[Réflexion] - Méthode de calcul de la température moyenne du globe.

[Arthuc]

Bonjour !

 

Pour commencer, j'aimerais préciser que je ne suis pas du tout un expert en climatologie.

 

Je m'amuse en ce moment à essayer de superviser l'évolution globale du climat sur notre bonne vieille planète (avec une granularité temporelle de l'ordre de l'heure). Pour cela je me base sur un service proposé par Open Weather Map qui offre des interfaces permettant d'accéder à différentes mesures météorologiques sur l'ensemble du globe.

Je suis interpellé par une curiosité sur l'une de mes analyses, et j'aimerais avoir votre point de vue sur la question.

Pour cela, je vais tenter de structurer ma demande afin qu'elle soit exprimée, je l'espère, le plus clairement possible.  

 

Analyse concernée

 

Une de mes analyses concerne la température moyenne globale sur Terre par heure.

 

Démarche entreprise

 

Pour cela, mon approche a été de quadriller équitablement le globe en me basant sur les coordonnées géographiques ([latitude, longitude]) avec une granularité la plus fine possible (ici 4 050 points).

Je récupère donc la mesure courante sur chaque point de cette grille via Open Weather Map (chaque mesure contenant bien sûr la température au sol relevée sur le point donné).

Le reste étant assez enfantin, j'effectue simplement une moyenne sur l'ensemble des températures relevées pour obtenir la température moyenne globale.

Je répète cette opération toutes les heures.

 

Résultat obtenu

 

Sur 24h d'observation (soit 24 mesures), j'obtiens les résultats suivants (grosso modo) :

 

• Moyenne globale minimale : 7.2 °C ;
• Moyenne globale maximale : 7.8 °C.

 

Question

 

Au vu de mes quelques recherches sur le web, je suis assez dubitatif sur la fiabilité de ces résultats. En effet, j'ai plutôt lu des moyennes de l'ordre de 14 °C environ pour ce genre de mesure.

Ma question porte donc sur les points suivants :

 

• Quelle est la méthode utilisée pour obtenir ce fameux 14 °C de température moyenne (ex: données satellitaires ou terrestres)  ?
• Peut-être que ma méthode n'est pas assez précise ? Par exemple, je ne prends pas en compte la variabilité de la distance Terre/Soleil. Peut-être devrais-je relever 1 an de mesures pour obtenir une moyenne plus précise ?
• La répartition de mes points n'est peut-être pas équitable ? Il me semble que les coordonnées [latitude, longitude] se basent sur une géographie Euclidienne (prenant en compte la nature sphérique de la Terre) mais je me trompe peut-être...
• La moyenne de 14 °C est-elle établi sur l'ensemble du globe ou bien uniquement sur les terres émergées ?

 

Je suis conscient de la nature (peut-être) un peu technique de ma question et j'espère qu'elle attisera de l'intérêt. 🤗

Modifié 4 septembre 2021 par Arthuc

[Sebaas]

Il y a 1 heure, Arthuc a dit :

Pour cela je me base sur un service proposé par Open Weather Map qui offre des interfaces permettant d'accéder à différentes mesures météorologiques sur l'ensemble du globe.

 

Alors déjà, ce ne sont pas des observations mais de la sortie brute de modèle numérique.

Sauf à les acheter: https://openweathermap.org/history-bulk#data

[Arthuc]

Alors effectivement il peut s'agir de données issues de leur modèle numérique pour les zones qui ne sont pas supportées pas un quelconque moyen physique de mesure d'après ce que j'ai cru comprendre de leur méthode (voir la citation ci-dessous provenant d'une discussion avec leur support).

 

Citation

We provide data for any coordinate by utilising our proprietary convolutional neural network / ML model that we use for weather forecasting and historical data calculation.
On different levels, different data sources are used (such as radars, vast network of weather stations, along with data from global/local providers such as NOAA, Environment Canada, Met Office)

 

Modifié 4 septembre 2021 par Arthuc

[Sebaas]

Seconde question: comment arrives-tu à déterminer les Tn et les Tx de chaque point de grille?

Je suppose (j'espère) que tu ne considères pas que la Tn mondiale est validée à 6h UTC par exemple...

[Arthuc]

D'abord merci pour ton intérêt.

 

Comme indiqué sur mon poste initial, je récupère la température courante à l'instant où j'effectue ma requête au service d'Open Weather Map sur un point donné de la grille.

J'ai bien une Tn et une Tx au résultat de chaque requête mais j'avoue ne pas vraiment savoir ce que cela signifie (étant donné que j'attends une mesure à un instant T).

Modifié 4 septembre 2021 par Arthuc

[Fred59_]

En effet, désolé, mais cette méthode n'a pas beaucoup de sens et est très naïve.

 

D'une part, la méthodologie de "OpenWeatherMap" pour calculer les valeurs en point de grille n'est pas explicitée, ce qui ne permet pas de savoir s'il y a des biais (négatifs ou positifs) au global - d'autre part, il ne "suffit" pas de moyenner sur un point de grille (notamment quand lesdits points sont espacés).

 

Pour mieux comprendre, lire la méthodologie utilisée par Berkeley Earth : 

http://static.berkeleyearth.org/papers/Methods-GIGS-1-103.pdf

 

autres ressources :

http://berkeleyearth.org/papers-climate-science/

https://www.carbonbrief.org/explainer-how-do-scientists-measure-global-temperature

 

En particulier également :

"The global time series is produced from the Smith and Reynolds blended land and ocean data set (Smith et al., 2008). This data set consists of monthly average temperature anomalies on a 5° x 5° grid across land and ocean surfaces. These grid boxes are then averaged to provide an average global temperature anomaly. An area-weighted scheme is used to reflect the reality that the boxes are smaller near the poles and larger near the equator. Global-average anomalies are calculated on a monthly and annual time scale. Average temperature anomalies are also available for land and ocean surfaces separately, and the Northern and Southern Hemispheres separately. The global and hemispheric anomalies are provided with respect to the period 1901-2000, the 20th century average." (source)

[Arthuc]

Citation

D'une part, la méthodologie de "OpenWeatherMap" pour calculer les valeurs en point de grille n'est pas explicitée

 

Effectivement je te rejoins sur cette partie. D'autant que l'on ne connait rien de ce sur quoi se base concrètement leur modèle de ML...

 

Citation

il ne "suffit" pas de moyenner sur un point de grille (notamment quand lesdits points sont espacés)

 

Je vois. Merci pour les sources, elles vont grandement me servir !
Il semble en effet que la pratique apparaisse bien moins "enfantin" que ce dont je m'imaginais ^^