Quelque chose d'étrange s'est produit dans les océans au début du 20e siècle. L'Atlantique Nord et le Pacifique Nord-Est semblaient se réchauffer deux fois plus que la moyenne mondiale, tandis que le Pacifique Nord-Ouest s'est refroidi sur plusieurs décennies.

Les modèles atmosphériques et océaniques ont eu du mal à rendre compte de ces différences dans les changements de température, menant à un mystère dans la science du climat :pourquoi les océans se sont-ils réchauffés et refroidis à des rythmes si différents au début du 20e siècle ?

Maintenant, des recherches de l'Université Harvard et du National Oceanography Center du Royaume-Uni indiquent une réponse à la fois aussi banale qu'une troncature de la virgule décimale et aussi compliquée que la politique mondiale. Historique des pièces, partie science du climat, cette recherche corrige des décennies de données et suggère que le réchauffement des océans s'est produit de manière beaucoup plus homogène.

La recherche est publiée dans La nature .

Les humains mesurent et enregistrent la température de surface de la mer depuis des siècles. Les températures de surface de la mer ont aidé les marins à vérifier leur cap, trouver ses repères, et prévoir le temps orageux.

Jusqu'aux années 1960, la plupart des mesures de la température de surface de la mer ont été prises en jetant un seau dans l'océan et en mesurant la température de l'eau à l'intérieur.

La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et le National Center for Atmospheric Research (NCAR) de la National Science Foundation conservent une collection de relevés de température de surface de la mer remontant au début du XIXe siècle. La base de données contient plus de 155 millions d'observations de pêche, marchande, navires de recherche et de marine du monde entier. Ces observations sont vitales pour comprendre les changements de température de surface des océans au fil du temps, à la fois naturel et anthropique.

Ils sont aussi un cauchemar statistique.

Comment comparer, par exemple, les mensurations d'un navire de guerre britannique de 1820 à un navire de pêche japonais de 1920 à un navire de la marine américaine de 1950 ? Comment savez-vous quel type de seaux ont été utilisés, et à quel point ils ont été réchauffés par le soleil ou refroidis par évaporation lors de l'échantillonnage ?

Par exemple, un seau en toile laissé sur une terrasse pendant trois minutes dans des conditions météorologiques typiques peut refroidir de 0,5 degré Celsius de plus qu'un seau en bois mesuré dans les mêmes conditions. Étant donné que le réchauffement climatique au cours du 20e siècle était d'environ 1 degré Celsius, les biais associés aux différents protocoles de mesure nécessitent une comptabilité minutieuse.

"Il y a des gigaoctets de données dans cette base de données et chaque pièce a une histoire bizarre, " a déclaré Peter Huybers, Professeur de sciences de la Terre et des planètes et de sciences et d'ingénierie de l'environnement à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et auteur principal de l'article. "Les données sont truffées de particularités."

De nombreuses recherches ont été menées pour identifier et ajuster ces particularités. En 2008, par exemple, les chercheurs ont découvert qu'un saut de 0,3 degré Celsius des températures de surface de la mer en 1945 était le résultat de mesures prises à partir des prises d'air de la salle des machines. Même avec ces corrections, cependant, les données sont loin d'être parfaites et il y a encore des changements inexpliqués dans la température de surface de la mer.

Dans cette recherche, Huybers et ses collègues ont proposé une approche globale pour corriger les données, en utilisant une nouvelle technique statistique qui compare les mesures prises par les navires à proximité.

"Notre approche examine les différences dans les mesures de température de surface de la mer de groupes distincts de navires lorsqu'ils passent à proximité, à moins de 300 kilomètres et à deux jours l'un de l'autre, " a déclaré Duo Chan, un étudiant diplômé de la Harvard Graduate School of Arts and Sciences et premier auteur de l'article. « En utilisant cette approche, nous avons trouvé 17,8 millions près des passages à niveau et identifié de gros biais dans certains groupes."

Les chercheurs se sont concentrés sur les données de 1908 à 1941, ventilés par pays d'origine du navire et par "ponts, " un terme provenant du fait que les observations marines ont été stockées à l'aide de jeux de cartes perforées. Un jeu comprend des observations des voyages de Robert Falcon Scott et d'Ernest Shackleton en Antarctique.

"Ces données ont fait un long voyage depuis les journaux de bord originaux jusqu'aux archives modernes et des choix difficiles ont été faits pour adapter les informations disponibles sur des cartes perforées ou un nombre gérable de bobines de bandes magnétiques, " a déclaré Elizabeth Kent, un co-auteur du UK National Oceanography Centre. « Nous avons maintenant à la fois les méthodes et la puissance informatique pour révéler comment ces choix ont affecté les données, et également repérer les biais dus aux variations dans les pratiques d'observation des différents pays, nous rapprochant des températures historiques réelles."

Les chercheurs ont découvert deux nouvelles causes clés des écarts de réchauffement dans le Pacifique Nord et l'Atlantique Nord.

La première concernait les changements dans les records japonais. Avant 1932, la plupart des enregistrements de température de surface de la mer des navires japonais dans le Pacifique Nord provenaient de navires de pêche. Ces données, répartis sur plusieurs decks différents, a été initialement enregistré en degrés entiers Fahrenheit, puis converti en Celsius, et enfin arrondi au dixième de degré.

Cependant, à l'approche de la Seconde Guerre mondiale, de plus en plus de lectures japonaises provenaient de navires de guerre. Ces données ont été stockées dans un jeu différent et lorsque l'US Air Force a numérisé la collection, ils ont tronqué les données, couper les chiffres des dixièmes de degré et enregistrer les informations en degrés Celsius entiers.

Les effets non reconnus de la troncature expliquent en grande partie le refroidissement rapide apparent dans l'estimation précédente des températures de surface de la mer du Pacifique entre 1935 et 1941, dit Huybers. Après correction du biais introduit par la troncature, le réchauffement dans le Pacifique est beaucoup plus uniforme.

Alors que les données japonaises détiennent la clé du réchauffement dans le Pacifique au début du 20e siècle, ce sont les données allemandes qui jouent le rôle le plus important dans la compréhension des températures de surface de la mer dans l'Atlantique Nord pendant la même période.

A la fin des années 1920, Les navires allemands ont commencé à fournir la majorité des données dans l'Atlantique Nord. La plupart de ces mesures sont collectées dans un seul pont, lequel, par rapport aux mesures à proximité, est nettement plus chaud. Une fois ajusté, le réchauffement de l'Atlantique Nord devient plus progressif.

Avec ces ajustements, les chercheurs ont découvert que les taux de réchauffement dans le Pacifique Nord et l'Atlantique Nord deviennent beaucoup plus similaires et ont un modèle de réchauffement plus proche de ce qui serait attendu d'une augmentation des concentrations de gaz à effet de serre. Cependant, des divergences subsistent et le taux global de réchauffement trouvé dans les mesures est toujours plus rapide que prévu par les simulations du modèle.

"Les inadéquations restantes soulignent l'importance de continuer à explorer comment le climat a été forcé radiativement, la sensibilité du climat, et sa variabilité intrinsèque. À la fois, nous devons continuer à passer au peigne fin les données - grâce à la science des données, détective historique, et une bonne compréhension physique du problème, Je parie que d'autres fonctionnalités intéressantes seront découvertes, " a déclaré Huybers.