L’acte de naissance de la climatologie

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «On ne parle plus de changements climatiques, mais d’urgence climatique déclarée par le GIEC [Groupe intergouvernemental d’experts sur le climat, ndlr]. Or leurs calculs sont basés sur des mesures remontant au début du XXe siècle et même à 1850, en pleine Révolution industrielle. Et on parle ici de mesures pour la planète entière. Mais depuis quand pouvons-nous mesurer précisément la température de la planète ? Et comment pouvons-nous être sûrs que nos comparaisons avec les époques précédentes sont fiables ?», demande Bertrand Bouchard, de Beauport.

Mesurer le temps qu’il fait à l’échelle de la Terre n’est pas une mince tâche. D’après l’Organisation météorologique mondiale, on peut compter de nos jours sur un «réseau» mondial de pas moins de 10 000 stations météo «de surface» (au sol), 1000 stations dans les airs, autant de bouées dérivantes en mer et une centaine de bouées fixes, sans compter les données recueillies par des centaines de radars météo, quelque 7000 navires et 3000 avions commerciaux, de même que 16 satellites météorologiques et une cinquantaine de satellites de recherche. Mais il n’en a évidemment pas toujours été ainsi.

L’invention du thermomètre remonte autour de l’an 1600, et il n’a pas fallu grand-temps avant qu’on s’en serve pour faire de la météo. La plus ancienne série de mesures de température prises quotidiennement (et même plusieurs fois par jour) que l’on connaisse a débuté en Angleterre en 1659 — et elle est toujours active à ce jour ! On y voit d’ailleurs assez clairement une tendance au réchauffement, mais elle souffre de deux problèmes majeurs. Le premier, c’est que comme toutes les autres mesures météorologiques, elle ne vaut que pour une région particulière, le centre de l’Angleterre dans ce cas-ci. Pas moyen de déduire une température moyenne pour le globe au complet à partir de ça (j’y reviens).

Le second problème, c’est que ces mesures n’ont pas toutes été prises au même endroit et de la même manière, mais sont plutôt une collection de séries maintenues par des amateurs (il n’y avait pas de «pros», à l’époque), indépendamment les uns des autres. Le pionnier britannique de la climatologie Gordon Manley (1902-1980) les a toutes mises ensemble et a tant bien que mal comblé des «trous» là où les séries ne se chevauchaient pas. Et même quand elles se chevauchaient, on les considère comme peu fiables jusque autour de 1770 — avant cela, la norme était de placer les thermomètres non pas dehors, mais à l’intérieur, dans des pièces non chauffées, ce qui les rendait moins sensibles aux changements de la «vraie» température extérieure.

Les problèmes de ce genre étaient d’ailleurs répandus à l’époque. Dans un fascinant article sur les débuts de la météorologie au Québec, la chercheuse de McGill Victoria Slonosky note elle aussi que jusqu’à la fondation du Service météorologique du Canada en 1871, les seules séries de mesures dont on dispose étaient surtout des initiatives individuelles de qualité variable. Leurs séries ne se chevauchent pas toutes (entre les mesures du naturaliste Jean-François Gauthier, au milieu du XVIIIe siècle, et celles du Britannique Alexander Spark, il y a un trou de près de 50 ans !), les mesures ne furent pas toutes prises de la même manière ni aux mêmes heures, etc. En outre, ce n’est pas avant le milieu du XIXe siècle que l’usage d’abris à thermomètre (pour les protéger de l’influence des vents et de l’exposition directe au soleil) ne s’est vraiment généralisé, note Mme Slonosky.

Mais quand même : avec le temps, non seulement les techniques se sont améliorées et standardisées, mais le nombre de stations météorologiques a également explosé, un peu partout dans le monde. Si bien que quelque part entre le milieu et la fin du XIXe siècle, la température a commencé à être mesurée de manière suffisamment fiable et sur une superficie suffisamment grande pour que, aux yeux des climatologues, l’on puisse en tirer une moyenne planétaire satisfaisante.

Certains disent que les incertitudes demeurent trop grandes avant 1880, d’autres «osent» se rendre jusqu’aux années 1850. Dans tous les cas, ce n’est ni parfait, ni aussi précis et complet que les mesures que l’on prend maintenant. Comme le montre la carte ci-dessous, il restait encore de vastes zones d’ombre où l’on n’avait très peu, sinon pas du tout de mesures — notamment les pôles, le bassin versant de l’Amazone et de grands pans d’Afrique. Mais dans l’ensemble, les climatologues considèrent qu’à partir de la fin du XIXe siècle, on a assez de données prises dans assez d’endroits pour donner une idée raisonnablement précise de la température mondiale.

L'écart de température des années 1880-1890 par rapport à la moyenne de 1950-1980. Les zones en gris indiquent qu'il n'y a pas de données pour ces régions.

Une autre difficulté à souligner avec ces longues séries temporelles est que les thermomètres sont, pour ainsi dire, de «petites bêtes fragiles» dont les mesures peuvent être influencées par bien des facteurs qui n’ont rien à voir avec le climat. Par exemple, au fil du temps, certaines stations météo ont changé d’emplacement. D’autres ont été installées dans des endroits qui, à l’origine, étaient sauvages ou ruraux mais qui ont fini par être rattrapés par l’urbanisation (et ses îlots de chaleur). À peu près toutes les stations météo un tant soit peu anciennes ont modernisé leurs instruments une, voire plusieurs fois au cours de leur histoire, ce qui peut aussi changer les mesures. Afin d’annuler autant que possible l’effet de ces biais, les climatologues ont dû corriger leurs données brutes.

Tout cela pour dire qu’au final, il n’y a pas une façon unique de reconstituer le climat mondial passé. Selon les critères choisis, ce ne sont pas toutes les mêmes données, les mêmes stations qui seront retenues — certains chercheurs ont même déjà décidé de garder les données brutes, sans correction ! Selon le groupe de recherche qui fait la reconstitution, les résultats ne seront donc pas tout à fait les mêmes. Mais comme le montre le graphique ci-bas, peu importe la façon de procéder, les conclusions convergent : la tendance au réchauffement depuis la fin du XIXe siècle est absolument indéniable.

Tout comme ses origines principalement humaines, d’ailleurs — mais c’est une autre histoire…

Cinq reconstitutions du climat passé (à l'aide de mesures instrumentales) montrent les écarts de température par rapport à la moyenne de 1950-1980. Les cinq ont été faites en suivant des méthodologies différentes, mais toutes montrent la même tendance au réchauffement.

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Précision. Une version antérieure de ce texte a été modifiée afin de corriger le nom complet du GIEC et de préciser qu'avant la fondation du Service météorologique du Canada, nos séries temporelles étaient «surtout» le fait d'amateurs (et non «complètement», comme la version précédente le laissait entendre.