Petit dessin, grand dessein

Par MD

« …même les plus excellents esprits auront besoin de beaucoup de temps et d’attention… » (Descartes, « Les Principes de la philosophie »)

1/ Introduction.
En 2021, la fameuse COP26 avait été précédée par la publication du sixième rapport du GIEC dit « AR6 ». Comme pour les précédents rapports, la première partie de l’AR6 élaborée par le groupe de travail n°1 (WG1) est consacrée à la « physical science basis ». Elle comporte 4 000 pages foisonnantes et inaccessibles au commun des mortels. Mais on en trouve la quintessence traditionnelle dans le « summary for policymakers » (SPM) de 42 pages auquel environ 130 « authors » ont contribué, ce qui dénote le soin méticuleux apporté à sa rédaction. Il est donc permis de considérer que ce résumé synthétise toute la science climatique que le GIEC a jugé nécessaire et suffisant de porter à la connaissance des « décideurs ». Le présent article a plus particulièrement pour objet l’analyse d’un diagramme très synthétique qui ne figure que dans le SPM et non dans le rapport lui-même (et dont toutes les données numériques sont accessibles).

2/ Températures et dioxyde de carbone (CO2).
On sait depuis longtemps que la doctrine du GIEC relie l’évolution des températures aux concentrations de l’atmosphère en dioxyde de carbone (CO2), elles-mêmes influencées par les émissions anthropiques. Les lecteurs du présent site sont familiarisés avec cet ensemble conceptuel, évoqué encore tout récemment. Le SPM en donne une illustration avec le diagramme SPM.10 de la page 28. Celui-ci est titré en caractères gras : « Every tonne of emission adds to global warming ». En voici la reproduction (on lui a superposé un quadrillage léger qui manque bizarrement dans la version originale).image001

Ce diagramme comporte à gauche une zone historique en grisé et à droite une zone prospective coloriée. La courbe représente en ordonnées l’évolution des températures (°C) depuis la période 1850-1900 réputée « préindustrielle » (le zéro de l’échelle est la moyenne des températures de cette période) et en abscisses les émissions anthropiques cumulées de CO2 (GtCO2) depuis 1850. Au pied du graphique, on trouve un repérage des années « rondes » en regard des cumuls d’émissions correspondants : l’échelle des dates y est très irrégulière puisque les émissions ont notablement varié au cours de la période. On analyse en premier lieu la partie historique.

3/ Températures en fonction du cumul du CO2 anthropique
Les variables utilisées sont les suivantes.
-Températures. Le GIEC utilise une série instrumentale intitulée « assessed temperatures », synthèse de plusieurs sources mais qui s’inspire amplement de la nouvelle série révisée Hadcrut5 du Hadley Center.
-Emissions de CO2. La série calculée des émissions anthropiques est empruntée au global carbon project (GCP). On peut vérifier qu’il s’agit bien de la sommation des émissions fossiles et de celles dues aux changements dans l’utilisation des sols.

Le graphique ci-dessous est une réinterprétation du diagramme SPM.10 pour la partie historique 1850-2019. En ordonnées les températures de la série « assessed temperatures », en abscisses les cumuls d’émissions. En superposition, repérage de quelques années « rondes » en regard des cumuls correspondants.image002

Le GIEC s’appuie sur cette représentation pour suggérer une relation linéaire entre la température et les émissions anthropiques cumulées. Sur la période 1850-2019, les émissions anthropiques cumulées ont été 2 411 GtCO2 et la température s’est accrue d’environ 1,1 à 1,2°C.

4/ Températures en fonction du temps.
On peut adopter la présentation chronologique, plus familière. En superposition, repérage de quelques valeurs « rondes » des cumuls d’émissions en regard des années correspondantes.image003

Cette représentation montre que la régularité apparente du premier graphique est une illusion due au fort resserrement de l’échelle des abscisses sur les 130 premières années. Ce n’est qu’à partir des années 1975-1980 que l’on peut éventuellement discerner une certaine linéarité.

5/ Températures instrumentales et températures modélisées.
Indépendamment de la série « assessed temperatures » déjà mentionnée, le GIEC définit une autre série désignée par : « human-caused warming ». Elle résulte d’une modélisation, présentée sous forme d’une « central estimate » et d’un fuseau d’incertitude à 5%-95%. Le graphique ci-dessous superpose les deux séries.image004

Aux irrégularités près, les deux séries sont pratiquement confondues. Par conséquent, le GIEC fait l’hypothèse fondamentale que l’augmentation des températures enregistrée depuis la période 1850-1900 est presque exclusivement attribuable aux émissions anthropiques de CO2. En clair : la sortie progressive du « petit âge glaciaire » ne serait pas due à des évolutions climatiques naturelles, mais serait pour l’essentiel un artefact dû à la révolution industrielle.

6/ Notion de TCRE.
Le principe d’une relation quasi-linéaire entre les températures et les émissions anthropiques cumulées de CO2 n’est pas nouveau : il avait été introduit dès le précédent rapport AR5 sous la dénomination de « transient climate response to cumulative CO2 emissions » (TCRE). Mais dans l’AR6 le GIEC est plus précis : il évalue le facteur de proportionnalité à 0,45°C pour 1 000 GtCO2 émises, avec une incertitude de ±40% (soit 0,27°C à 0,63°C/1 000 GtCO2). Ci-dessous une figuration de la TCRE en surimpression du précédent graphique des températures en fonction des émissions cumulées.image005

Au passage, on pourra s’étonner qu’il ait fallu des millions d’heures de supercomputers et de chercheurs pour en arriver à une formulation aussi élémentaire.

7/ Période future : les scénarios.
La partie droite du diagramme SPM.10 est un exercice de prospective sur l’évolution des températures entre 2019 et 2050. Cet exercice se base sur l’hypothèse forte que les températures continueront à dépendre des émissions anthropiques cumulées de CO2 et ceci selon une TCRE de 0,45°C (±40%) pour 1 000 GtCO2 cumulées émises. Comme ces émissions dépendront pour l’essentiel des volumes et des moyens de production d’énergie, le GIEC a élaboré des scénarios de développement démographique et économique très contrastés dits SSP (shared socieconomic pathways). Ceux-ci sont au nombre de cinq, désignés par des indicatifs numériques (le contenu des scénarios et la signification des indicatifs ne seront pas développés ici). Les émissions anthropiques annuelles dans chacun des scénarios sont représentées par le graphique ci-dessous, avec le rappel des émissions historiques.image006

Le GIEC précise qu’il ne privilégie aucun des scénarios. Le scénario SSP1-1.9 correspond au « net zero » dont l’IEA avait involontairement démontré l’impossibilité pratique. Il en reste quatre. Au vu des émissions observées entre 2015 et 2021, les scénarios SSP1-2.6 et SSP2-4.5 sont encore en ligne, mais les deux autres (SSP3-7.0 et SSP5-8.5) sont déjà démentis par les faits, comme le montre le détail ci-dessous. Au demeurant, ni le GIEC ni personne ne sait comment les choses évolueront.image007

8/ Période future : les températures.
On peut lire sur la partie inférieure du diagramme SPM.10 les valeurs des émissions cumulées en 2020, 2030, 2040 et 2050 pour chacun des cinq scénarios. On peut en déduire les températures correspondantes.image008

La lecture nécessite une certaine gymnastique. Par exemple, dans le scénario SSP2-4.5 (en jaune), la température en 2050 serait de 1,9°C en valeur centrale (incertitude 1,6 à 2,4°C). Au total, en tenant compte des valeurs extrêmes (entre le minimum de SSP1-1.9 et le maximum de SSP5-8.5), on voit que la température de 2050 pourrait s’établir entre 1,25°C et 2,85°C. On ne prend pas trop de risques à pronostiquer une fourchette aussi étendue.

9/ Conclusions provisoires.
Outre la doctrine fondamentale qui postule que les températures sont une conséquence du CO2, le diagramme SPM.10 présenté par le GIEC illustre un ensemble d’hypothèses audacieuses pour le moins.
-L’augmentation des températures depuis l’époque préindustrielle est presque exclusivement due aux activités humaines.
-Les températures sont une fonction, non de la concentration de CO2 dans l’atmosphère (ou de sa masse ce qui revient au même) mais du CO2 émis par lesdites activités.
-Cette fonction est linéaire, et non logarithmique comme dans le cas de la « sensibilité ».
-La validité de cette expression est suffisamment assurée pour pouvoir être extrapolée jusqu’en 2050 au moins.

N’allongeons pas le propos. Mais il faudra peut-être analyser plus en détail le fondement de certaines de ces hypothèses.

15 réflexions au sujet de « Petit dessin, grand dessein »

  1. Bonjour,

    « Le présent article a plus particulièrement pour objet l’analyse d’un diagramme très synthétique qui ne figure que dans le SPM et non dans le rapport lui-même ».
    Sauf erreur, c’est le cas aussi pour la nouvelle courbe de T° en cross de hockey.

    Comment interpréter ces choix de « résumé » qui n’en sont pas complètement puisque l’on rajoute des éléments ?

    Cordialement

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  2. L’accent mis par le GIEC sur les émissions et pas la concentration (de CO2) dans l’atmosphère, est-il un aveu que les « puits de carbone » sont, soit des éléments peu importants, soit « constants » ?

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    • C’est votre seconde hypothèse qui est la bonne. Les puits de carbone sont « presque » constants en proportion des émissions (pour être plus précis, 56% des émissions seraient absorbées en moyenne, depuis une soixantaine d’années comme le précise par ailleurs le GIEC). Je n’ai pas développé ce sujet pour limiter la longueur de l’article.
      Cordialement
      MD

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  3. Que ce soit pour la nature ou pour l’humanité , c’est pareil
    Pour la nature 50 % du CO2 émis par l’humanité est absorbé par la biosphère pour faire progresser la végétation sur terre
    Pour l’humanité 50% de la nourriture absorbée est utilisée pour multiplier les humains sur terre et éventuellement leur faire doubler le poids : merci aux obèses de fossiliser le CO2 comme les arbres de la forêt

    HA HA , pas de smilies ici

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  4. Je crois avoir déjà fait plusieurs fois ce commentaire, mais bon …
    Le précédent rapport AR5 du GIEC avait un encart qui traitait du « hiatus »: une stagnation ou une décroissance des températures à partir de 1998 et sur plus de 15 ans.

    On voit que les supercomputers ont magnifiquement travaillé ! Le hiatus a été remplacé par une courbe croissante conforme à la théorie …

    Conclusion personnelle: Il ne sert strictement à rien d’analyser ces courbes de températures. A la place, on peut par exemple utiliser un « proxy » comme les relevés des marégraphes tels que Brest / Marseille par exemple, qui représentent, tant qu’on ne se mêlera pas de les « homogénéiser » eux aussi, une représentation bien plus fidèle de l’évolution des températures que ces courbes !

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    • Réponse MichelLN35 @MD et @papijo
      Bonjour papijo, je crois qu’une analyse des données de températures et de teneurs en CO2 atmosphérique est utile et permet de savoir pourquoi il suffit de faire des moyennes de racines (cubiques et carrées) pour inverser la tendance au réchauffement et la remplacer par un refroidissement annoncé dès les années 70 par Leona LIBBY et maintenant bien visible dans les taux de mortalité hivernale pour 1000 des 10 dernières années visibles sur l’INSEE. L’hiver 20-21 en particulier a vu 7 mois consécutifs avec des taux glissants sur 12 mois supérieurs à 10 %o, ce qui ne s’était jamais vu depuis le début des années 70. J’ai essayé depuis hier soir de faire passer mes réflexions ici sans succès. Je tente encore le coup en répondant à votre commentaire.

      Cher MD, vous donnez dans ce texte des graphiques de la COP 26 qui correspondent à ceux que vous aviez présentés antérieurement le 4 décembre 2018 sur le fil « de la COP 21 à la VOP 24 ». Ces graphiques, qu’ils soient temporels ou en rapport avec des gigatonnes de CO2, représentent toujours des moyennes de volumes considérées comme linéaires. Or, des moyennes de puissances, carrés ou cubes, ne sont pas des grandeurs légitimes, ou logiques ou rationnelles, ni en mathématique ni en physique.

      Pour avoir la légitimité de faire une moyenne, il est indispensable que les grandeurs considérées soient distribuées linéairement. Voici pourquoi, par Gérald TENENBAUM, « Des mots et des maths » O. Jacob sept 2019, p. 159 au chapitre R COMME RANG, UNE MESURE DE LIBERTE, « la notion de rang en mathématique est issue de la théorie de l’algèbre linéaire. … Depuis le XIXe siècle l’algèbre linéaire constitue une branche à part entière des mathématiques. Schématiquement, on peut la décrire comme le champ d’étude privilégié des transformations possédant une caractéristique DE PROPORTIONNALITE. La fonction qui à x associe 2x est linéaire ; celle qui à x associe x^2 ne l’est pas. »

      Pour faire des moyennes de puissances il est nécessaire de passer par leurs racines et élever enfin à la puissance indiquée. Mais, dans la discussion du fil de 2018 la 3e réponse, due à Paul Aubrin, fournit une preuve absolue de l’absence de tout effet de serre ; le graphique proposé montre que depuis 1960 jusqu’à 2020 les variations de températures atmosphériques à Mauna Loa précèdent toujours de quelques mois les variations de teneur en CO2, IL N’Y A DONC PAS D’EFFET DE SERRE. La cause doit toujours précéder l’effet.

      En outre, ce petit graphique montre un effet spectaculaire de la fonction detrend:0.17 sur les variations de volumes de CO2 atmosphérique et, comme la corrélation entre les deux courbes est très forte, aussi sur les températures qui sont des volumes (1°C = 1/100 dilatation liquide ou gaz entre glace fondante et eau bouillante). Ce que j’ai reproduit sur les 4 courbes officielles de T, en montrant que l’el Niño de 2016-17, était beaucoup moins chaud que celui de 1998.

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      • @MichelLN35
        Votre phrase :
        Pour avoir la légitimité de faire une moyenne, il est indispensable que les grandeurs considérées
        soient distribuées linéairement.
        est fausse (souvent la distribution est Gaussienne) au mieux. Mais je soupçonne plutôt que vous ne compreniez pas un mot de ce dont vous parlez.
        Je sais que ce n’est pas une bonne façon de souhaiter la bonne année, mais vos obsessions sur la juste façon d »établir des moyennes statistiques constituent un tissus d’âneries. Retournez ou allez à l’université et apprenez.

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      • Très cher cunctator, d’abord bonne année, je vous remercie de votre méchanceté gratuite à mon égard, car je ne doute pas de votre intelligence et je pense que, quand vous aurez compris la monumentale erreur faite par tous sur les notions de température et de thermométrie, vous conviendrez que peut être n’ai-je pas tout à fait tort, les grandeurs puissances, comme la température mesurée (Celsius ou K) et l’énergie cinétique (M*v^2) ne sont pas distribuées linéairement. J’ai tenté ici une petite démonstration sur le tableur Excel : file:///C:/Users/michel/Documents/Climat%20Physique%20g%C3%A9n%C3%A9/EFFET%20PUISS%20SUR%20MOY%20DOC%20PHYS%20GENE%202.pdf

        Je ne pourrais plus suivre vos conseils, « vos obsessions sur la juste façon d’établir des moyennes statistiques constituent un tissus d’âneries. Retournez ou allez à l’université et apprenez. » car, pour moi, c’est malheureusement trop tard. J’ai près de 84 ans et suis docteur es sciences. J’ai fait une carrière complète d’enseignant dans une grande Ecole d’agronomie, sur concours sur titre et sur épreuve pour chaque niveau, d’assistant à professeur de 1ère classe, responsable de chaire botanique et protection des cultures et chef de département production végétale, entre 27 ans et 61 ans, mon départ en retraite. Par contre, l’examen attentif des 3 graphiques wikipédia donnés par Englebeen pour certifier la responsabilité humaine dans les variations de teneur en CO2 liées à la Température me semble fondamentaux ici : Wikipédia T Arct/MLoa Englebeen : https://tinyurl.com/ybrpdgme + var 2002-2004 https://tinyurl.com/y8ajkpew + var 1990-2003 https://tinyurl.com/ya42rqed .

        Bonne lecture et réflexions, à vous lire, merci.

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  5. A MichelLN35
    Je ne vois pas ce que viennent faire des racines carrées ou cubiques dans cette histoire … et les taux de décès non plus ! Pour ces derniers, avant de mettre en cause les températures ou le CO2, vous devriez regarder la pyramide des âges et ne pas vous étonner si le premier responsable du « macchabées -boom » des années 2020, c’est le « baby-boom » des années 1950 !

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  6. Ping : Climatologarithme | Mythes, Mancies & Mathématiques

  7. J’aimerais que l’on m’explique comment une augmentation cumulée des émissions peut présenter des variations négatives des températures. Dès lors que l’on trouve qu’un paramètre dont les valeurs cumulées augmentent régulièrement en fonction du temps (les ppm de CO2, notamment) et que un autre paramètre (les anomalies de T globales notamment) montre des augmentations globales croissantes en fonction du temps, il y aura forcément une corrélation positive entre les deux paramètres mais cela ne peut être la démonstration d’une relation de cause à effet. Le changement de variable opéré par le Giec ne démontre pas plus une relation de cause à effet. Il est indispensable de dériver les fonctions pour comparer les variations de T aux variations d’émissions. Veyres a largement discuté ce problème et montré justement que les variations de CO2 sont une fonction dépendante des variations de températures. Si les données sont disponibles, il faut donc faire cette analyse : variation des émissions avec variations des T.

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