A faire pâlir la VDF actuelle (Enormes VDF en Février)

[Invité Guest]

Les chances de BIG ONE diminuent car les réserves de froid sont moins importantes et plus loin à cause du RC et le plus gros du froid a du mal à arriver jusqu'à nous à cause des agglomérations (Mégalopole) qui n'aide pas et pour avoir une grosse VDF, nous devons avoir la situation PARFAITE avec un ENORME AS par exemple et le moindre problème (Flux plus maritime, coupure du froid légèrement, air froid un peu radouci, petit redoux, etc...) fait qu'on a une VDF modérée. Rien que quand on voit que cette VDF n'a pas eu de Tn à -10°C dans Paris par exemple et peu de -20°C en plaine (Enfin près de -25°C) comme lors des grandes VDF ou des Tx hyper basses, une VDF comme là au PAG aurait donné du Janvier 1709 (Enfin j'exagère peut être un peu quand même) mais au moins du Février 1895.

Comme je le disais, possible. Il est clair que les Hivers récents n'ont pas été aussi froid que ceux à quoi on aurait pu s'attendre.

http://sciences.blogs.liberation.fr/files/cattiaux_et_al_grl2010.pdf

La question étant de savoir si effectivement la distribution a changé (la GEV avec sa longue queue froide est caractéristique des hivers européens, avec un régime zonal positif doux dominant mais difficilement exceptionnel -on a du mal à dépasser les 15°C et jamais plus de 18°C de record absolu pour une moyenne de ~5°C pour une bonne part de la France- alors qu'on a des coups de froids de loin en loin qui peuvent balancer du très très lourd -atteindre les -10°C de minimales est récurrent avec des records sous les -15°C, parfois -20°-). Car le climat hivernal ne s'est pas spécialement réchauffé, et cela ne peut suffire à expliquer la raréfaction des gros coups de froids récents. On peut aussi envisager, d'un point de vue plus "attribution" que "détection", partionné les Hivers en régimes en temps et étudié l'évolution du climat en fonction de ces régimes de temps.

[ChristianP]

Oui Paix, c'est clair que c'est mieux avec GEV, c'est même préconisé dans le guide de climato et stats de l'OMM (WMO 100), d'utiliser des lois pour les extrêmes afin d'analyser les extrêmes de Tm mensuelles et non Gauss.

Dans mon message précédent avec les graphes de quelques distributions de moyennes/30 ans (la simulation représente 10 000 échantillons de normales sur 30 ans pour ceux qui ne l'auraient pas vu), je n'avais pas besoin de loi des extrêmes pour montrer les différences significatives ou non, de normales/30 ans et l'incertitude associée à la normale sur 30 ans concernée. l'OMM et MF préconisent l'utilisation de Gauss pour les Tmm de T ( du moins tant qu'on ne traite pas des extrêmes de distri).

Dans mon tableau de classification de toutes les anomalies Tm mensuelles de février à Paris dans un message précédent, j'avais classé les valeurs selon les centiles d'après les valeurs observées et non selon l'écart-type et la distri théorique sur 71-2000 avec Gauss . C'est d'ailleurs pour cette raison que le classement montre de l'exceptionnel avec un nb de sigma bien plus faible en valeur absolue avec les anomalies positives, qu'avec les anomalies négatives, à l'image de ce que donne le traitement de Paix avec GEV (pour observer du froid exceptionnel , il faut une anomalie bien plus forte que pour obtenir du chaud exceptionnel)

Donc là on va retourner dans les extrêmes de Tm mensuelles. J'ai donc refait le même type de travail que Paix avec GEV et les données de Paris de D. Rousseau, mais en utilisant un loess/60 ans pour retirer le signal de l'évolution du climat. Il suffit de voir sur ce graphe (que vous avez déjà vu mais là j'ai rajouté le loess/30 ans)

pourquoi je n'utilise pas un lissage sur 30 ans avec un écart-type qui est environ 10 fois plus important au niveau local à Paris qu'au niveau global. Le loess qui lisse aussi en affichant des tendances, réglé sur 30 ans avec le bruit donné, il affiche des pentes sur 15 ans complètement non significatives. Sur 60 ans il affiche l'évolution de fond de la moyenne/30 ans tout en affichant des pentes sur 30 ans qui ont une certaine significativité et un certain sens climatique.

(Avec le vacarme dans les données sur un point donné comme Paris, il faut bien plus d'années de données qu'au niveau global pour voir un signal de fond, on voit que certaines variations sur le Loess/30 ans n'ont pas de sens comparé à l'évolution globale de la moyenne standard/30 ans. Par exemple ce serait une absurdité de dire que je retire le pseudo signal climatique à la baisse à la fin du loess/30 ans, alors qu'il ne représente pas un changement statistiquement significatif)

Donc en prenant les résidus avec le loess/60 ans, on tient compte de l'évolution globale des moyennes sur 30 ans et des tendances et donc du signal de la courbe rouge, pour le mois de février :

Valeur de l'anomalie positive pour une durée de retour de 100 ans (donc là en tenant compte du signal de fond du loess/60 ans) : + 4.2° d'anomalie, IC 95% [4.1° , 4.5°]

durée de retour de 30 ans : 3.7° [3.5°, 3.9°]

L'analyse des extrêmes de Tmm de février dans l'autre sens, pour sortir la durée de retour des anomalies négatives. Comme je n'ai pas trouvé de fonction pour l'inverser, j'ai dû changer le signe des anomalies, il faut donc changer mentalement le signe sur certains axes (ex return level : lire +4° et -8° au lieu de -4° et +8°, z : +5° - 5°...)

Durée de retour 100 ans :-6.1° [-5.3°, -7.3°]

Durée de retour 30 ans : -4.5° [-5.3°, -4.0]

Là je passe directement aux anomalies négatives pour décembre (donc toujours inverser les signes pour lire les anomalies de T )

On voit que les extrêmes de décembre (là aussi recalés en fonction du signal climatique de déc avec le loess/60 ans, on voit d'ailleurs que ces 2 anomalies ne sont plus dans les -11° mais circulent autour de -10° (-9.9° au plus froid). On a 4000 ans de durée de retour pour une anomalie de décembre de -9.9° [ -12.4°, -8.6°]) sont hors de l'intervalle un sigma, plus anormales que les autres valeurs. Donc ce serait quelque peu phénoménal de voir une telle anomalie de nos jours à Paris, mais bon pas certain que la durée de retour soit la bonne, vu que la courbure est différente de celle de février, il manque peut-être des échantillons intermédiaires en décembre, ce qui biaiserait la durée de retour , elle serait donc moindre que 4000 ans si c'était le cas.

Durée de retour de 100 ans pour l'anomalie négative de décembre : -6.3° [ -7.3°, -5.6°]

Durée de retour de 30 ans : -4.7° [-5.4°, -4.2°]

Anomalies négatives pour janvier (donc toujours inverser les signes pour lire les anomalies de T )

Durée de retour de 100 ans : -6.4° [-7.5°, -5.5°]

Durée de retour de 30 ans : -4.9° [-5.6°, -4.4°]

Là

j'ai recalé les anomalies avec le loess, donc en plus de tenir compte du niveau du climat à l'époque, ça tient compte aussi de la tendance sur la période concernée (si j'avais effectué ce travail juste avec la moyenne standard, il n'y aurait pas eu autant de changements vu que le loess met plus en évidence le RC avec la prise en compte des tendances )

A noter que l'anomalie de février 2012 à Paris est de -2.5° soit -1.15 sigma (donc assez banal), recalée avec le Loess, c'est plus froid ça donne -3.1° (-1.4 sigma)

[ChristianP]

J'avais oublié de regarder les possibilités des extrêmes vues de l'hiver entier avec les 3 mois, car en se limitant à un mois particulier, on limite artificiellement les probabilités d'observer du gros froid dans une année donnée. Il faut donc du froid plus puissant pour que l'anomalie du mois le plus froid de l'hiver soit considéré comme exceptionnelle.

Toujours avec le loess/60 ans pour retirer le signal climatique des anomalies mensuelles, voici les résultats.

Pour les durées de retour des valeurs extrêmes négatives de l'hiver (donc inverser le signe comme indiqué dans le message précédent) :

Durée de retour de 100 ans : -7.8° [ -9.2°, -7°]

Durée de retour de 30 ans : -6.2° [-7°, -5.6°] (on voit la différence, à ce niveau, on est plus proche d'une durée de retour de 100 ans quand on reste bloqué anormalement au pas mensuel, une proba de VDF dans une année donnée se fout des limites mensuelles, c'est l'hiver entier qui compte, vu que c'est l'ensemble de l'hiver qui offre des possibilités de VDF et non un seul mois de l'hiver)

On remarquera que les IC sont à la limite du chevauchement (j'ai regardé avant les arrondis, il n'y a pas intersection, ça se joue aux centièmes), c'est à dire qu'on est à la limite de ne plus pouvoir dire que les durées de retour pour -6.2° et -7.8° , donc de 30 et 100 ans , sont significativement discernables (enfin on aurait été voir du côté de GPD si ça avait été le cas, afin de minimiser les IC en sélectionnant les valeurs dépassant un seuil de froid adapté)

Pour les valeurs positives (anomalie mensuelle la plus chaude de l'hiver)

Durée de retour de 100 ans : 5.1° [ 4.9°, 5.4°]

Durée de retour de 30 ans : 4.6° [4.3°, 4.8°]

Il faut bien voir que traiter les anomalies en fonction du signal climatique local est à double tranchant. Il va minimiser les valeurs froides pendant les tendances et les moyennes climatiques à la hausse, mais il va réchauffer les plus chaudes du passé pendant que le climat local est et devient plus froid.

Voici le classement des 10% des anomalies les +froides et les +chaudes de l'hiver concerné, recalées avec le signal climatique loess/60 ans (donc en fonction du niveau moyen du climat et de la tendance donnée à ces moments là)

Et oui, ça chauffait bien dans le passé, ça ne fait que confirmer qu'il ne faut pas se fier à ce type d'extrêmes, que tout est possible pendant encore un bon moment au niveau local malgré le RC (par ex, l'anomalie non recalée de janvier 1708 est de 4.1°, recalée en fonction du signal climatique (du moins théorique), ça donne +6°. 4.1° c'était impensable à l'époque d'autant plus quand on sait l'hiver qui a suivi en 1709)

Enfin pour recaler les anomalies, dans ce cas j'ai utilisé le loess/60 ans, mais rien ne prouve que c'est la meilleure méthode pour faire ressortir au mieux le signal climatique pour cette échelle spatio-temporelle. Pour le moment c'en est une parmi d'autres possibles, jusqu'à ce que quelqu'un propose mieux.

Il y a un document intéressant un peu ancien à lire sur les extrêmes, pour comprendre les difficultés (voir en particulier le chapitre 2 et le graphe de la page 31) :

http://meteo.besse83...ts_extremes.pdf

[Quercus]

C'est bien beau de parler de températures au 17 ème - 18 ème siècle mais ca vaudrait quoi aujourd'hui avec nos stations météo officielles? le matériel n'était pas le même et ça m'étonnerait fortement que les conditions de mesure par rapport à l'environnement étaient les mêmes avec autant de rigueur.

Salut Virgile, c'est vrai qu on peut remettre en question certaines valeurs, mais le fait qu'il fut possible de se promener sur la seine pendant plusieurs semaines consécutives en 1879 n'est pas une vue de l'esprit... Et çà montre bien qu'il devait quand même faire bien frisquet...

[Quercus]

Et oui, ça chauffait bien dans le passé, ça ne fait que confirmer qu'il ne faut pas se fier à ce type d'extrêmes, que tout est possible pendant encore un bon moment au niveau local malgré le RC (par ex, l'anomalie non recalée de janvier 1708 est de 4.1°, recalée en fonction du signal climatique (du moins théorique), ça donne +6°. 4.1° c'était impensable à l'époque d'autant plus quand on sait l'hiver qui a suivi en 1709)

Enfin pour recaler les anomalies, dans ce cas j'ai utilisé le loess/60 ans, mais rien ne prouve que c'est la meilleure méthode pour faire ressortir au mieux le signal climatique pour cette échelle spatio-temporelle. Pour le moment c'en est une parmi d'autres possibles, jusqu'à ce que quelqu'un propose mieux.

Il y a un document intéressant un peu ancien à lire sur les extrêmes, pour comprendre les difficultés (voir en particulier le chapitre 2 et le graphe de la page 31) :

http://meteo.besse83...ts_extremes.pdf

Beau boulot qui confirme bien ce que je pense. Même au beau milieu du petit âge glaciaire il pouvait y avoir de méchants coups de chauds, de même qu'il est toujours possible d'observer de méchants coups de froid (comparables ou inférieurs à 1956) en dépit du RC

[ChristianP]

J'ai oublié de préciser que la durée de retour de 4000 ans avec uniquement les données de décembre pour les -9.9° d'anomalie, tombe à 530 ans quand on utilise aussi les données des autres mois d'hiver.

[Yves38]

Les hivers ne se sont pas énormément réchauffés

Assez d'accord avec ça.

Pour la période hivernale, j'ai fait une moyenne (informations Meteociel) pour la période 2004-2012 concernant les stations suivantes: Bourg Saint Maurice, Chambéry, Embrun, Lyon Bron, Montélimar, Saint Auban,et Saint Geoirs, j'ai calculé l'écart en Tn et Tx part rapport aux normes 71-00 pour chacune de ces stations et j'ai ensuite fait la moyenne de ces écarts. Voici ce que j'obtiens :

2004-2012 versus 71-00

Déc : Tn -0,3 ; Tx - 0,7

Jan : Tn +0,1 ; Tx + 0,2

Fév : Tn -0,6 ; Tx - 0,2

Certes pour février, il y a l'influence de 2012 qui est importante sur une période de 9 ans mais il faut bien constater que sur ces 9 années les plus récentes, la moyenne 2 mois hivernaux sur 3 est plus froide que la période de référence 71-00, il n'y a guère que janvier qui dépasse la référence et encore de peu, décembre et février sont nettement plus froids.

[ChristianP]

Oui c'est clair !

Les différences de quelques normales de l'hiver à Paris (quand il y a intersection des IC, il n'y a pas de différences significatives de normales. Idem pour la normale la plus ancienne, vu l'incertitude même avec l'homogénéisation, on ne peut pas dire qu'il y a une différence significative avec une intersection ratée de si peu, mais qui sera largement présente si on intégrait l'incertitude qui reste après les corrections) :

J'ai choisi la normale à la veille de l'hiver récent le plus terrible, 1963.

Je précise aussi que la comparaison de cette façon entre la dernière normale 83-2012 et celle sur 71-2000, n'est pas statistiquement correcte, vu qu'on a les données 83-2000 qui sont communes, donc pas d'indépendance des données, nécessaire à la validité de ce test

Enfin si on compare la moyenne de ces 12 derniers hivers, par rapport à la normale des hivers 71-2000, il n'y a pas de différence significative même à l'œil, car on n'a pas un dixième de degrés de diff (ce sera largement confirmé par un test de Man et Whitney par ex, pour ceux qui penseraient qu'une différence de normale, a un sens).

[ChristianP]

Bon le repos du WE a fait du bien au cerveau, car je viens de m'apercevoir mentalement de mon énormité sur les normales des hivers (et ailleurs aussi) et que je n'ai fait que la moitié du boulot.

En fait avec mes graphes de distributions en couleur, je n'ai effectué que la comparaison de distributions et des incertitudes des différentes normales.

J'ai fait une erreur de bidochon en stats , car ce n'est pas un test de significativité des différences de moyennes en comparant les IC des moyennes, donc l'intersection des IC est à oublier complétement pour cet usage !

On a un ensemble de 60 échantillons pour déterminer la diff de normale et non simplement 2 fois 30 de façon isolée comme je l'ai fait.

Donc là je vous donne les résultats de vraies comparaisons de 2 moyennes avec des t tests de comparaison des moyennes avec variances non supposées égales (et non de comparaisons d'IC des moyennes comme j'ai fait plus haut ) :

Même si mon raisonnement était faux, ca ne change pas grand chose pour la majorité des comparaisons, comme celle des normales récentes (1983-2012 et 1971-2000) avec celle de 1759-1788, car l'incertitude des corrections est telle, que malgré la différence significative de normale, si on intègre cette incertitude, on ne peut pas considérer qu'elle est vraiment significative

Ex sans l'incertitude, la différence de normale entre celle de 1971-2000 et celle de 1759-1788 est significative :

P = 0.01

IC à 95 % de la différence de normale [0.2° , 1.2°] (+0.2° pour une erreur de correction possible de -1°, c'est négligeable)

Par contre entre la normale1983-2012 et celle 1933-1962, la différence est significative même si ce n'est pas énorme vu la faible marge de la valeur limite inférieure.

P= 0.03

IC à 95% de la diff de normale [0.05°, 1.07°] (c'est à dire qu'on peut dire que la normale de l'hiver s'est réchauffée significativement)

Idem pour 71-2000 comparé à 1933-1962

P=0.04

IC de la diff de normale [0.01°, 1.02°]

(A noter qu' on est tellement limite pour ces 2 cas précédents, que le test de Mann et Whitney qui ne nécessite pas la condition de normalité des distributions, ne les donne pas significativement différentes, P=0.07 et P= 0.15)

Bon mon erreur ne change pas fondamentalement la conclusion, c'est un coup de chance, il n'y a pas de différences importantes de moyenne. Il faudra que je regarde en détail les comparaisons de moyennes au niveau des mois, vu que j'ai fait la même erreur.