Détection statistique du changement climatique au Groenland

Stage M2 :
D´ etection statistique du changement climatique
au Groenland
Lieu : Toulouse
Laboratoire : Centre National de Recherches M´et´eorologiques (CNRM-GAME), M´et´eo
France - CNRS.
Encadrant : Aur´elien Ribes, chercheur, [email protected], 0561079615.
Sujet du stage :
Les activit´es humaines ont-elles eu une influence discernable sur le climat du Groenland
au XX˚si`ecle ? L’objectif num´ero un de ce stage est d’effectuer un premier diagnostic sur
cette question, en utilisant diff´erentes techniques statistiques d´ej`a utilis´ees pour ce type
de probl`eme (GIEC, 2007, Ribes, 2009).
Afin de traiter cette question, on commencera par ´etudier les caract´eristiques statis-
tiques de la variabilit´e interne du climat dans cette r´egion. La notion de «variabilit´e
interne »d´esigne la variabilit´e des param`etres climatiques observ´ee en l’absence de tout
changement climatique. On s’attachera `a d´ecrire cette variabilit´e `a l’aide des outils d´edi´es
`a l’´etude des s´eries chronologiques (fonction d’auto-corr´elation, analyse spectrale, etc),
puis `a la mod´eliser (mod`eles AR et ARMA en particulier).
Dans un second temps, on appliquera aux observations de temp´erature du Groenland
diff´erents tests statistiques afin d’identifier la pr´esence ou non d’une non-stationnarit´e
(c’est-`a-dire d’un changement climatique). Les tests utilis´es sont g´en´eralement bas´es sur
le mod`ele lin´eaire multivari´e (le caract`ere multivari´e d´ecrivant la dimension spatiale, ou
parfois spatio-temporelle des donn´ees ´etudi´ees). On appliquera tout d’abord la m´ethode
«Temporal Optimal Detection »(Ribes et al., 2010), permettant d’´evaluer la pr´esence
d’un changement dont la forme de l’´evolution temporelle est connue. Les r´esultats seront
interpr´et´es en termes de significativit´e du changement en cours, et le cas ´ech´eant, en
termes d’amplitude et de distribution spatiale des changements estim´es. En fonction de
l’avancement du stage, on pourra ´egalement utiliser la m´ethode «Optimal fingerprint »
(GIEC, 2007), afin de distinguer, dans les changements observ´es, les contributions res-
pectives des facteurs naturels et des activit´es humaines (au premier rang desquelles les
´emissions de gaz `a effet de serre).
Ce stage est de type statistiques appliqu´ees : il s’agit avant tout de choisir puis
d’employer des outils statistiques pertinents dans l’´etude de donn´ees r´eelles, en l’occur-
rence d´ecrivant le syst`eme climatique. Il offre la possibilit´e de mettre en application des
m´ethodes vari´ees, mais aussi de d´ecouvrir le monde de la climatologie, et de se familiariser
avec la th´ematique du changement climatique. Ce sujet s’adresse donc a priori plutˆot `a
un ´etudiant en math´ematiques appliqu´ees (probabilit´es - statistiques) curieux, mais peut
´egalement convenir `a un ´etudiant en sciences de la Terre ayant une certaine formation en
statistiques.