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Modes de représentation des incertitudes :
Un état des lieux
Julien LémondCNRM / GAME, Météo-France, CNRS
Direction de la Climatologie
Réunion Comité Utilisateurs, le 19 avril 2011
DRIAS
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1°) Les sources d’incertitudes
2°) Modes de représentation
Plan de la présentation
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Typologie des sources d’incertitudes
Les incertitudes issues des projections climatiques sont liées :(c.f. Hulme and Carter, 1999; Jones, 2000; Stainforth et al, 2007; Pagé et al, 2008; Hawkins
and Sutton, 2009)
– Aux scénarios d’émission de GES futurs
– A la modélisation climatique (paramètres d’entrée des modèles, conception des modèles, non prise en compte de certains processus, méthodes de régionalisation)
– A la variabilité naturelle du système climatique (variabilité interne imprévisible au-delà d’une décennie, volcanisme, variabilité solaire)
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Exemple pour la Grande Bretagne (d’après Hawkins and Sutton, 2009)
Internal Variability
Model Uncertainty
Scenario Uncertainty
Part relative des sources d’incertitude en fonction du temps
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En conséquence...
– Les incertitudes sont inhérentes à l’exercice de modélisation
– Certaines incertitudes sont irréductibles
– «future projections of climate for a given emissions scenario will always result in a range of possible future scenarios being simulated» (Hulme and Carter, 1999)
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L’approche probabiliste, lorsqu’elle est possible, permet de prendre en compte les incertitudes liées aux projections climatiques et soulève les questions suivantes :
– Quelles méthodes utiliser pour calculer, quantifier ces incertitudes? Est ce possible de les réduire?
– Comment représenter ces incertitudes pour les communiquer vers d’autres communautés? Comment rendre leurs prise en compte utilisable dans un processus de décision?
En conséquence...
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1°) Les sources d’incertitudes
2°) Modes de représentation
Plan de la présentation
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Le climat: une approche statistique
Source: IPCC, 2001
Le climat peut-être considéré, pour un paramètre donné, comme une distribution de situations atmosphériques
Le changement climatique correspond à une modification de cette distribution
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La dispersion entre les différentes simulations
Des paramètres statistiques de la distribution– Valeurs min /max– Moyenne / Ecart-type– Quantiles
L’ensemble de la distribution– Densité de probabilité (PDF)
Pour :- Des paramètres décrivant le climat moyen (température, précipitation, vitesse du vent)- Des indices spécifiques (décrivant par exemple l'amplitude du cycle diurne, des épisodes de sècheresse ou de canicule...)
Que représente-t-on? Sous quelle forme ?
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Pagé et al, 2008
La dispersion entre les différentes simulations
ΔT
ΔP
2046/2065-1961/1990
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DIR.Ouest Météo-France
La dispersion entre les différentes simulations
Rapport ONERC, 2010
Un modèle / Plusieurs scénarios Plusieurs modèles / Plusieurs scénarios
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PRUDENCE: Signal in Precipitation 2071-2100 minus 1961-1990, A2
Des paramètres statistiques de la distribution
Par exemple: Moyenne et écart-type
Netherlands Environmental Assessment Agency
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Boxplot des anomalies de température comparé à la climatologie 1961-1990.
Pagé et al, 2008
Des paramètres statistiques de la distribution
Par exemple: Les Quantiles
Evolution de la médiane (courbe blanche) et des intervalle de confiance 50, 60, 70 et 90 %
pour la température de surface et les précipitations durant la saison JJA pour l’Espagne orientale (Harris et al., 2010)
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Par exemple: Les Quantiles
Harris et al, 2010
Des paramètres statistiques de la distribution
UKCIP09
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Densité de Probabilité (PDF)
L’ensemble de la distribution
Fonctions de densité de probabilité de changement de température et deprécipitations à Paris 2021-2050 / 1961-1990 (Déqué, 2009)
UKCIP09
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Conclusion
Les sources d’incertitudes sont inhérentes à l’exercice de modélisation et doivent être prises en compte
Il existe de nombreux types de représentation de l’incertitude
Néanmoins peu représentent l’ensemble des sources d’incertitudes
Peu de centre opérationnel représente l’incertitude. Cette représentation est au cœur des questions de recherche (e.g. Projets Ensembles, Scampei, InterClim). Il s’agit d’une question ouverte
Les résultats des méthodes les plus abouties sont-ils utilisables par les utilisateurs finaux ?