La « crosse de hockey », c’est cette étrange courbe des températures du dernier millénaire publiée dans le rapport 2001 du GIEC et due à l’équipe de Michael Mann. Elle est remarquablement stable pendant 850 ans, et s’élève brusquement avec l’ère industrielle. Abondamment critiquée depuis, la courbe de Mann est devenue l’objet d’une violente querelle scientifique. Trois auteurs de l’équipe de hockey (Wahl, Ritson, Ammann) viennent de voler au secours de Mann dans Science, en critiquant les travaux de l’équipe adverse (en l’occurrence, Von Storch, Zorita et 3 co-auteurs). Commentaires et résultats de ce nouveau match, montrant que la climatologie est devenue à sa manière un sport de combat en terrain glissant…
Petit rappel nécessaire pour commencer : Mann, Bradley et Hughes ont publié dans Nature en 1998 une reconstruction du climat des six derniers siècles, montrant une très faible variabilité avant le XXe siècle (Mann 1998). Cette étude fut le prélude à une autre recontruction, parue en 1999, qui deviendra deux ans plus tard la célèbre « crosse de hockey » du rapport du GIEC 2001. L’affaire de la crosse de hockey est relatée dans ses grandes lignes sur ce site par un article de synthèse et dans un entretien avec Ross McKittrick, l’un des principaux protagonistes.
En 2004, Von Storch et al. ont publié dans Science une critique de ce travail de Mann et al. 1998 (Von Storch 2004). Leur travail notait en substance le point suivant : les proxies (indices indirects) utilisés par Mann et al. 1998 étaient essentiellement les anneaux de croissance des arbres. Or, ces anneaux sont connus pour être sensibles à d’autres facteurs que les températures (les précipitations par exemple) et pour avoir des réponses variables selon les régions, les essences ou même les périodes. Von Storch et al. montraient alors qu’en ajoutant un « bruit » statistique (c’est-à-dire une incertitude sur la représentativité climatique des proxies), la courbe de reconstruction des températures de Mann et al. 1998 perdait vite sa relative uniformité.
Dans le dernier numéro de Science, Wahl, Ritson et Ammann (dont deux ont été par ailleurs co-auteurs de Mann ou de Bradley) publient une critique du travail de Von Storch et al (Wahl 2006). L’argument principal est le suivant : Von Storch et al. ont utilisé des données « sans tendances » (detrended), c’est-à-dire avec une variabilité année par année non rapportée à leur pertinence climatique, alors que Mann et al. 1998 n’avait pas utilisé cette méthode. Ils en concluent que l’expertise de Von Storch et al. est sans valeur concernant la validité de Mann et al. 1998. Dans un autre article à paraître dans Climatic Change, ces mêmes auteurs (deux d’entre eux Wahl, Ammann) défendent par ailleurs les courbes de Mann et al. contre d’autres critiques. On peut lire cet article ici (et on peut déjà vous dire qu’il sera objet de polémiques : les auteurs ont d’abord essayé de le publier dans les Geophysical Research Letters, qui l’ont refusé, semble-t-il parce que Wahl et Ammann n’acceptaient pas de communiquer le détail de certaines méthodes de validation statistique).
Dans leur réponse au commentaire, Von Storch et al. relèvent les points suivants :
- Il est exact que les données ont été utilisées en 2004 « sans tendances ». Mais le résultat n’affecte pas sensiblement la critique que l’on peut faire de Mann et al. 1998, puisqu’en refaisant les calculs avec tendances (c’est-à-dire « non-detendred »), et avec deux modèles différents (ECHO-G, HadCM3), on constate de toute façon une amplitude plus forte que celle trouvée par Mann et al. Le résultat est indiqué dans le graphique ci-dessous, avec divers niveaux de bruit statistique dans les proxies.
- La méthode de Mann 98 reste critiquable sur le fond. « La calibration et la validation de toute méthode statistique utilisant des données non détachées de tendances sont dangereuses, car les tendances non climatiques sont alors interprétées comme des signaux climatiques ». (Ce qui a déjà été souligné ailleurs, avec l’utilisation par Mann et al. de certains anneaux de croissance connus pour leur forte évolution au XXe siècle.)
- Même après ces corrections, la corrélation entre les proxies (et tendances) de Mann et al. 1998 et les températures de la période de contrôle de la reconstruction (1856-1900) n’est que de 0,23 (cette faible corrélation est d’ailleurs reconnue, semble-t-il, dans le papier de Wahl et Ammann à paraître).
Le pauvre Michael Mann a-t-il été victime d’un complot visant à discréditer ses travaux ou d’une suite incroyable de malentendus ? C’est ce qui est sous-entendu dans le commentaire de Real Climate sur ce récent échange. Rappelons à ceux qui l’ignorent que le site Real Climate a été créé pour défendre le GIEC face à ses critiques et, notamment, pour défendre la courbe en crosse de hockey. Il existe une indéniable qualité scientifique sur ce site. Et il existe également d’évidents partis-pris.
Ainsi, il est tout de même étrange de voir Real Climate donner des leçons de bonne conduite scientifique à Von Storch et al., en oubliant d’informer ses lecteurs du comportement de Michael Mann : celui-ci a purement et simplement refusé pendant plusieurs années d’ouvrir ses bases de données et sa méthodologie aux chercheurs qui souhaitaient vérifier ses travaux. Il y a été contraint finalement par une requête parlementaire (aux Etats-Unis, un chercheur travaillant sur des fonds publics est obligé de les ouvrir à tous). Cette opacité volontaire et la grande imprécision des informations initialement fournies par Mann et al. sont à l’origine de toute cette affaire. Prétendre le contraire, alors que plusieurs défauts ont finalement été reconnus (y compris par Mann et al. dans un Corrigendum très tardif de Nature en 2004), relève de la pure mauvaise foi.
L’erreur de Von Storch et al., sans conséquence notable sur leurs conclusions, sera sans doute mieux comprise quand on regarde les données disponibles dans les « Supplement informations » de Mann 1998 (désormais déplacé sur le site de Nature sur le Corrigendum 2004), et notamment ceci :
« All predictors (proxy and long instrumental and historical/instrumental records) and predictand (20th century instrumental record) were standardized, prior to the analysis, through removal of the calibration period (1902-1980) mean and normalization by the calibration period standard deviation. Standard deviations were calculated from the linearly detrended gridpoint series, to avoid leverage by non-stationary 20th century trends. The results are not sensitive to this step. »
Il n’est pas si évident en lisant cela de comprendre que les « detrended gridpoint series » ne devaient concerner que la seule évaluation des déviations standard.
Sortons de ces détails techniques et revenons à l’essentiel sur cette affaire de la crosse de hockey.
- En 2001, le GIEC a repris une courbe alors récente (Mann et al. 1999) qui faisait disparaître les amplitudes thermiques des 1000 dernières années (amplitudes connues sous le nom d’Optimum médiéval et Petit Age Glaciaire) et montrait une forte hausse des températures concentrée sur le XXe siècle. Il s’agissait d’une double erreur méthodologique : l’auteur principal du GIEC sur ce thème était aussi l’auteur du travail concerné ; la reconstruction, très récente, n’avait pas eu le temps d’être critiquée par la communauté scientifique.
- Depuis 2001, plusieurs erreurs ont été relévées dans la méthodlogie de cette courbe en crosse de hockey, certaines étant déjà reconnues par ses auteurs, d’autres étant encore en débat. Par ailleurs, d’autres reconstructions utilisant d’autres proxies n’ont pas retrouvé les mêmes résultats, et indiquent au contraire que les températures du dernier millénaire ont connu des hausses et des baisses séculaires assez fortes.
- L’enjeu de ces reconstructions n’est pas de savoir si « 1998 a été l’année la plus chaude du millénaire », comme on tente aujourd’hui de le faire croire de manière mensongère à seule fin de neutraliser le débat. Il s’agit essentiellement de savoir, indépendamment des « records » médiatiques de quelques dixièmes de degré celsius, si le climat terrestre a présenté une variabilité naturelle forte avant l’ère industrielle. Les erreurs relevées dans Mann 1998 et 1999, ainsi que les autres reconstructions totalement indépendantes de Mann et de ses co-équipiers, indiquent que la réponse est probablement positive.
- La manière dont le GIEC rendra compte de ces questions dans son prochain rapport 2007 sera un test d’objectivité (parmi d’autres). Les experts doivent signaler que la courbe présentée en bonne place voici 5 ans dans leur résumé des décideurs et dans leur résumé scientifique fait désormais l’objet d’un débat important et ne peut plus être considérée comme représentative du climat passé. S’ils ne le font pas, le GIEC perdra un peu plus de sa crédibilité scientifique, déjà bien entamée par son souci d’efficacité politique et médiatique.
Références
Mann M. et al. (1998), Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries, Nature, 392, 779-787.
Von Storch H. et al. (2004), Science, Reconstructing Past Climate from Noisy Data, 306, 679–682.
Von Storch H. et al. (2006), Science, Response to Comment on "Reconstructing Past Climate from Noisy Data", 312, 529c.
Wahl A.R. et al. (2006), Science, Comment on "Reconstructing Past Climate from Noisy Data", 312, 529b.
Petit rappel nécessaire pour commencer : Mann, Bradley et Hughes ont publié dans Nature en 1998 une reconstruction du climat des six derniers siècles, montrant une très faible variabilité avant le XXe siècle (Mann 1998). Cette étude fut le prélude à une autre recontruction, parue en 1999, qui deviendra deux ans plus tard la célèbre « crosse de hockey » du rapport du GIEC 2001. L’affaire de la crosse de hockey est relatée dans ses grandes lignes sur ce site par un article de synthèse et dans un entretien avec Ross McKittrick, l’un des principaux protagonistes.
En 2004, Von Storch et al. ont publié dans Science une critique de ce travail de Mann et al. 1998 (Von Storch 2004). Leur travail notait en substance le point suivant : les proxies (indices indirects) utilisés par Mann et al. 1998 étaient essentiellement les anneaux de croissance des arbres. Or, ces anneaux sont connus pour être sensibles à d’autres facteurs que les températures (les précipitations par exemple) et pour avoir des réponses variables selon les régions, les essences ou même les périodes. Von Storch et al. montraient alors qu’en ajoutant un « bruit » statistique (c’est-à-dire une incertitude sur la représentativité climatique des proxies), la courbe de reconstruction des températures de Mann et al. 1998 perdait vite sa relative uniformité.
Dans le dernier numéro de Science, Wahl, Ritson et Ammann (dont deux ont été par ailleurs co-auteurs de Mann ou de Bradley) publient une critique du travail de Von Storch et al (Wahl 2006). L’argument principal est le suivant : Von Storch et al. ont utilisé des données « sans tendances » (detrended), c’est-à-dire avec une variabilité année par année non rapportée à leur pertinence climatique, alors que Mann et al. 1998 n’avait pas utilisé cette méthode. Ils en concluent que l’expertise de Von Storch et al. est sans valeur concernant la validité de Mann et al. 1998. Dans un autre article à paraître dans Climatic Change, ces mêmes auteurs (deux d’entre eux Wahl, Ammann) défendent par ailleurs les courbes de Mann et al. contre d’autres critiques. On peut lire cet article ici (et on peut déjà vous dire qu’il sera objet de polémiques : les auteurs ont d’abord essayé de le publier dans les Geophysical Research Letters, qui l’ont refusé, semble-t-il parce que Wahl et Ammann n’acceptaient pas de communiquer le détail de certaines méthodes de validation statistique).
Dans leur réponse au commentaire, Von Storch et al. relèvent les points suivants :
- Il est exact que les données ont été utilisées en 2004 « sans tendances ». Mais le résultat n’affecte pas sensiblement la critique que l’on peut faire de Mann et al. 1998, puisqu’en refaisant les calculs avec tendances (c’est-à-dire « non-detendred »), et avec deux modèles différents (ECHO-G, HadCM3), on constate de toute façon une amplitude plus forte que celle trouvée par Mann et al. Le résultat est indiqué dans le graphique ci-dessous, avec divers niveaux de bruit statistique dans les proxies.
- La méthode de Mann 98 reste critiquable sur le fond. « La calibration et la validation de toute méthode statistique utilisant des données non détachées de tendances sont dangereuses, car les tendances non climatiques sont alors interprétées comme des signaux climatiques ». (Ce qui a déjà été souligné ailleurs, avec l’utilisation par Mann et al. de certains anneaux de croissance connus pour leur forte évolution au XXe siècle.)
- Même après ces corrections, la corrélation entre les proxies (et tendances) de Mann et al. 1998 et les températures de la période de contrôle de la reconstruction (1856-1900) n’est que de 0,23 (cette faible corrélation est d’ailleurs reconnue, semble-t-il, dans le papier de Wahl et Ammann à paraître).
Le pauvre Michael Mann a-t-il été victime d’un complot visant à discréditer ses travaux ou d’une suite incroyable de malentendus ? C’est ce qui est sous-entendu dans le commentaire de Real Climate sur ce récent échange. Rappelons à ceux qui l’ignorent que le site Real Climate a été créé pour défendre le GIEC face à ses critiques et, notamment, pour défendre la courbe en crosse de hockey. Il existe une indéniable qualité scientifique sur ce site. Et il existe également d’évidents partis-pris.
Ainsi, il est tout de même étrange de voir Real Climate donner des leçons de bonne conduite scientifique à Von Storch et al., en oubliant d’informer ses lecteurs du comportement de Michael Mann : celui-ci a purement et simplement refusé pendant plusieurs années d’ouvrir ses bases de données et sa méthodologie aux chercheurs qui souhaitaient vérifier ses travaux. Il y a été contraint finalement par une requête parlementaire (aux Etats-Unis, un chercheur travaillant sur des fonds publics est obligé de les ouvrir à tous). Cette opacité volontaire et la grande imprécision des informations initialement fournies par Mann et al. sont à l’origine de toute cette affaire. Prétendre le contraire, alors que plusieurs défauts ont finalement été reconnus (y compris par Mann et al. dans un Corrigendum très tardif de Nature en 2004), relève de la pure mauvaise foi.
L’erreur de Von Storch et al., sans conséquence notable sur leurs conclusions, sera sans doute mieux comprise quand on regarde les données disponibles dans les « Supplement informations » de Mann 1998 (désormais déplacé sur le site de Nature sur le Corrigendum 2004), et notamment ceci :
« All predictors (proxy and long instrumental and historical/instrumental records) and predictand (20th century instrumental record) were standardized, prior to the analysis, through removal of the calibration period (1902-1980) mean and normalization by the calibration period standard deviation. Standard deviations were calculated from the linearly detrended gridpoint series, to avoid leverage by non-stationary 20th century trends. The results are not sensitive to this step. »
Il n’est pas si évident en lisant cela de comprendre que les « detrended gridpoint series » ne devaient concerner que la seule évaluation des déviations standard.
Sortons de ces détails techniques et revenons à l’essentiel sur cette affaire de la crosse de hockey.
- En 2001, le GIEC a repris une courbe alors récente (Mann et al. 1999) qui faisait disparaître les amplitudes thermiques des 1000 dernières années (amplitudes connues sous le nom d’Optimum médiéval et Petit Age Glaciaire) et montrait une forte hausse des températures concentrée sur le XXe siècle. Il s’agissait d’une double erreur méthodologique : l’auteur principal du GIEC sur ce thème était aussi l’auteur du travail concerné ; la reconstruction, très récente, n’avait pas eu le temps d’être critiquée par la communauté scientifique.
- Depuis 2001, plusieurs erreurs ont été relévées dans la méthodlogie de cette courbe en crosse de hockey, certaines étant déjà reconnues par ses auteurs, d’autres étant encore en débat. Par ailleurs, d’autres reconstructions utilisant d’autres proxies n’ont pas retrouvé les mêmes résultats, et indiquent au contraire que les températures du dernier millénaire ont connu des hausses et des baisses séculaires assez fortes.
- L’enjeu de ces reconstructions n’est pas de savoir si « 1998 a été l’année la plus chaude du millénaire », comme on tente aujourd’hui de le faire croire de manière mensongère à seule fin de neutraliser le débat. Il s’agit essentiellement de savoir, indépendamment des « records » médiatiques de quelques dixièmes de degré celsius, si le climat terrestre a présenté une variabilité naturelle forte avant l’ère industrielle. Les erreurs relevées dans Mann 1998 et 1999, ainsi que les autres reconstructions totalement indépendantes de Mann et de ses co-équipiers, indiquent que la réponse est probablement positive.
- La manière dont le GIEC rendra compte de ces questions dans son prochain rapport 2007 sera un test d’objectivité (parmi d’autres). Les experts doivent signaler que la courbe présentée en bonne place voici 5 ans dans leur résumé des décideurs et dans leur résumé scientifique fait désormais l’objet d’un débat important et ne peut plus être considérée comme représentative du climat passé. S’ils ne le font pas, le GIEC perdra un peu plus de sa crédibilité scientifique, déjà bien entamée par son souci d’efficacité politique et médiatique.
Références
Mann M. et al. (1998), Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries, Nature, 392, 779-787.
Von Storch H. et al. (2004), Science, Reconstructing Past Climate from Noisy Data, 306, 679–682.
Von Storch H. et al. (2006), Science, Response to Comment on "Reconstructing Past Climate from Noisy Data", 312, 529c.
Wahl A.R. et al. (2006), Science, Comment on "Reconstructing Past Climate from Noisy Data", 312, 529b.
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