Trouver des points de bascule dans le climat du passé

Résultat scientifique Océan Atmosphère

Les enregistrements paléoclimatiques documentent des transitions abruptes, causées éventuellement par le système climatique lui-même en traversant un « point de bascule » : des rétroactions auto-renforcées dans le système l’éloignent d’un état stable et le conduisent à des changements spectaculaires. L’évolution climatique actuelle déstabilisant le système Terre, le risque est élevé de rencontrer de telles transitions au cours de ce siècle. Leur identification dans le passé est donc essentielle pour comprendre ces points de bascule et les prévoir dans le futur.

Witold Bagniewski, chercheur post-doctorant à l’École normale supérieure – PSL a mis au point, avec ses collaborateurs, Michael Ghil et Denis Didier Rousseau, une méthode statistique pour déterminer si les transitions observées dans les enregistrements climatiques tels que les carottes de glace ne sont que du bruit ou la preuve d’un changement significatif. Elle permet de comparer des enregistrements de manière cohérente et peut détecter et dater précisément des événements majeurs précédemment négligés.

La version augmentée d’un test de Kolmogorov-Smirnov (KS), test appliqué avec succès à d’autres systèmes bruyants tels que la finance, a fourni une alternative à des méthodes existantes. La méthode KS compare deux fenêtres, avant et après le point de transition potentiel, pour vérifier si elles proviennent de la même distribution ou pas. Si cela n’est pas le cas, le point de transition est identifié comme un changement brusque significatif indiquant un véritable changement climatique.

Cette méthodologie détecte efficacement les transitions abruptes dans les données climatiques – tels les sédiments marins ou lacustres, dépôts de lœss, carottes de glace ou spéléothèmes –, qui sont de natures très différentes et varient en termes de résolution temporelle, de types de signaux et de répartition géographique. Son application plus large aidera à reconstruire précisément la chronologie des régimes climatiques de la Terre.

Un bref aperçu des résultats.© TiPES / Henrik Praetorius

Pour en savoir plus

Automatic detection of abrupt transitions in paleoclimate records featured
W. Bagniewski, M. Ghil and D. D. Rousseau, Chaos 31, 113129 (2021)

Contact

Witold Bagniewski
Le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD)