De beaux graphiques, mais peu de données.  La science, grande perdante du débat médiatique sur les changements climatiques

Par Stefan Rahmstorf

Traduit de l’allemand par Sebastian Weissenberger

Cet article est d’abord paru en 2002, dans l’hebdomadaire allemand de grand tirage « Die Zeit » (titre original « Flotte Kurven – dünne Daten »). Il tente de répondre à ceux qui ont tenté de discréditer la science des changements climatiques et ses conclusions majeures, soit que les changements climatiques existent et qu’ils sont le résultat des activités humaines. Dans l’article qui suit, l’auteur fait ressortir les principaux arguments utilisés dans ce contexte. Il tente de démontrer que ces arguments ne sont pas de nature scientifique.

Quand je mentionne mon travail de climatologue, on me dit souvent que le rôle de l’Homme dans les changements climatiques est quand même assez contesté. Si vous suivez le moindrement les médias, vous pouvez facilement avoir cette impression. On voit fréquemment, dans les interviews de variété, deux scientifiques défendant des opinions contraires sur le sujet. Mais est-ce que ce débat médiatique reflète le débat scientifique, qui s’articule généralement autour de la qualité des données, des modèles et des arguments, et qui se fait par le biais de la littérature scientifique, des conférences et ateliers de travail ? J’ai donc essayé de vérifier si les scientifiques se demandent réellement si les changements climatiques sont attribuables à l’humain plutôt qu’à des phénomènes naturels comme le rayonnement solaire.

Le point de mire de toutes les discussions entourant ce débat est constitué des rapports du Groupe Intergouvernemental d’Experts sur le Climat sous l’égide des Nations-Unies (GIEC, en anglais IPCC)(1), en même temps fondement scientifique du Protocole de Kyoto. La rédaction de ces rapports est un processus ouvert auquel participent plus de deux mille scientifiques du monde entier. Réunis en groupes d’experts, ceux-ci rédigent les différents chapitres des rapports ou révisent les articles et les versions préliminaires qui sont diffusés sur Internet. Tous les scientifiques sont invités à faire part de leurs commentaires critiques et arguments. Les rapports du GIEC constituent un résumé de l’état des connaissances sur la climatologie au niveau international.

Le rapport de mai 2001 présente des conclusions claires : l’Humain, par ses émissions de CO2 et d’autres gaz, altère le climat de manière probablement considérable (2). Plus précisément, la terre s’est déjà réchauffée de 0,6 à 0,8oC au cours du dernier siècle et l’essentiel de ce réchauffement est attribuable à l’Humain. Une petite partie est liée aux fluctuations de l’activité du soleil. La conséquence de ce réchauffement est que des glaciers fondent et que les précipitations extrêmes augmentent. Si nous continuons ainsi, le rapport prévoit que la terre se réchauffera de 1,4 à 5,8oC au cours du 21e siècle. Qu’autant de scientifiques se mettent d’accord sur des énoncés aussi clairs témoigne d’un consensus remarquable ! Est-ce que cette apparence serait trompeuse ? Est-elle le résultat d’une sorte de complot ? Est-ce que d’importants arguments ont été oubliés, négligés ou même passés sous silence ?

Un coup de téléphone amorce ma quête de réponses à ces questions : un journaliste me demande ce que je pense d’une « nouvelle étude de Peter Neumann-Mahlkau démontrant que l’Humain n’est pas responsable des changements climatiques ». La requête me surprend : je suis climatologue depuis quinze ans et je n’ai jamais entendu ce nom ! Je me dis : « Pas de problème, il est possible de consulter, via Internet, une banque de données répertoriant tous les articles des revues scientifiques, le Science Citation Index (SCI). Des 8661 articles répertoriés depuis 1975, aucun n’a été écrit par Neumann-Mahlkau. Le géologue à la retraite n’a apparemment pas publié de travaux de recherches depuis 1975.

Le jour suivant, je reçois sa « nouvelle étude », publiée sous forme d’un tiré à part distribué par le Verband der Braunkohleindustrie, l’Union de l’industrie du charbon brun en Allemagne (3). Il s’agit d’un article de vulgarisation traitant de connaissances tirées de manuels scolaires, similaires à ce que je transmets dans mes cours de paléoclimatologie à la différence que, pour ma part, je les ajuste à l’état actuel des connaissances. Dans son « étude », Neumann-Mahlkau conclut que la variabilité climatique a toujours existé sans même que le CO2 y soit pour quelque chose. Or, aucun scientifique ne s’avancerait à contredire cela : personne n’est d’avis que le CO2 est le seul facteur d’influence dans l’évolution du climat. Personne n’arriverait toutefois à la même conclusion que Neumann-Mahlkau, soit que le CO2 n’a pas d’effet sur le climat [1].

Il ne se trouve donc, dans cette étude, aucun argument sérieux dont on pourrait discuter entre collègues chercheurs. Continuons tout de même notre quête... Dans la populaire émission télévisée de discussion de Sabine Christiansen, un membre de l’Institut Météorologique de Berlin, Horst Malberg, est invité à présenter son point de vue sur les changements climatiques (émission du 18 août 2002). Ce dernier y défend la thèse selon laquelle le changement climatique actuel se situerait dans des limites tout à fait normales et qu’il serait amorcé depuis l’an 1790. Y a?t-il ici une contradiction objective avec le rapport du GIEC qui affirme que les années 1990 ont très probablement été les plus chaudes du dernier millénaire ?

Après vérifications, il apparaît que Malberg parle de régions spécifiques. Or, aucun climatologue ne prétend qu’il fait présentement plus chaud partout sur terre qu’au cours du dernier millénaire. Ce qui est vrai est que la température moyenne de l’hémisphère Nord est plus élevée qu’à n’importe quel moment du dernier millénaire. Les données de sites isolés sont peu parlantes. Seule une vue d’ensemble permet de révéler un réchauffement climatique inhabituel.

Malberg affirme par ailleurs que, d’après ses recherches, les deux tiers du réchauffement seraient attribuables au soleil et un tiers seulement à l’activité humaine : une déclaration scientifique en contradiction claire avec le rapport du GIEC. Pour connaître le détail de cette affirmation, je consulte tout de suite le Science Citation Index. Or, rien ! La liste de publications de M. Malberg ne comporte aucun article portant sur l’effet du soleil sur le climat [2]. Aurait-il diffusé ses résultats de recherche à la télévision au lieu de les soumettre à l’évaluation de ses pairs, selon la manière habituelle de procéder en science ?

Le rôle du soleil est exagéré

L’exemple des danois Friis-Christensen et Lassen montre comment les débats scientifiques se déroulent normalement. En 1991, les deux chercheurs publiaient, dans la prestigieuse revue Science, une corrélation entre le cycle des taches solaires et la température terrestre (4). L’article concluait en affirmant que le réchauffement était principalement causé par l’activité solaire. Suite à cette publication, des scientifiques danois obtinrent les données originales de l’étude et réussirent à démontrer que la corrélation reposait sur un artéfact statistique (elle ne pouvait être reproduite à partir des données non filtrées) (5) [3]. Suite à cette démonstration, Knud Lassen, l’auteur du premier article, modifia lui-même son modèle pour y inclure des données plus récentes (6). Il arrivait maintenant à la conclusion que, compte tenu de l’activité solaire, le climat n’aurait naturellement pas dû se réchauffer pendant cette période de 1880 à 2000. Le réchauffement observé suggérait plutôt une influence humaine (figure 1). C’est ainsi que fonctionne les débats scientifiques : les publications dans des revues scientifiques, parce qu’elles contiennent des informations complètes permettant de refaire les expériences présentées, permettent à d’autres scientifiques de comparer et d’évaluer les méthodes et résultats de la recherche, de les discuter et de les critiquer.

» Voir la figure 1. Nouvelle courbe solaire de Thejll et Lassen 2000, Fig.3 (6). La ligne rouge représente l’évolution de la température selon Jones avec le réchauffement important amorcé depuis 1970; la ligne pointillée représente le meilleur ajustement statistique de la longueur des cycles de taches solaires. À remarquer que les valeurs de la fin de la courbe ne sont pas plus élevées que celles des années 1940. Par ailleurs, la correspondance de l’amplitude des deux courbes entre 1900 et 1940 est arbitraire, car les courbes ont des unités différentes (température contre longueur de cycle) – le graphique ne permet donc pas de conclusions sur la part du réchauffement de la première moitié du 20e siècle attribuable aux cycles solaires.

Sur la place publique, en Allemagne, la thèse de l’influence du soleil sur le climat est défendue surtout par Ulrich Berner de l’Institut fédéral pour les géosciences et les matières premières (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe). Celui-ci a publié un livre (Klimafakten , ou « Faits climatiques »), une brochure et, plus récemment, une version courte du livre (7). Toutes ces publications ont été distribuées généreusement aux journalistes et politiciens par l’association allemande du charbon brun (Verband der Braunkohleindustrie [4]). Le Spiegel, influent hebdomadaire politique allemand, a jugé que cela valait la peine d’en faire une grande histoire (13). Le Science Citation Index révèle cependant que M. Berner n’a publié aucun travail de recherche scientifique original sur l’activité du soleil et le climat [5]. M. Berner argumente plutôt à l’aide de la première courbe de Friis-Christensen et Lassen, reproduite dans le Spiegel (figure 2). Il n’est malheureusement pas fait mention de la nouvelle courbe de Lassen prouvant le contraire, pourtant bien connue par les experts et discutée dans le rapport du GIEC.

» voir la figure 2. Ancienne courbe solaire (jaune) de Friis-Christensen et Lassen (4) telle que reproduite dans le Spiegel (2001). L’augmentation vers la fin est un artéfact causé par une méthode de lissage non appropriée.

Dans son livre, M. Berner soutient que seulement 2 % de l’effet de serre serait attribuable à l’Humain. Le néophyte est rassuré : l’influence de l’humain serait finalement minuscule. Ce chiffre de 2 %, issu du rapport du GIEC, n’est pas contesté par les scientifiques. Le seul débat légitime porterait plutôt sur l’utilisation qu’en fait Berner sur la place publique [6], généralement sans mentionner que l’effet de serre naturel est d’environ 33°C, sans quoi la température sur terre serait glaciale. Un simple calcul montre que l’amplification de l’effet de serre par l’Humain concorde bien avec le réchauffement de 0,7°C observé au cours des derniers 100 ans.

Berner semble se complaire à créer l’impression que la thèse de l’effet de serre est propagée par des « néo-climatologues » qui simulent le climat actuel et futur à l’aide de modèles numériques et qui vivent dans un monde virtuel. En contrepartie, se trouveraient les paléoclimatologues, qui, étudiant l’histoire climatique, à l’aide de véritables données - ces fameux « faits climatiques » (Klimafakten)- tireraient des conclusions différentes. Avons-nous trouvé ici le véritable noyau du débat scientifique : néoclimatologues contre paléoclimatologues ?

Ce qui m’irrite toutefois est que je me compte parmi les paléoclimatologues. Notre groupe de travail, à l’Institut de Potsdam, a contribué de manière significative à la compréhension du climat glaciaire et des changements climatiques au cours de l’Holocène. Nos travaux sont discutés dans toutes les conférences internationales portant sur les causes des changements climatiques dans l’histoire de la Terre. Les théories de M. Berner, si elles étaient connues dans les milieux paléoclimatologiques, ne seraient prises au sérieux par personne. Évidemment, les principaux paléolimatologues ont participé aux travaux du GIEC.

Je poursuis une dernière piste. Le Spiegel publie, dans le contexte de la crue du siècle en 2002 en Allemagne, un débat entre les climatologues Mojib Latif et Heinz Miller (9). Le graphique accompagnant cet article pourrait effectivement occasionner un débat scientifique. Il présente une reconstitution de l’évolution de la température de l’hémisphère Nord contredisant de manière flagrante celle produite par le GIEC. La courbe suggère, par exemple, qu’il faisait au moins aussi chaud au Moyen-Âge que maintenant. Peut-être existerait-il de nouvelles données n’ayant pas été considérées par le GIEC ? Aucune référence à ces données n’est toutefois fournie avec l’article. Une demande auprès du journal nous apprend que le graphique est issu d’archives datant d’avant le temps où les paléoclimatologues américains ont produit les premières reconstructions correctes du climat (celles-ci sont basées sur des proxys tels des carottes glacières, des cernes d’arbres ou des coraux) (10). Pas de controverse scientifique ici non plus : juste une courbe passée date.

La science se nourrit de débats ouverts et objectifs. Les résultats et les interprétations des recherches sont publiés dans des revues scientifiques ou présentés lors de conférences scientifiques, avec toutes les informations méthodologiques et toutes les données permettant un examen critique. Les opinions contraires sont tout à fait acceptées. Elles sont mêmes assurées d’un intérêt considérable. Au sein du GIEC, il existe des opinions divergentes sur plusieurs aspects des changements climatiques. Même les énoncés généralement acceptés mentionnés plus haut pourraient se révéler erronés. L’histoire de la science a toujours été témoin d’erreurs. Mais, afin de contredire les conclusions actuelles du GIEC, il faut être en mesure de fournir de nouveaux éléments défendables dans un processus scientifique. Les interviews-variété et les campagnes de relations publiques ne sont pas des tribunes appropriées.

Les inondations récentes (ndtr : inondations exceptionnelles en 2002, notamment dans les régions du Danube et de l’Elbe, excédant dans celle de l’Elbe tous les niveaux documentés depuis 1700 ans) démontrent que les changements climatiques ne sont pas qu’un débat purement académique. Chaque climatologue a pour cette raison une grande responsabilité lorsqu’il intervient publiquement. Il est irresponsable de suggérer de fausses conclusions sur la foi de théories qui ne sont même pas publiées dans des revues scientifiques et n’ont jamais été soumises à l’évaluation critique d’autres experts. Il est irresponsable aussi d’omettre certains faits bien établis. L’enjeu est important : une mauvaise politique climatique et/ou une temporisation excessive peut coûter des vies humaines.

Trois ans plus tard…

Ulrich Berner a fini par se distancer de sa courbe dépassée d’activité solaire. Dans sa nouvelle brochure de vulgarisation (Klimaentwicklung, évolution du climat (11)), il n’essaye plus de prouver que le réchauffement des dernières décennies s’explique par l’activité du soleil. Maintenant, il dénie tout simplement l’existence de ce réchauffement.

Dans cette brochure, il présente une courbe d’activité solaire plus réaliste (figure 3, courbe jaune) qui n’indique aucune augmentation de l’activité solaire depuis 1940. À son avis, cette courbe s’accorde bien avec la température de la terre. Il montre à cet effet une courbe de température n’exhibant aucune augmentation depuis 1940 (courbe bleue). Pourquoi est-ce que cette courbe se différencie si nettement de celle généralement acceptée, et que défendait jusqu’à tout dernièrement M. Berner ?

La raison est la suivante : deux types de données différentes et incompatibles ont été assemblées en une seule courbe. Jusqu’à 1980, Berner présente une courbe des températures du sol mesurées par des stations météorologiques. La suite de la courbe (en rouge dans la figure 1) est cependant omise, probablement parce qu’elle s’accordait mal avec la courbe solaire. Au lieu de cela, il adjoint la température de la basse et de la moyenne troposphère [7]mesurée par des satellites (courbe noire dans la figure 3). Les climatologues savent que cette température est de plusieurs degrés inférieure à la température de surface et qu’elle n’a que peu augmenté au cours des deux dernières décennies [8]. Cela est confirmé par les données de sonde radio attachées à des ballons météorologiques. Dans les plus hautes régions de l’atmosphère, on observe même un refroidissement [9]. On compare donc des pommes et des oranges. L’expert ne peut qu’être stupéfait de la manière dont des nouveaux « faits climatiques » sont créés de toutes pièces pour un public néophyte.

» voir la figure 3. Nouveau diagramme de Berner dans « Klimaentwicklung » (évolution du climat). Ni le rayonnement solaire ni la température n’augmentent depuis le milieu du 20ème siècle.

Il existe cependant un aspect positif : la nouvelle courbe solaire de Berner indique l’irradiation en Watt par mètre carré, ce qui peut être comparé directement avec l’effet de serre anthropique. Il suffit de convertir la densité d’irradiation dans l’espace en densité à la surface de la terre. D’abord, la part réfléchie dans l’espace (30 %) est soustraite et la quantité restante divisée par quatre, car la superficie d’une sphère (la terre) est quatre fois celle d’un cercle du même diamètre. L’augmentation de la radiation solaire au cours du 20e siècle de 2 W/m2 dans l’espace équivaudrait ainsi à environ 0,35 W/m2 à la surface de la terre, alors que le forçage radiatif induit par les émissions anthropiques de gaz à effet de serre est de 2,7 W/m2, comme Berner indique d’ailleurs correctement, donc un effet huit fois plus important que celui du soleil.

C’est à cause de ce ratio, d’ailleurs également discuté dans le rapport du GIEC, que presque tous les climatologues sérieux estiment que la part humaine dans le réchauffement de la terre est supérieure aux influences naturelles.

Présentation de l’auteur

Après avoir étudié la physique aux universités de Ulm et Constance (Allemagne) et l’océanographie physique à l’Université du Pays de Galles à Bangor, Stefan Rahmstorf a rédigé sa dissertation doctorale sur la théorie de la relativité générale. Il a ensuite obtenu un doctorat en océanographie à l’Université Victoria de Wellington (Nouvelle-Zélande) et entreprit à cette occasion plusieurs expéditions dans le Pacifique sud. Par la suite, il fut employé à l’Institut océanographique de Nouvelle-Zélande, à l’Institut des sciences marines de Kiel (Allemagne) et, depuis 1996, à l’Institut de recherche sur l’impact du climat à Potsdam (Allemagne). Son sujet de recherche principal est le rôle des courants océaniques dans les changements climatiques. En 1999, il obtint le Centennial Fellowship Award de la fondation James S. McDonnel aux États-Unis, d’un montant d’un million de dollars américains. Depuis 2000, il enseigne la physique des océans à l’Université de Potsdam. Il est membre du panel sur les changements climatiques soudains de la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis (NOAA) et du Comité de conseil sur le développement durable du Land de Bade-Wurttenberg. Il a publié neuf articles dans les journaux Nature et Science, 35 articles dans d’autres journaux scientifiques ainsi que nombreux chapitres de livres et articles de vulgarisation.

Références et commentaires

• 1) http://www.ipcc.ch/
• 2) GIEC/IPCC, Climate Change 2001 (Cambridge University Press, Cambridge 2001) http://www.ipcc.ch/
• 3) Neumann-Mahlkau, P. Treibhaus oder Kühlhaus? – das Klima der Erde. Energiewirtschaftliche Tagesfragen (2002).
• 4) Christensen, K. Lassen, Length of the solar cycle: an indicator of solar activity closely associated with climate. Science254, 698-700 (1991).
• 5) P. Laut, J. Gundermann. Does the correlation between solar cycle lengths and northern hemisphere land temperatures rule out anu significant global warming from greenhosue gases? Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 60, 1-3 (1998); P. Laut, J. Gundermann, Is there a correlation between solar cycle lengths and terrestrial temperatures? Old claims and new results. Proceedings: The First Solar and Space Weather Euroconference: The Solar Cycle and Terrestrial Climate. European Space Agency, pp 1889-191 (2000).
• 6) P. Thejll, K. Lassen. Solar forcing of the Northern hemisphere land air temperature: New data. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 62, 1207-1213.
• 7) U. Berner, H. Streif, Klimafakten (Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 2000).
• 8) Der Spiegel, 2 juin 2001, pp. 196-201.
• 9) Der Spiegel, 10 août 2002, p.50.
• 10) M. E. Mann, R. S. Bradley, M. K. Hughes, Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries. Nature 392, 779-787 (1998); M. E. Mann, R. S. Bradley, M. K. Hughes, Northern hemisphere temperatures during the past millennium, Geophysical Research Letters 26, 759-762 (1999); M. E. Mann et al., Global Temperature Patterns in Past Centuries: An interactive presentation. Earth Interactions 4, 1-29 (2000).
• 11) U. Berner, Klimaentwicklung (évolution du climat)(publ. : Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Série geo.standpunkt, 2002).
• 12) US National Academy of Science. Climate change science, National academy Press, Washington, 2001.

Notes

[1] Citation de l’article (3) : « En aucun cas n’y avait-il ou n’y a-t-il un lien causal entre le taux de CO2 de l’atmosphère et la température moyenne globale. »

[2] Les 14 publications répertoriées de Mahlberg traitent de météorologie locale et de dictons paysans.

[3] L’artéfact est le suivant : les deux parties de la courbe ont été lissées avec un filtre différent. La première partie, jusqu’à environ 1970, a été lissée avec un filtre de 55 ans, car sinon la courbe ne présenterait aucune similarité avec celle des températures. L’augmentation prononcée après 1970 repose sur des données non filtrées. Seulement de cette manière, la fin de la courbe devient plus élevée que le maximum autour de 1940 et explique ainsi le réchauffement des dernières décennies. Ceci n’est le cas ni avec les données non filtrées ni avec les données lissées uniformément.

[4] Berner est aussi actif comme lobbyiste aux États-Unis (pour info»)

[5] La seule publication de Berner répertoriée par le SCI est un article dans la revue Stahl und Eisen (acier et fer) qui n’est pas un article scientifique, mais une article de vulgarisation et de relations publiques.
Voir par exemple le dépliant de Benner intitulé Brennpunkt Klima.

[5] La troposphère est la partie inférieure de l’atmosphère (jusqu’à 10 km aux pôles et 15 à 17 km à l’équateur), la stratosphère est sa partie supérieure (jusqu’à 50 km).

[6] Les satellites mesurent la radiation micro-ondes émise par l’O2 dans l’atmosphère, dans une couche entre le sol et environ 15 km de hauteur. Ce sujet est traité en détail dans la brochure du National Research Council des États-Unis : J. M. Wallace et al., Reconciling observations of global temperature change (National Research Council, Washington, D.C., 2000).

[7] Ce refroidissement de la stratosphère a d’ailleurs la même origine causale que le réchauffement de la troposphère. En effet, la part supplémentaire du rayonnement infrarouge piégé près de la troposphère provoque un réchauffement de cette dernière. Or, cette quantité de chaleur transportée par le rayonnement infrarouge n’atteint plus les hautes régions de l’atmosphère, de sorte que celles-ci se refroidissent. Dans les hautes latitudes, un refroidissement de 5° C a été observé depuis les années 1960 (NAS 2001)]