Comment est déterminée la croissance de la température moyenne de la Terre?

L’idée philosophique de mesurer une température moyenne de la Terre et la relier à un climat est pour moi une idée plutôt étrange, sinon saugrenue.
Le climat d’une région est une notion subjective et donc un peu équivoque. Il dépend de la distribution statistique de certaines conditions météorologiques de cette région (température, précipitations, ensoleillement, humidité de l’air, vitesses des vents, etc.) et cela pendant une période de 30 ans.
Les climats locaux sont plus ou moins favorables au développement de sociétés humaines agricoles ou industrialisées ou à telles ou telles espèces végétales, animales, insectes, bactéries, microorganismes, etc., lesquels, à leur tour, influencent aussi le climat dans un processus d’actions et de rétroactions dans la biosphère. À nouveau, ces phénomènes ne sont pas simulables mathématiquement, entre autres, car nous ne savons pas à l’avance ce qui va engendrer une rétroaction et à quel moment. La seule chose que l’on puisse suspecter est que, s’il y a un brusque déséquilibre dans l’un ou plusieurs des facteurs énumérés ci-dessus, il faut s’attendre à différentes perturbations, parmi ces dernières des changements climatiques. Un bon ou un mauvais climat n’existe que par rapport au développement d’une espèce biologique, il n’a pas de valeur absolue. Les changements climatiques que nous observons sont défavorables au développement de notre civilisation.

Les variations climatiques sont causées par l’ensemble des interactions entre l’atmosphère, les eaux de surface en particulier celles des océans, la cryosphère, la lithosphère et la biosphère. Toutes ces entités interconnectées sont en constants changements depuis la nuit des temps. Tout changement dans ces structures est donc susceptible d’entraîner un ou des changements climatiques en divers lieus du globe. Ainsi, le changement de température de l’atmosphère est plus un effet, que la cause d’un changement climatique.

Je ne suis pas climatologue, mais biophysicien. C’est peut-être pour cela que j’ai des difficultés à comprendre la méthode du GIEC, en particulier son concept de température moyenne de la Terre et sa relation avec la quantification des changements climatiques. Je vais vous dire ci-dessous ce qui me trouble. Si vous jugez que certaines notions me manquent pour bien comprendre ce que le GIEC prétend, je vous serai reconnaissant de me les signaler dans vos commentaires. Merci d’avance.

Afin de se familiariser avec la philosophie et la méthode avec lesquelles sont mesurées et calculées la température moyenne à la surface de la Terre, j’invite les lecteurs à lire l’article¹ de Serge Planton, climatologue à Météo-France et chercheur au CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques) dans le site Encyclopédie de l’environnement. Je résume ci-dessous ce que j’ai compris de cet article.

Afin de déterminer cette fameuse température moyenne, les climatologues ont eu l’idée de faire un maillage virtuel de notre planète.

Sur les terres émergées, chaque maille fait quelques centaines de kilomètres de côté. À l’intérieur de cette maille, un thermomètre est placé entre 1,5 et 2 mètres au-dessus du sol pour enregistrer de manière continue la température. On obtient une courbe avec naturellement des hauts et des bas. Puis, grâce à un algorithme mathématique, on en déduit une moyenne sur l’année au point de mesure. Les climatologues sont conscients que cette mesure n’est pas représentative de la température en n’importe quel point de la maille. Alors, ils la corrigent à nouveau par un autre algorithme construit à partir de données météorologiques concernant l’intérieur de cette maille traitée statistiquement.

En mer, même principe, mais au lieu de mesurer la température dans l’air au-dessus de l’eau, elle est mesurée, le plus souvent de manière discontinue et par différentes méthodes, à une profondeur de 1 à 3 m sous la surface. À nouveau, ces températures, qui ne peuvent être ajoutées sans autre aux températures mesurées dans l’air, sont aussi corrigées par des algorithmes mathématiques.

Bien sûr, il existe de très nombreuses mailles du réseau de mesure, tant sur les terres émergées qu’en mer, pour lesquelles aucune mesure n’aura pu être effectuée.
Qu’à cela ne tienne, les températures dans ces mailles seront à nouveau estimées par des algorithmes.

Quatre équipes sont chargées de la reconstruction de la température moyenne planétaire depuis la deuxième moitié du XIXe siècle à nos jours. Il s’agit de quatre institutions anglo-saxonnes à savoir : la NASA Goddard Institute for Space Science² et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)³. S’ajoutent deux équipes britanniques associées, celle du Hadley Centre de l’UK Met-Office⁴ et de la Climate Research Unit de l’université d’East Anglia⁵.


Quelques critiques sur cette méthode.
Dans les cours élémentaires de physique, il nous a été enseigné que la température mesure un état de la matière, en l’occurrence un degré d’agitation de ses constituants. De ce fait, les températures mesurées en des lieux, des fluides (air et eau) et à des moments différents ne peuvent pas être traitées de manière arithmétique et de là en déduire une valeur moyenne. Par contre, il nous a été démontré qu’il est possible d’ajouter des énergies, en particulier des énergies thermiques et éventuellement d’en faire une moyenne. Certes, il existe une relation entre l’énergie thermique et la température, mais le coefficient de proportionnalité entre ces deux grandeurs dépend d’un grand nombre de facteurs difficiles, sinon impossibles, à mesurer dans une atmosphère libre, instable et relativement inhomogène. Ainsi, même calculer l’accroissement de l’énergie thermique à la surface de la Terre devient une mission extrêmement délicate entachée d’une importante incertitude. Cette incertitude est bien sûr encore plus grande quand il s’agit de la température.

L’enfumage mathématique qui consiste à réduire cette incertitude à une valeur inférieure à celle de l’instrument de mesure, comme le prétendent les collaborateurs du GIEC, ressemble à un tour de passe-passe qui mériterait d’être vérifié par des spécialistes indépendants. Mais il y a peu de chances que cela arrive puisque les politiciens onusiens ont décrété que toutes critiques à l’encontre des méthodes du GIEC seront considérées comme la démarche de dangereux négationnistes retardant la mise en œuvre de solutions dites efficaces.

Outre les thermomètres, il existe depuis quelques années une autre méthode pour mesurer la température à la surface de la Terre. Ce sont les mesures effectuées depuis des satellites spécialisés lesquels, grâce à leurs spectromètres sophistiqués, quantifient le spectre d’ondes infrarouges émis par la surface de la Terre. Toujours et encore des algorithmes mathématiques vont transformer ces mesures en une température moyenne. Les ingénieurs devront appliquer des coefficients de correction dus par exemple aux obstacles aux infrarouges comme les nuages, les poussières et les gaz à effet de serre situés entre la surface de la Terre et le satellite. Le calcul proprement dit est basé sur deux hypothèses des plus discutables :
La première suppose que la planète est globalement dans un état stationnaire, c’est-à-dire que le flux d’énergie reçu du Soleil (intégré sur toutes les longueurs d’ondes) est égal au flux qui est émis par la planète. À mes yeux, c’est incorrect. Le flux d’énergie émis par la planète est égal au flux d’énergie reçu du soleil moins le flux d’énergie nécessaire au maintien de la complexité de la biosphère.
La deuxième suppose que la Terre rayonne comme un corps noir⁶ permettant d’appliquer la loi de Stefan-Boltzmann. Cette hypothèse est non recevable pour différentes raisons⁷, mais surtout parce que la planète Terre est recouverte d’une biosphère qui l’empêche d’être un corps noir.

Est-ce dire que les travaux du GIEC sont sans valeur et que ses conclusions doivent être rejetées en bloc ? Pas vraiment. Si la température moyenne de la Terre mesurée par les contributeurs du GIEC n’a pas de sens physique et est probablement extrêmement peu précise, les écarts entre les températures moyennes mesurées et calculées de manière constante au cours des années donnent bel et bien l’information que, dans l’ensemble, tout porte à croire, mais sans certitude, que la Terre reçoit une énergie thermique en augmentation depuis près de 160 ans. De combien cette augmentation et quelle en est sa précision est une tout autre histoire. La certitude de l’exactitude des résultats du GIEC n’existe qu’au niveau des gouvernements. Voilà par exemple ce que déclare⁸ le Ministère Français de la Transition Écologique : « L’année 2020, avec une température supérieure d’environ 1,25 °C à la période préindustrielle 1850-1900, se classe au premier rang parmi les années les plus chaudes depuis 1850 (Données Nasa, Noaa et Hadley Centre) ex-aequo avec 2016. » A noter que cette température est donnée avec une précision au centième de degré, alors que les thermomètres ayant mesuré les températures ont une précision de l’ordre de 0,1 °C pour les plus précis et 0,3 °C pour la plupart. Scientifiquement, cela ne semble pas très sérieux.

De plus, de quelle température parlons-nous ? De celle de l’atmosphère à 1 m 50 ou 2 m du sol, y compris celle au-dessus des océans qui recouvre près de 70 % de la surface de notre planète ou s’agit-il d’un amalgame de température moyenne de l’air et des océans ?

En admettant comme correcte la température moyenne de la Terre déterminée par les collaborateurs du GIEC, mais exprimée en degré Kelvin⁹ (la seule unité valable en thermodynamique), montre une croissance d’environ 0,4 % durant l’ère industrielle, ce qui signifie que l’énergie thermique absorbée par le Terre aurait augmenté d’autant. Le GIEC attribue cette augmentation à la consommation mondiale d’énergies fossiles qui aurait fait passer la concentration du CO2 atmosphérique de 280 à 414 ppm, soit un changement de la formule chimique de l’air sec d’environ 0,015 %. Il est toutefois surprenant que l’accroissement de 0,015 % de la concentration du CO2 atmosphérique puisse entraîner un accroissement de l’énergie thermique absorbée par la Terre de 0,4 % soit un accroissement 27 fois supérieur. Y aurait-il d’autres causes que le CO2 dans le réchauffement de l’atmosphère ?
Nous discuterons dans le prochain blog, comment est mesurée la concentration de CO2 dans l’atmosphère.

1 https://www.encyclopedie-environnement.org/climat/temperature-moyenne-terre-rechauffement-climatique/
2 https://fr.wikipedia.org/wiki/Goddard_Institute_for_Space_Studies
3 https://fr.wikipedia.org/wiki/National_Oceanic_and_Atmospheric_Administration
4 https://fr.wikipedia.org/wiki/Hadley_Centre_for_Climate_Prediction_and_Research
5 https://fr.wikipedia.org/wiki/Unit%C3%A9_de_recherche_climatique
6 https://fr.wikipedia.org/wiki/Corps_noir
7 https://www.science-climat-energie.be/deux-temperatures-celebres-18c-et-33c/
8 https://www.ecologie.gouv.fr/impacts-du-changement-climatique-atmosphere-temperatures-et-precipitations
9 https://fr.wikipedia.org/wiki/Kelvin