Dans quelle mesure les îlots de chaleur urbaine peuvent expliquer le réchauffement récent aux Etats-Unis ?

Traduction de l’article publié le 29 janvier par le Dr Roy Spencer (Ph D)

Plusieurs éléments de preuve suggèrent que le réchauffement observé n’est pas aussi importantes que ce qu’on l’on dit.

Voilà presque huit ans, j’ai publié les résultats de mon analyse des données de température issues de la base de données (ISD (Integrated Surface Database). Bien qu’il soit prouvé que les effets de l’urbanisation sur les n’ont pas été supprimés des données officielles sur la température des terres, je continue à renvoyer mes lecteurs vers les sources de données officielles (par exemple de NOAA GHCN, HadCRUT, etc.). La raison en est que je n’ai jamais publié de résultats de mon analyse.

Mais j’ai recommencé à réfléchir à la question : quel réchauffement y a-t-il eu pendant ces dernières décennies (disons, ces 50 dernières années) ? Les modèles climatiques suggèrent que cela aurait dû être la période pendant laquelle le réchauffement a été le plus rapide, en raison de l’augmentation constante du CO2 atmosphérique combiné à une réduction de la pollution par les aérosols. Étant donné que ces modèles sont à la base des changements proposés de politique énergétique, il importe que les observations auxquelles ils sont comparés soient fiables.

Un examen des effets d’îlot de chaleur urbain diagnostiqué

Les ensembles de données officiels de la température de la surface terrestre sont (nous dit-on) déjà ajustés pour prendre en compte l’effet des îlots de chaleur urbains (ICU). Mais pour autant que je sache, il n’a jamais été démontré que le réchauffement parasite dû aux effets urbains ait été supprimé. Faire en sorte que les tendances de température soient les mêmes indépendamment de l’urbanisation ne signifie PAS que les effets du réchauffement urbain aient été supprimés. Il se peut que le réchauffement parasite ait été propagé aux stations non touchées par l’ICU.

En 2010, j’ai quantifié l’effet d’îlot de chaleur urbain (ICU), en me basant sur la différence de températures absolues entre des stations voisines très rapprochées ayant des densités de population (PD) différentes. Les données ISD ne sont pas des températures max/min (comme le GHCN), mais des données enregistrées toutes les heures et rapportées toutes les 6 heures (00, 06, 12, 18 TU). Comme il y a eu beaucoup de stations ajoutées en 1973, toutes mes analyses commencent cette année là.

En utilisant de nombreuses paires de stations ayant une densité de population allant de faible à élevée, j’ai construit un effet ICU cumulatif qui est fonction de la densité de population. Voici les résultats des données mondiales en 2000 :

Fig. 1. Réchauffement moyen diagnostiqué des îlots de chaleur urbains en 2000 à partir de plus de 11 000 paires de stations rapprochées ayant des densités de population différentes.

Comme on peut le voir, l’effet de réchauffement le plus important produit par un changement de densité de population a lieu pour les densités de population les plus faibles (ce à quoi on pouvait d’attendre), avec le réchauffement total le plus important situé aux densités de population les plus élevées.

L’effet « densité de population » sur les températures enregistrées par les stations américaines

En 2012, j’ai expérimenté une méthode pour supprimer l’effet ICU observé dans les données brutes ISD- 6 heures en utilisant la densité de population comme proxy. Comme vous pouvez le voir dans le deuxième des deux graphiques ci-dessous, les stations à densité de population les plus élevées enregistrent un réchauffement d’environ 0,25 C° par décennie, avec une tendance au réchauffement atténué à mesure que la densité de population était réduite :

Fig. 2. Tendances de la température de surface aux États-Unis en fonction de la densité de la population locale aux emplacements des stations: haut (brut), bas (moyennes en 4 groupes).

De façon significative, lorsqu’on extrapole vers une densité de population nulle on n’obtient pratiquement aucun réchauffement aux États-Unis entre 1973 et 2011. Comme nous le verrons (ci-dessous), les données officielles de température indiquent que cette période a connu une tendance au réchauffement substantielle, ce qui est cohérent avec le réchauffement observé dans les endroits les plus densément peuplés.

Comment peut-on expliquer ce résultat (au moins pour la période 1973-2011) autrement que par primo, un réchauffement parasite dans les stations à densité de population plus élevée, secondo pas de réchauffement s’il n’y avait pas de population (densité de population nulle) modifiant le microclimat autour des stations ?

Je ne prétends pas qu’il n’y a pas eu de réchauffement climatique (quelle qu’en soit la cause). Je prétends qu’il existe des preuves de la présence d’un réchauffement parasite dans les données de température qui doit être supprimé.

Nous allons maintenant examiner dans quelle mesure cet effet a été supprimé.

Comment cet effet peut être rapproché des données « officielles » de température ?

Depuis que j’ai effectué ces analyses il y a près de 10 ans, les ensembles de données de température « officiels » ont été ajustés plusieurs fois. Pour cette période que j’ai analysée il y a 8 à 10 ans, le diagramme ci-dessous montre comment certains de ces jeux de données ont augmenté la tendance au réchauffement (je n’utilisais à l’époque que CRUTem3 ) :

Fig. 3. Tendance de la température de surface aux États-Unis à partir de différents ensembles de données.

Les données CRUTem3 produisent une tendance raisonnablement proche des données brutes non ajustées DSI-6 heures (la corrélation des deux ensembles de données d’anomalie mensuelle était de 0,994). Notez que les dernières données USHCN dans le graphique ci-dessus ont enregistré le plus de réchauffement (+0,26 C par décennie).

Notez que c’est à peu près la même tendance que celle que j’obtiens avec les stations ayant la densité de population la plus élevée (plutôt que la plus faible). Anthony Watts avait obtenu des résultats qualitativement similaires en utilisant des données différentes en 2015.

Comment se pourrait-il que le réchauffement calculé par la NOAA puisse être réconcilié avec les résultats de la figure 2 (zéro réchauffement ) ? La NOAA utilise une procédure d’homogénéisation complexe pour effectuer ses ajustements, mais il me semble que les résultats de la figure 2 suggèrent que leurs procédures pourraient être à l’origine de fausses tendances au réchauffement. Je ne suis pas le premier à le signaler; d’autres ont fait les mêmes constatations au fil des ans. Je montre simplement des preuves quantitatives supplémentaires.

Je ne vois pas comment cela pourrait s’expliquer par un changement d’instrumentation, puisque les stations rurales et urbaines ont changé au fil des décennies passant de thermomètres à liquide dans les écrans Stevenson, à des sondes de températures à thermistance, en passant par les nouveaux systèmes d’observation automatique en surface (ASOS).

Conclusion

Il me semble qu’il reste une incertitude considérable sur le niveau de réchauffement des États-Unis au cours des dernières décennies, même en considérant les ensembles de données établis, officiels et homogénéisés». Cela a un impact direct sur la «validation» des modèles climatiques sur lesquels s’appuiera la nouvelle administration Biden pour établir sa politique énergétique.

Je ne serais pas surpris que de tels problèmes se retrouvent dans les données de température de surface des terres ailleurs qu’aux États-Unis.

Je ne prétends pas savoir à quel point il y a (ou il n’y a pas eu) de réchauffement. Je dis simplement que je reste très méfiant à l’égard des ensembles de données officiels sur la température des terres.

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3 réflexions au sujet de « Dans quelle mesure les îlots de chaleur urbaine peuvent expliquer le réchauffement récent aux Etats-Unis ? »

  1. Un article du Figaro lors de la canicule de 2019 laissait entendre que l’effet d’îlot urbain pouvait augmenter les températures dans les grandes métropoles de l’ordre de 2°C en hiver et jusqu’à 8°C (oui, HUIT degrés!) en été par rapport aux zones proches faiblement urbanisées, et ce pour diverses raisons:
    – Bitumisation / bétonisation de nombreux espaces
    – Pollution thermique directe par les échappements des automobiles.
    – Chaleur rejetée par les climatisations des automobiles
    – Chaleur rejetée par les climatisations de nombreuses habitations individuelles et collectives et pratiquement tous les immeubles modernes de bureaux, ainsi que les grandes surfaces et galeries commerciales.
    Alors il faut relativiser le prétendu “record” de température récemment enregistré à Paris, battant de quelques dixièmes un précédent record datant de 1947, sachant qu’en 1947 la circulation automobile n’était même pas le 1/10e de ce qu’elle est actuellement, que les climatisations des voitures étaient extrêmement rares (voitures américaines d’importation) et totalement inexistantes dans les habitations et les bureaux.

  2. On peut aussi s’interroger sur 3 autres biais possibles dans les mesures de température au sol et en mer:
    1. La densification des stations météo au-dessus du 60° parallèle au cours des 50 dernières années (en Sibérie, en Alaska et dans le grand Nord canadien) n’aurait-elle pas provoqué une hausse artificielle de la moyenne globale, du fait que la courbure de la variation méridienne de la température y est fortement négative?
    2. Ce biais (même à supposer qu’il ait été corrigé) n’aurait-il pas été augmenté par le phénomène d’amplification polaire du réchauffement climatique?
    3. Les corrections apportées par la NOAA en 2015 aux anciennes mesures de température effectuées en mer ont-elles toutes été correctement justifiées dans le fameux article de Karl (surnommé “pausebuster” et par ailleurs très controversé pour d’autres raisons)? En effet, les météorologues spécialistes de la thermométrie avaient détecté dès les années 80 les biais qui affectaient les mesures en mer avant 1942, tant dans l’air que dans l’eau (prélevée dans des seaux à bord des navires de commerce). On peut donc se demander si certaines corrections n’auraient pas été faites deux fois…
    Concernant ce 3e point, j’ai retrouvé un article intéressant paru en mai 1992 dans le N°243 de La Recherche, signé Parker et Folland. En voici un extrait:
    “[…] la Britannique M.Bottomley et ses collaborateurs ont dû appliquer une correction d’évaporation et de transfert de chaleur sensible parce que les seaux utilisés avant 1942, le plus souvent en toile, étaient mal isolés [Ref. Bottomley et al., GOSTA – HMSO 1990]. Par ailleurs, il a fallu tenir compte du fait que la proportion de seaux en bois a décru entre 1856 (100%) et 1920 (0%). De plus, les bateaux à bord desquels les mesures ont été effectuées avançaient à environ 4 m/s en 1870 mais à 7 m/s en 1940, d’où une évaporation différente de l’eau, et la nécessité d’apporter une nouvelle correction. Depuis 1942, la température est mesurée directement dans les circuits de refroidissement des moteurs du navire et elle en général plus élevée de quelques dixièmes de degrés (0,3 à 0,7°C) par rapport à celle mesurée par la méthode du seau. Malheureusement, les livres de bord ne mentionnent la méthode utilisée que depuis 1970”.
    Tout ceci paraît très sérieux, et à moins d’aller interviewer 45 ans après les capitaines encore vivants pour savoir quelle méthode de mesure était employée à bord de leur navire, je ne vois pas trop ce qu’on peut faire de plus, en 2015… J’avoue ne pas avoir eu le courage de lire l’article de Karl, mais je ne vois pas trop ce qu’il aurait pu apporter de révolutionnaire sur un problème bien connu depuis près de 30 ans, puisque soulevé par Bottomley dès 1990 (3 ans après la compilation des données de la NOAA dans la base COADS en 1987 d’après l’article de la Recherche).
    Enfin, pour revenir sur l’étude ci-dessus de Roy Spencer, ce même article de 1992 évoquait déjà les biais liés à “l’effet canyon” dans les agglomérations, citant à ce sujet les travaux de T.R. Oke (BLM 56, 1991) et ceux de Phil Jones (Nature 347, 1990) qui suggérait d’omettre purement et simplement les stations urbaines… Pourquoi cette suggestion très raisonnable n’a-t-elle pas été retenue?

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