D5 Détection et attribution

Topique

La détection et l'attribution constituent la méthodologie utilisée pour déterminer, premièrement, si le système climatique a subi un changement statistiquement significatif et, deuxièmement, quelles sont les causes de ce changement. La détection compare les tendances observées à la variabilité interne que présenterait le climat en l'absence de forçages externes. Cette variabilité est estimée par des simulations de contrôle à long terme, dans lesquelles aucun changement externe n'est introduit. Lorsque la tendance observée dépasse nettement la plage attribuable à cette variabilité interne, le changement est considéré comme détecté et sa cause peut être étudiée par attribution.

L'attribution utilise la méthode d'empreinte optimale, qui compare les observations aux profils spatiaux caractéristiques de la réponse climatique à différents forçages externes, tels que les gaz à effet de serre, les aérosols, l'activité solaire et l'activité volcanique. Les observations sont représentées par une combinaison de ces empreintes, et la combinaison linéaire qui reproduit le mieux le changement enregistré est déterminée. De cette manière, la contribution relative des différents forçages au changement observé peut être estimée.

La méthode de détection optimale améliore cette comparaison en cherchant à maximiser le rapport signal/bruit. Les observations et les traces associées aux différents forçages sont projetées sur des combinaisons où la variabilité interne du climat est plus faible. Ceci réduit l'interférence du bruit climatique naturel et facilite la distinction des signaux correspondant aux différents facteurs externes.

Une fois l'attribution obtenue, un test de cohérence compare la part inexpliquée des observations à la variabilité interne estimée par des simulations de contrôle. Si ces résidus sont compatibles avec cette variabilité, l'attribution est considérée comme statistiquement cohérente. De plus, des facteurs d'échelle permettent d'évaluer l'intensité des signaux simulés par rapport aux signaux observés. Un facteur supérieur à un indique que le modèle génère un signal plus faible que le signal observé et, par conséquent, le sous-estime ; un facteur inférieur à un indique que le signal simulé est trop intense et que le modèle le surestime.

Cette même logique peut être appliquée à des phénomènes spécifiques par l'attribution d'événements extrêmes. Son objectif est de quantifier dans quelle mesure le changement climatique anthropique a modifié la probabilité ou l'intensité d'un événement spécifique, tel qu'une vague de chaleur, une inondation ou une sécheresse. Pour ce faire, on compare un monde réel, correspondant au climat actuel et à l'influence humaine, à un monde contrefactuel hypothétique où cette influence anthropique est inexistante.

L'un des indicateurs utilisés est le ratio de risque attribuable, obtenu en comparant la probabilité de dépasser l'intensité de l'événement dans les deux mondes. Il est calculé en soustrayant de un le rapport entre la probabilité de l'événement dans le monde contrefactuel et sa probabilité dans le monde réel. Plus la probabilité de l'événement sans influence humaine est faible par rapport à sa probabilité actuelle, plus ce ratio est proche de un et plus la part de sa probabilité associée au changement climatique anthropique est importante. Une autre mesure courante est la période de retour, c'est-à-dire l'intervalle moyen entre deux événements d'une magnitude donnée, qui peut également être comparée entre les scénarios réel et contrefactuel. L'attribution des événements extrêmes ne se limite donc pas à affirmer que le changement climatique peut influencer un phénomène, mais vise plutôt à quantifier l'ampleur de la modification de sa probabilité ou de son intensité par rapport à un climat sans influence humaine. De même, l'attribution climatique à long terme vise à quantifier la contribution des différents forçages externes aux tendances observées.

Ensemble, la détection et l'attribution fournissent un cadre statistique permettant de passer de l'observation du changement climatique à l'identification quantitative de ses causes. La détection détermine si un signal dépasse la variabilité interne naturelle ; les signatures optimales permettent de distinguer les contributions des gaz à effet de serre, des aérosols et de l'activité solaire et volcanique ; les tests de cohérence vérifient la compatibilité des résidus avec la variabilité interne ; et les facteurs d'échelle évaluent la correspondance entre les signaux simulés et observés. Appliqué aux événements extrêmes, ce même principe permet d'estimer la part de leur probabilité ou de leur intensité attribuable à l'influence anthropique et celle qui aurait pu se produire même en son absence.

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