Climat

Quelques précisions sur la tendance de la réanalyse NCEP-NCAR

Je publie sur ce site global-climat les relevés quotidiens de la réanalyse NCEP-NCAR. Ceux qui suivent régulièrement son évolution auront peut-être remarqué que la réanalyse s’est distinguée ces derniers mois avec un biais froid assez spectaculaire.

Les cartes de NCEP-NCAR ont également montré des anomalies surprenantes à la surface de plusieurs régions du globe.

Si la réanalyse NCEP-NCAR n’est pas considérée comme un outil de premier choix pour évaluer la tendance sur le long terme, elle permet de suivre les variations quotidiennes de température à la surface des terres et des océans. La principale raison pour laquelle j’ai choisi de la mettre en ligne sur une page dédiée (« Température mondiale actuelle ») est tout simplement la disponibilité des données.

NCEP-NCAR est donc bien pratique, ce qui explique sans doute sa longévité, mais la tendance récente a de quoi interroger. Que se passe-t-il donc ? Voici quelques éléments pour essayer d’y voir plus clair.

Tout d’abord, il faut rappeler que les réanalyses sont des instruments permettant de décrire l’évolution récente de l’atmosphère et des océans, notamment à des fins de recherche. Elles utilisent une large gamme d’observations, issues des données de stations météo et de satellites, combinées à un modèle de prévision météorologique. Les réanalyses permettent de produire des observations de la température globale mais pas seulement. De nombreux autres paramètres sont étudiés : la pression, le vent à différentes altitudes, les précipitations, la teneur en humidité du sol, la température de surface de la mer… Le croisement des données permet d’étudier l’évolution du système climatique.

NCEP-NCAR est un outil de première génération (1996). Sur le plan technique, NCEP-NCAR souffre logiquement de la comparaison avec les réanalyses les plus récentes, qui présentent une résolution horizontale, verticale et temporelle supérieure. NCEP-NCAR affiche une résolution de 2.5 ° x 2.5 ° avec des paramètres atmosphériques sur 17 niveaux de pression relevés toutes les 6 heures. A titre de comparaison, ERA5, une réanalyse de dernière génération produite par ECMWF, propose une résolution de 0.25 ° x 0.25 °, avec des paramètres atmosphériques sur 37 niveaux de pression relevés toutes les heures.

Venons-en maintenant à la question du biais froid observé ces derniers mois sur NCEP-NCAR. Un décrochage s’est opéré dans les données NCEP-NCAR par rapport à ERA5 depuis fin 2019. Le décrochage est assez net :

ERA5 vs NCEP

On peut aussi faire la comparaison avec les chiffres de la NASA, qui utilise des stations au sol. Les réanalyses sont produites par assimilation de données, un processus qui repose à la fois sur des observations et des prévisions basées sur des modèles utilisant les lois de la physique et les observations passées.

Les observations « classiques », comme celles de NASA Gistemp, reposent uniquement sur les relevés réalisés au sol (les thermomètres donc) et à la surface de la mer. La NASA élimine le réchauffement urbain grâce à l’identification des zones urbaines par rayonnement nocturne télédétecté. Pour traiter les régions sans données, la méthode d’interpolation de NASA Gistemp permet d’inférer les températures des régions reculées (comme l’Arctique) en utilisant les stations les plus proches. Mais il n’y pas d’utilisation d’un modèle pour pallier les manques.

Avec une réanalyse, le modèle peut prendre plus ou moins d’importance selon la configuration climatique. Des progrès ont été faits depuis NCEP-NCAR et on peut voir régulièrement qu’ERA5 est très proche des observations de la NASA.

NCEP-NCAR n’affiche pas la même harmonie avec les chiffres de la NASA. La réanalyse se démarque nettement depuis fin 2019. On peut toujours voir des variations similaires mais c’est comme si les anomalies avaient subitement baissé d’un cran, comme on peut le voir ci-dessous :

NASA vs NCEP

On va maintenant voir que les anomalies relevées par NCEP-NCAR dans certaines régions du globe divergent fortement de celles observées par la NASA et ERA5.

Sur la période janvier-juillet 2020, NCEP-NCAR affiche une moyenne de +0,487°C au-dessus de la période 1981-2010. Voici la carte d’anomalies pour janvier-juillet :

La NASA, de son côté, annonce une moyenne de +0,64°C sur la période janvier-juillet 2020. Voici la carte d’anomalies pour janvier-juillet :

De prime abord, il semble que les anomalies froides soient nettement moins marquées sur la carte de la NASA que sur celle de NCEP-NCAR. Pour se faire une idée plus précise, une carte montrant les anomalies de la NASA moins celles de NCEP-NCAR permet de faire ressortir les divergences de manière manifeste :

Carte des anomalies de NASA Gistemp moins celles de NCEP-NCAR pour la période janvier-juillet 2020.

La différence de température globale entre la NASA et NCEP-NCAR est de 0,151°C sur janvier-juillet 2020. La NASA affiche des anomalies nettement plus élevées sur le Plateau tibétain, le nord de la Sibérie, le Groenland, certaines portions de l’Afrique et de l’Amérique du Sud. NCEP-NCAR est plus chaud sur la majeure partie de l’Antarctique mais c’est loin de compenser la tendance globale.

Voyons maintenant la différence entre ERA5 et NCEP-NCAR sur la période janvier-mai 2020 (en raison de l’indisponibilité des données, il ne m’a pas été possible de proposer janvier-juillet). ERA5 affiche une anomalie plus élevée de +0,18°C par rapport à NCEP-NCAR.

Carte des anomalies d’ERA5 moins celles de NCEP-NCAR pour la période janvier-mai 2020.

On retrouve à peu près les mêmes différences qu’entre NASA Gistemp et NCEP-NCAR. Etant donné la réputation de la NASA et d’ERA5 dans les milieux scientifiques, les anomalies de NCEP-NCAR apparaissent pour le moins suspectes.

J’ai tenté d’obtenir des explications de la part de la NOAA, l’Agence américaine d’observation océanique et atmosphérique, qui gère NCEP. Je n’ai pas pu obtenir d’information décisive permettant d’expliquer le décrochage observé depuis fin 2019. La NOAA m’a seulement concédé qu’un changement avait été opéré récemment dans l’analyse de la neige, désormais assurée par l’Air Force Weather Agency, les données utilisées jusqu’à présent n’étant plus disponibles. Le code doit être mis à jour d’ici décembre, ce qui devrait permettre une amélioration.

Pour résumer, les derniers relevés de NCEP-NCAR sont à prendre avec des pincettes. D’une part parce que NCEP-NCAR est une « vieille » réanalyse datant de 1996, d’autre part parce que les autres organismes de référence n’observent pas le même biais froid dans plusieurs régions du globe. En outre, des changements dans les sources des données auraient pu affecter la réanalyse.

Reste à voir comment évoluera NCEP-NCAR dans les mois à venir. NCEP-NCAR garde toujours l’avantage de proposer des données actualisées qui permettent de se faire une idée des fluctuations à court terme. Pour la tendance à plus long terme et pour la précision au niveau régional, la prudence semble de mise.

1 réponse »

  1. Dans ce domaine, la transparence de l’information est essentielle. Merci pour cet article qui permet de réajuster la compréhension de la méthodologie.

    Hélas, nous allons toujours dans le sens d’un très fort réchauffement, même si les données quotidiennes NCEP-NCAR le sous-évaluent.

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