrait être notre avenir. "

Donc encore un solariste qui croit (ou essaye de nous faire croire) dur comme fer que nous nous acheminons vers un nouvel âge glaciaire en niant l'effet du CO2 anthropique sur la hausse des températures.

On voit déjà à ce stade pourquoi le "papier" en question a tellement plu à Scaletrans et Bernnard, deux irréductibles pourfendeurs de l'effet de serre.

Joseph S. D’Aleo est connu de GoogleScholar, apparemment pour quelques rares articles parlant de météorologie, sa spécialité, donc rien d'étonnant à cela ; il est peut-être compétent dans son domaine, bien que je ne sois pas en mesure de quantifier son degré de compétence. Je constate seulement qu'il a été professeur de météorologie (a-t-il vraiment consacré beaucoup de temps à la recherche...?) puis Directeur de la météorologie au Weather Channel et qu'il a reçu de l'argent (pas beaucoup comparé à son collègue Anthony Watts) du Heartland Institute ; enfin il a prévu en 2008 que le monde allait entrer dans une phase de refroidissement et attend toujours avec impatience (et anxiété peut-être) que ses vœux se réalisent.

Enfin le dernier des signataires, Craig D. Idso, est sûrement le plus connu des trois ; Desmogblog nous brosse son portrait et nous apprend qu'il a fait des études de géographie et d'agronomie, ce qui le prédestinait pour sûr à remettre totalement en question la science actuelle du climat...

On passera sur ses liens avec l'industrie du pétrole (comme par hasard), lisons plutôt quelques uns de ses points de vue sur le climat :

• A weak short-term correlation between CO2 and temperature proves nothing about causation.
• Une faible corrélation à court terme entre le CO2 et la température ne prouve rien au sujet de la causalité
• Growth-enhancing effects of CO2 create an impetus for cooling.
• Les effets favorables à la croissance du CO2 créent une impulsion pour le refroidissement.
• Elevated levels of atmospheric CO2 are a boon to the biosphere.”
• Des niveaux élevés de CO2 atmosphérique sont une aubaine pour la biosphère. "
• Atmospheric CO2 enrichment brings growth and prosperity to man and nature alike.”
• L'enrichissement atmosphérique du CO2 apporte une croissance et une prospérité à l'homme et à la nature ".

N'en jetez plus, la cour est pleine !

Craig D. Idso est cependant celui des trois qui présente le plus de "papiers" sur GoogleScholar, il semble donc le seul à être un tant soi peu crédible, mais dans quelle mesure ? pour ça je pose mon joker.

Pour le moment il y a très peu de commentaires sur Skyfall, à croire que l'article n'est pas très inspirant...seul lemiere (le bien mal nommé) se fend d'un long (et imbuvable comme à son habitude) laïus qui commence ainsi :

• 4.  lemiere jacques | 7/10/2017 @ 11:11  Il est impossible de déterminer une temperature moyenne globale…( ça tuerait quelqu’un de dire sur quoi???!!!) sans faire d’hypothèses. SOuvent me semble t il, celles ci consistent à dire que certaines caractéristiques des distributions de températures à la surface montrent une forme ou une autre de stabilité géographique ou temporelle, « pour boucher des trous « ,repérer des anomalies expérimentales ou normaliser…. c’est légitime ( et on a pas le choix).[blablablablablabla]

C'est exactement ce genre de commentateur que mérite un site de désinformation comme Skyfall ; et pour en revenir au sujet, les modèles climatiques me paraissent d'une fiabilité autrement plus éprouvée que le raisonnement brumeux et erratique de monsieur Jacques-a-dit.