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Le climat a brusquement changé dans le passé

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Une méthode statistique permet de déterminer avec plus de précision si les sauts dans les données des carottes de glace sont significatifs ou simplement du bruit.

WASHINGTON, 16 novembre 2021 – Des changements abrupts dans les échantillons de carottes de glace et d’autres enregistrements indiquent que des changements dramatiques du climat se sont produits à certains moments du passé.

Dans Chaos, publié par AIP Publishing, des climatologues identifient les transitions abruptes dans les archives climatiques qui peuvent avoir été causées par le franchissement d’un point de basculement par le système climatique. Cela se produit lorsque les rétroactions auto-renforcées d’un système l’éloignent d’un état stable, entraînant un changement radical.

L’identification de ces événements dans le passé de la Terre est essentielle pour comprendre les points de basculement susceptibles d’être rencontrés au cours de ce siècle, alors que le réchauffement climatique déstabilise les systèmes physiques et les écosystèmes de la Terre.

Les chercheurs du CNRS (France), de l’UCLA et de l’Université de Columbia ont mis au point une méthode statistique pour déterminer si les transitions observées dans les enregistrements climatiques tels que les carottes de glace sont simplement du bruit ou la preuve d’un changement plus important. Cela se fait généralement par inspection visuelle, un processus qui prend du temps et qui est subjectif.

Leur méthode est moins sujette à l’erreur, car elle ne repose pas sur la détermination par l’homme d’une transition significative. Elle permet de comparer différents enregistrements de manière cohérente et d’identifier des événements importants qui ont pu être négligés dans des études plus anciennes.

Un test de Kolmogorov-Smirnov (KS) augmenté, une technique statistique portant le nom de ses auteurs originaux, a fourni une approche alternative à l’analyse de la récurrence. Le test KS a été appliqué avec succès à d’autres systèmes intrinsèquement bruyants, tels que la finance et le traitement du signal.

La méthode compare deux échantillons prélevés avant et après le point de transition potentiel pour vérifier s’ils proviennent de la même distribution continue. Si ce n’est pas le cas, le point de transition est identifié comme un changement abrupt significatif indiquant un véritable changement climatique.

Enregistrement du North Groenland Ice Core Project montrant la fin de la dernière période glaciaire. Les lignes verticales marquent les transitions abruptes détectées (rouge pour le réchauffement, bleu pour le refroidissement). L’ombrage gris représente les périodes chaudes.

« Nous avons appliqué notre méthode à deux enregistrements paléoclimatiques du dernier cycle climatique, une carotte de glace du Groenland et un enregistrement composite de spéléothèmes de Chine », a déclaré l’auteur Witold Bagniewski.

L’analyse des carottes de glace révèle que le rapport entre deux isotopes de l’oxygène varie dans le temps. Ce rapport dépend de la température locale au moment de la formation de la glace, ce qui permet de mesurer le climat à cette époque particulière.

Les spéléothèmes sont des dépôts minéraux dans les grottes qui présentent un schéma similaire de rapports isotopiques variant en fonction des changements climatiques.

« De nombreuses transitions abruptes dans les carottes de glace du Groenland correspondent à des changements entre un climat plus chaud, connu sous le nom d’Interstades du Groenland (GIs), et un climat plus froid, les Stades du Groenland (GSs) », a déclaré Bagniewski.

L’existence de ces deux états climatiques, GI et GS, est un exemple de système climatique bistable, dans lequel deux états distincts sont tous deux stables. Le climat peut passer brusquement de l’un à l’autre lorsqu’il franchit un point de basculement.

« Notre méthodologie est très efficace pour détecter correctement les transitions abruptes dans les enregistrements climatiques », a déclaré M. Bagniewski. « Son application plus large pourrait aider à reconstruire la chronologie des événements climatiques de la Terre ».

L’article « Automatic detection of abrupt transitions in paleoclimate records » est rédigé par Witold Bagniewski, Michael Ghil et Denis-Didier Rousseau. L’article a paru dans Chaos le 16 novembre 2021 (DOI : 10.1063/5.0062543). Après cette date, il pourra être consulté à l’adresse https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0062543.

Adaptation Terra Projects

Source : https://wattsupwiththat.com/

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