Détection statistique du changement climatique au Groenland

Stage M2 :
Détection statistique du changement climatique
au Groenland
Lieu : Toulouse
Laboratoire : Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME), Météo
France - CNRS.
Encadrant : Aurélien Ribes, chercheur, [email protected], 0561079615.
Sujet du stage :
Les activités humaines ont-elles eu une influence discernable sur le climat du Groenland
au XX˚siècle ? L’objectif numéro un de ce stage est d’effectuer un premier diagnostic sur
cette question, en utilisant différentes techniques statistiques déjà utilisées pour ce type
de problème (GIEC, 2007, Ribes, 2009).
Afin de traiter cette question, on commencera par étudier les caractéristiques statistiques de la variabilité interne du climat dans cette région. La notion de « variabilité
interne » désigne la variabilité des paramètres climatiques observée en l’absence de tout
changement climatique. On s’attachera à décrire cette variabilité à l’aide des outils dédiés
à l’étude des séries chronologiques (fonction d’auto-corrélation, analyse spectrale, etc),
puis à la modéliser (modèles AR et ARMA en particulier).
Dans un second temps, on appliquera aux observations de température du Groenland
différents tests statistiques afin d’identifier la présence ou non d’une non-stationnarité
(c’est-à-dire d’un changement climatique). Les tests utilisés sont généralement basés sur
le modèle linéaire multivarié (le caractère multivarié décrivant la dimension spatiale, ou
parfois spatio-temporelle des données étudiées). On appliquera tout d’abord la méthode
« Temporal Optimal Detection » (Ribes et al., 2010), permettant d’évaluer la présence
d’un changement dont la forme de l’évolution temporelle est connue. Les résultats seront
interprétés en termes de significativité du changement en cours, et le cas échéant, en
termes d’amplitude et de distribution spatiale des changements estimés. En fonction de
l’avancement du stage, on pourra également utiliser la méthode « Optimal fingerprint »
(GIEC, 2007), afin de distinguer, dans les changements observés, les contributions respectives des facteurs naturels et des activités humaines (au premier rang desquelles les
émissions de gaz à effet de serre).
Ce stage est de type statistiques appliquées : il s’agit avant tout de choisir puis
d’employer des outils statistiques pertinents dans l’étude de données réelles, en l’occurrence décrivant le système climatique. Il offre la possibilité de mettre en application des
méthodes variées, mais aussi de découvrir le monde de la climatologie, et de se familiariser
avec la thématique du changement climatique. Ce sujet s’adresse donc a priori plutôt à
un étudiant en mathématiques appliquées (probabilités - statistiques) curieux, mais peut
également convenir à un étudiant en sciences de la Terre ayant une certaine formation en
statistiques.