Estimer la température passée et présente de la surface de la Terre ne concerne pas que les scientifiques: elle est aussi hautement politique. L'estimation de 0,85 ⁰C de réchauffement depuis l'ère industrielle faite par le Groupe International d'Experts en Climat (GIEC) mesure le changement à long terme (1880-2012). Son incertitude de 0,20⁰C (avec 90% de confiance) reflète la difficulté de séparer le changement centenaire des fluctuations à court terme. Cependant, les chiffres du GIEC ne sont-ils valables que si les mesures sont suffisamment précises, donc quelle est justement leur précision? Un nouvel article publié dans Climate Dynamics conclut que la véritable température globale mensuelle se situe, avec 90% de confiance, entre -0,109 ⁰C et 0.127 ⁰C de la valeur officielle rapportée et que le changement centenaire peut être estimé avec une précision semblable. Les mesures sont donc suffisamment bonnes pour justifier leur résultat utilisé par le GIEC.
Pour bien quantifier les changements climatiques, des séries centenaires sont requises. Jusqu'à maintenant, la discussion de leur précision s'est pratiquement limitée aux possibles erreurs et biais humains. Par exemple, les thermomètres ont évolué et leur localisation a changé. Ces types de changement sont traités par de nombreuses comparaisons. Tout d'abord, les biais absolus sont éliminés en utilisant des anomalies, qui sont en fait la différence entre la température mesurée à la station et la moyenne à long terme de la station elle-même. Néanmoins, les anomalies peuvent elles-mêmes être biaisées: par exemple, l'effet «îlot de chaleur» qui survient lorsqu'un site initialement rural s'urbanise. Dans ce cas, les comparaisons doivent être faites avec des stations rurales voisines et les contributions potentiellement biaisées seront pondérées en conséquence.
Il n'y a aucun doute que beaucoup d'ajustements sont requis et il n'existe aucune vérité absolue permettant de les valider. Cette situation a permis aux « climatosceptiques » de régulièrement accuser les scientifiques de corriger les données de façon sélective afin d'exagérer le réchauffement. Depuis peu, sont même apparus des «tièdistes» qui acceptent la réalité du réchauffement planétaire tout en affirmant qu'il est trop faible pour être inquiétant. Il existe cependant d'autres sources de données indépendantes -- provenant par exemple des satellites -- qui confirme la hausse significative. Nous pouvons donc être sûrs que les biais humains sont petits. Mais de quelle grandeur sont-ils?
Ironiquement, l'attention portée aux biais humains a été mal placée auparavant. L'article de Climate Dynamics montre qu'il y a deux sources d'erreur importantes qui ont eu peu d'attention des scientifiques: les conséquences à long terme de données manquantes et les biais qui surviennent quand on combine des milliers de données distribuées de façon éparse, autant sur terre que sur mer, pour produire une température globale unique. Aucun de ces deux problèmes n'est d'origine humaine dans le sens habituel: ils sont la conséquence de tourbillons atmosphériques d'une taille allant du millimètre jusqu'à celle de la planète et qui évoluent sur des échelles temporelles allant de la milliseconde jusqu'à l'âge de la terre.
Nous ne disposons pas de thermomètres partout, donc comment fait-on les moyennes sur de grandes régions et à quel point le résultat est-il précis?
Alors qu'un thermomètre moderne peut nous indiquer la température dans notre jardin avec une précision d'un dixième de degré, comment peut-on estimer la température d'une ville? D'un pays? De la terre entière? Nous ne disposons pas de thermomètres partout, donc comment fait-on les moyennes sur de grandes régions et à quel point le résultat est-il précis?
L'article de Climate Dynamics a réussi à quantifier la précision à l'aide de techniques de la géophysique non linéaire appliquées à six séries distinctes. Le problème de données manquantes est facile à comprendre: depuis 1880, plus de la moitié des températures mensuelles moyennées sur des mailles de 500 km sont inexistantes, impliquant une incertitude importante dans la moyenne globale. Ici, le nouvel élément a été la reconnaissance de leur impact sur la précision pour de longues périodes: des années, des décennies et plus. L'effet de la résolution est plus subtil: quand des données de sources ponctuelles sont traitées pour être incorporées à des mailles régulières, il n'y a généralement pas suffisamment de données pour les moyenner à l'échelle donnée (par exemple 500 km et un mois). Alors que les données manquantes s'avèrent être la plus grande source d'erreur pour des échelles de moins de dix ans, l'effet de la résolution domine les incertitudes aux échelles centenaires pertinentes pour le réchauffement de l'ère industrielle. En comparaison, les erreurs humaines habituelles sont négligeables pour des périodes de quelques mois et plus.
En résumé, nous pouvons estimer (avec 90% de confiance) le changement de température depuis 1880 avec une précision de 0,108 ⁰C de sa vraie valeur. C'est moins que 13% de la valeur du réchauffement anthropique estimée par le GIEC. Les erreurs de mesures sont donc trop faibles pour changer la conclusion que sur un laps de temps très court, nous avons vécu un réchauffement majeur.
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