Evolutions récentes du CO2 atmosphérique (2/4)

par J.C. Maurin, Professeur agrégé de physique

En cas de citation prière de mentionner J.C. Maurin  « Evolutions récentes du COatmosphérique (2/3) » http://www.science-climat-energie.be/2018/10/04/evolutions-recentes-du-co2-atmospherique-2-3/

Partie B : Corrélations CO2 versus « température »

Pour tenter de comprendre les évolutions récentes du CO2 on va s’intéresser aux corrélations existantes. Lorsque deux grandeurs A et B sont corrélées, on peut envisager une relation de cause à effet: soit A est la cause de B, soit B est la cause de A (suivant l’antériorité entre A et B). Toutefois il reste aussi possible qu’une autre grandeur C soit la cause à la fois de A et de B.  Pour le CO2 , il existe 3 corrélations, deux sont basées sur les mesures récentes, la troisième utilise des indicateurs indirects = proxies.

B.1   Corrélations récentes à partir de mesures directes

Elles sont établies à partir de mesures  issues des observatoires pour la variation annuelle du CO2 ou du δ13C, des satellites ou des stations météorologiques pour la « température »  (la « température » est en réalité un indicateur de température, donnant un écart avec une référence proche de +15°C ou 288K). Cet indicateur de température ou anomalie n’est pas une température au sens de la température thermodynamique.

B.1.1. Variation annuelle du taux de CO2 versus « « température »

Il existe une similitude entre « température » (Fig 1a) et variation annuelle du CO2 (Fig 1b), bien visible lors des années El niño 1998 et 2016.

Le site Wood for tree.org (1) permet de comparer facilement la forme de 2 grandeurs climatiques issues de différentes institutions (Fig 2a et 2b). Pour la variation annuelle du taux de CO2 (eslr-CO2), on doit effectuer une différence sur 12 mois pour le taux et centrer sur le sixième mois.  Pour  l’indicateur de température on peut choisir global, surface des océans (SST) ou tropical.

Afin de faciliter la comparaison, on reporte les valeurs mesurées sur une feuille de calcul (8). On peut alors graduer les 2 axes verticaux : variation annuelle du taux en ppm/an et température océan tropical en °C (HadSST tropics).

B.1.2.  Variation annuelle du  δ13C versus « température »

Les observatoires (5) mesurent aussi le rapport isotopique  δ13C. Ce rapport présente une variation saisonnière. On constate que la variation saisonnière de δ13C est en phase avec celle du taux de CO2 (Fig 3).

Il n’est donc pas surprenant de trouver aussi une corrélation « température » versus δ13C
Pour s’affranchir des oscillations saisonnières, on utilise encore la variation annuelle =  différence entre le δ13C mesuré l’année N et celui mesuré l’année N-1. Cette variation est donc directement déduite des mesures de δ13C (Fig 4).

Les phénomènes responsables des variations récentes du taux de CO2  gouvernent aussi la variation du rapport isotopique. Les 2 variations, taux et δ13C sont corrélées avec la « température .

B.2.  Corrélation des derniers millénaires basée sur des proxies archives glaciaire.

Bien que cet article s’intéresse aux évolutions des dernières décennies, nous examinons néanmoins une corrélation à l’échelle des millénaires : elle est établie à partir de proxies issus des archives glaciaires. La découverte de cette corrélation et son interprétation dans les années 80 faciliteront la création du GIEC en 1988. La figure 5 présente le taux de CO2 et la « température » des derniers 400 000 ans. Ces 2 courbes sont déduites, à partir de certaines hypothèses, d’un carottage à Vostok en Antarctique (3). D’autres carottages au Groenland montrent une corrélation similaire entre taux de CO2 atmosphérique et « température » (Fig 5).

B.2.1.  Obtention de la courbe « température » (courbe bleue Fig 5).

Pour la « température » on mesure en réalité un rapport isotopique (Oxygène ou Deutérium). Les différents âges sont estimés en utilisant la profondeur (ice depth) et quelques hypothèses complémentaires (Fig 6).

Dans la mesure où cet article s’intéresse aux variations du CO2, on ne discutera pas de la conversion entre rapports isotopiques et « température ».

B.2.2.  Obtention de la courbe CO2  (courbe rouge Fig 5).

Le taux de CO2 est obtenu à partir de l’air qui subsiste dans les microbulles piégées dans la glace. Les différents âges sont estimés en utilisant la profondeur (ice depth) et quelques hypothèses complémentaires (Figs 7-8).

B.2.3.  Remarques sur les valeurs numériques du taux de CO2  subsistant dans les microbulles

  • Le CO2 contenu dans la microbulle au moment de sa formation, en Antarctique ou au Groënland, est-il représentatif de l’ensemble de l’atmosphère terrestre ?
  • Dans une carotte, 2 échantillons sont séparés de quelques siècles, il y a donc un effet de sous-échantillonnage : on ne capture pas les variations entre 2 échantillons  →  effet de passe bas illustré en Fig 9.

  • Une microbulle ne se ferme pas rapidement : c’est le poids de neige au-dessus qui permet sa fermeture (en moyenne à la profondeur ≈ 100 m soit quelques décennies). Le taux enregistré sera donc une moyenne sur quelques décennies, gommant ainsi les valeurs max et min.
  • Le CO2 sera-t-il parfaitement conservé sans aucune fuitependant des millénaires? Le CO2  passe très facilement dans l’eau très froide …
  • Il existe un désaccord entre archives glaciaires et d’autres méthodes pour les taux avant 1958. Les figures 10 et 11 illustrent ce désaccord.

Les conséquences possibles de ces remarques sont illustrées par les Figures 12a, 12b, 12c et 12d à partir d’une courbe de démonstration:

 

 

Figure 13. Schéma du CO2 dans l’atmosphère et des corrélations observées. Flèches jaunes verticales : la température est corrélée avec la variation annnuelle et le δ13C. Flèches jaunes horizontales: la variation annuelle c’est aussi la différence (entrées – sorties). Flèche jaune pointillée: à l’échelle des millénaires, la température est corrélée avec le taux (proxies glaciaires) Au moins 2 entrées sont sensibles à la température : la décomposition végétale (voir ici) et le dégazage océanique du CO2 qui dépend (loi de Henry) de la température de surface des océans tropicaux. Divers auteurs ont remarqué la corrélation avec la « température » (Bacastow, Salby, Humlum, Veyres). Certains donnent une relation entre d[CO2]/dt (variation du taux de CO2 en ppm/an) et SST (anomalie de température océanique en °C) →  d[CO2] /dt = a (SST) + b. A l’aide de la Fig 2c nous avons trouvé  d[CO2] /dt = 2.5 (SST) + 1  → Pour une température SST < – 0.4°C , et si la corrélation reste valable, alors d[CO2] /dt  < 0 et le taux de CO2 dans l’atmosphère baisserait.

 

B.3.  Conclusions

  • Pour les derniers millénaires, les proxies archives glaciaires montrent une corrélation entre rapport isotopique (« température ») et taux de COsubsistant dans les microbulles. Toutefois les valeurs numériques de taux de CO2 doivent être prises avec précaution: l’enregistrement comporte à minima un biais « passe bas » qui efface les extremums. Si la corrélation est bien réelle, en revanche des affirmations telles que « les taux de CO2 des derniers millénaires sont toujours inférieurs aux taux après 1958 », ou bien « une variation de 1°C entraîne une variation de 12 ppm » ne sont pas démontrées.
  • Le CO2ne précède jamais l’augmentation de la température, et cela depuis au moins le Pléistocène (240 000 ans) où la démonstration a bien été établie (cf. Fig. 8). Le COn’est donc pas le ‘bouton’ contrôlant l’évolution de la température.
  • Les concentrations anciennes de COatmosphérique sont sous-estimées et les données de Vostok non seulement donnent un ‘ background’ plus faible que les données fournies par l’analyse des stomates (Fig.10,) mais ne voient pas les pics de concentrations plus élevés de CO2. Ainsi affirmer que les teneurs actuelles en CO2n’ont jamais été aussi élevées, même à une échelle géologique très restreinte (telle que Quaternaire) est trompeur.
  • Pour les dernières décennies, les mesures contemporaines montrent une corrélation entre température de surface des océans sous les tropiques et variation annuelle du taux de CO2. La variation annuelle c’est aussi la différence entre entrées et sorties. Les mesures contemporaines montrent également une corrélation entre température des océans sous les tropiques et variation annuelle du δ13C. Ces 2 corrélations sont nettes lors des forts épisodes El Niño de 1998 et 2016.
  • Nous exploiterons ces corrélations dans la troisième partie qui montrera que le modèle anthropique du GIEC n’est pas en accord  avec les mesures du δ13C  et ne peut rendre compte des évolutions récentes du CO2 .

 

Partie 3/4 ici

Références

(1) Tracés et traitements des données climatiques issues de diverses institutions   http://woodfortrees.org/

(2) Hadley Centre SST data set   https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadsst3/data/HadSST.3.1.1.0/diagnostics/HadSST.3.1.1.0_monthly_tropics_ts.txt

(3) Archives glaciaires Vostok   ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/antarctica/vostok/deutnat.txt

(4) Taux de CO2  ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/products/trends/co2/co2_mm_gl.txt
        ou bien  ESRL NOAA  Earth System Research Laboratory

(5) Rapport isotopique  Scripps CO2 program     http://scrippsco2.ucsd.edu/
ou bien  CDIAC   http://cdiac.ess-dive.lbl.gov/ftp/trends/co2/iso-sio/SIO_Mauna_Loa_13CO2.txt

(6) Rapid atmospheric CO2 changes associated with the 8,200-years-B.P. cooling event   https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC129389/

(7) Compilation par Beck http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.650.6712&rep=rep1&type=pdf

(8) La feuille de calcul « CO2 Corrélations » met en forme ces données d’observations.

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16 réflexions au sujet de « Evolutions récentes du CO2 atmosphérique (2/4) »

    1. Bonjour Eric,

      La corrélation entre la température et dCO2 / dt est entièrement faux, car ces deux éléments sont parfaitement synchronisés. C’est le résultat du fait que chaque sinusoïde recule de 90 degrés lorsque la dérivée est prise. La corrélation réelle est entre la variabilité T et la variabilité CO2 et entre dT/dt et dCO2/dt. Voir:
      http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/temp_co2_1990-2002.jpg
      +/- 1,5 ppmv, ce qui correspond aux grandes perturbations du Pinatubo en 1991 et du El Niño en 1998.
      Mon site Web contient de nombreuses informations théoriques et réelles sur ces corrélations:
      http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/co2_variability.html
      et une discussion complète (environ 600 commentaires!) à WUWT:
      https://wattsupwiththat.com/2015/11/25/about-spurious-correlations-and-causation-of-the-co2-increase-2/

  1. Bonjour,

    Si je puis me permettre, cette assertion est, sinon fausse, très imprécise : “Le CO2 ne précède jamais l’augmentation de la température,”. Le CO² peut agir de deux manières soit comme rétroaction ce qui fut le cas pour le déclenchement de déglaciation grâce à un largage de CO² dissous à la suite du réchauffement de l’océan antarctique, soit comme forçage, comme nous le constatons aujourd’hui avec les émissions liées à la consommation des fossiles.

    Je crois que relire attentivement Caillon et al 2003 cité dans ce billet serait très intructif j’en ai extrait le passage final : “Finally, the situation at Termination III differs
    from the recent anthropogenic CO2 increase. As recently noted by Kump (38), we should distinguish between internal influences (such as the deglacial CO2 increase) and external influences (such as the anthropogenic CO2 increase) on the climate system. Although the recent CO2 increase has clearly been imposed first, as a result of anthropogenic activities, it naturally takes, at Termination III, some time for CO2 to outgas from the ocean once it starts to react to a climate change that is first felt in the
    atmosphere. The sequence of events during this Termination is fully consistent with CO2 participating in the latter 4200 years of the warming.
    The radiative forcing due to CO2 may serve as an amplifier of initial orbital forcing, which is then further amplified by fast atmospheric feedbacks (39) that are also at work for the present day and future climate.

  2. Cher professeur Maurin,

    1. Alors que la température de surface de l’océan (ENSO) est le principal facteur de variabilité, la réponse au CO2 provient principalement de la végétation (tropicale), comme le montrent les modifications opposées du CO2 et de δ13C:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/temp_dco2_d13C_mlo.jpg

    Puisque dT/dt a une pente nulle, la pente de la dérivée de T sur la dérivée du CO2 n’a aucune influence. La pente provient entièrement de l’augmentation légèrement quadratique des émissions de CO2 par les humains, soit le double de la pente de l’augmentation de CO2.

    La corrélation entre T et CO2 ne concerne que la variabilité autour de la pente, soit +/- 1,5 ppmv autour d’une tendance de plus de 90 ppmv au cours des 60 dernières années. La tendance elle-même provient des émissions humaines, pas de la température. Pour une discussion approfondie, voir:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/co2_variability.html

    2. La résolution des carottes de glace dépend des chutes de neige locales et varie de 10 ans au cours des 150 dernières années (Law Dome), de 20 ans aux 1.000 dernières années, de 40 ans à 44.000 ans et de 560 ans aux 800 000 dernières années (Dôme C). Les carottes de glace Law Dome se chevauchent (1960-1980) avec des mesures directes au pôle Sud, il n’ya pas de perte mesurable de CO2 sur de courtes ou très longues périodes: le rapport relativement bon (8 ppmv/K) entre les niveaux de CO2 et le changement de température ne diminuerait pas avec le temps, chaque fois 100 000 ans dans le passé.
    Même le l’augmentation actuelle de 110 ppmv serait mesurable dans toutes les carottes de glace, avec une amplitude inférieure à la pire résolution: la répétabilité des mesures de carottes de glace est de 1,2 ppmv (1 sigma).

    3. Les données sur les stomates sont une approximation des plantes vivant à terre, qui sont biaisées par rapport aux niveaux de CO2 “de fond” et influencées par les niveaux de CO2 dans la direction du vent principale, qui peuvent avoir changé au cours de différentes périodes. Les données sur les stomates sont calibrées sur des … carottes de glace et des mesures directes au cours du siècle dernier, mais cela ne dit rien sur les conditions changeantes des autres périodes. Si la moyenne des résultats des stomates diffère de celle des carottes de glace, il est nécessaire de recalibrer les données sur les stomates et non l’inverse…

    4. Les données historiques chimiques étaient relativement précises (+/- 10 ppmv), mais le principal problème était que l’échantillonnage avait eu lieu à de nombreux endroits où il y avait de nombreuses sources locaux: au milieu des villes, des forêts, … Totalement sans lien au niveau de CO2 dans 95% de l’atmosphère. Là où le CO2 était mesuré sur les navires de mer et côtiers avec le vent de la mer, les niveaux de CO2 étaient proches du niveau des carottes de glace. Voir:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/beck_data.html

    (traduit par Google Translate)

    1. Merci pour votre intérêt concernant cet article 2/4.
      Je vous réponds point par point

      1) Il y en effet une variation au cours de l’année en lien avec la végétation. Ma figure 3 du présent article l’indique explicitement.
      Mais il a aussi et surtout un lien pluriannuel avec la température de l’océan intertropical (voir la figure 4.)
      Il est nécessaire d’enlever cette variation annuelle dû à la végétation afin de faire apparaitre la corrélation pluriannuelle. Le procédé est exactement le même que celui utilisé à la figure 1b.
      Vous pensez que la tendance pluriannuelle provient des seules émissions humaines. Je traite ce point dans l’article 3/4 et je trouve que la tendance à long terme est un mélange de 2 causes : humaine et naturelle.
      Enfin je remarque que, dans votre figure http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/temp_dco2_d13C_mlo.jpg vous utilisez les mesures du Mauna Loa pour le taux de CO2 et le delta 13C mais, pour la température, vous utilisez Hadcrut4-SH-12mth-avg-deriv
      SH pour hémisphère Sud alors que Mauna Loa est dans l’hémisphère Nord (19° 28’ 30’’)

      2) Je me borne à constater que 2 proxies contredisent le proxy archives glaciaires. Je ne prétends pas que tel ou tel proxy soit correct.
      On ne peut pas mesurer les éventuelles pertes de CO2 sur de très longues périodes. Il faudrait pour cela disposer de mesures précises par absorption IR: elles n’existent qu’à partir de 1958. Avant cette date nous n’avons que des proxies, et c’est bien le problème.

      3 et 4 ) Les données historiques sont en effet locales, mais c’est aussi le cas des archives glaciaires. Tout proxy présente des biais, même le proxy archives glaciaires. Quelques-uns de ces biais sont développé dans les Figs 12a 12b 12c 12d . C’est la raison pour laquelle j’indique toutes valeurs, même celle que vous indiquez (8 ppmv/K) n’est pas démontrée.

      Vous avez fait une autre remarque pour l’article 3/4. Pour que je puisse vous répondre il est nécessaire d’avoir publié la dernière partie 4/4. Je vous suggère donc de patienter.

      1. Cher professeur Maurin,

        Merci pour votre réponse…

        1. La plupart des modifications intra-annuelles et interannuelles du CO2 sont en effet causées par la végétation, comme le montrent les changes opposées du CO2 et de δ13C. Il y a une différence: les changements saisonniers produisent moins de CO2 lorsque les températures sont plus élevées au printemps et en été, tandis que les changements interannuels montrent que les niveaux de CO2 sont plus élevés (moins d’absorption) lorsque les températures sont plus élevées. Le changement global pour les deux changes est d’environ 4-5 ppmv/K et à la fin de l’année (ou plusieurs années), le résultat net est proche de zéro par rapport à la tendance du CO2.
        Comme la variabilité du CO2 après de la température provient principalement de la végétation, quelle est alors l’influence de la température sur l’absorption de CO2 par la végétation? Cela est positif: des températures plus élevées (et davantage de pression de CO2) entraînent une absorption accrue de CO2 au fil du temps (au-delà de 1 à 3 ans). La végétation est un drain de CO2 et donc pas la cause de la pente du dérivé du CO2.
        Voir: http://science.sciencemag.org/content/287/5462/2467
        et
        http://www.bowdoin.edu/~mbattle/papers_posters_and_talks/BenderGBC2005.pdf
        Ainsi, alors que la végétation est la principale cause de la variabilité de la changement du CO2, elle n’est pas la cause de l’augmentation du CO2.

        J’ai utilisé la température de surface de la mer SH, car cela donne une corrélation légèrement meilleure avec la variabilité du CO2 que NH ou globale. La SST tropicale est probablement encore meilleure, mais n’est pas disponible chez WoodForTrees.

        2/3/4. Les mesures du CO2 dans les microbulles de glace ne sont pas des approximations au sens où elles sont normalement utilisées: il s’agit de mesures directes du CO2 dans l’air ancien avec le même équipement que pour l’air actuel (GC, spectromètre de masse), avec une restriction: ce n’est pas l’air d’un an, mais une mélange d’air entre 10 à 600 ans. Bien qu’il s’agisse d’une moyenne mobile, la moyenne de tout proxy sur la même période de résolution doit être à peu près la même.

        Les carottes de glace antarctiques montrent le CO2 global, qui est le même en 95% de tout atmosphère jusqu’à proximité du pôle Nord, avec des marges étroites: +/- 2% de la pleine échelle (+/- 1% annuelle), malgré 20%/saison de tout le CO2 atmosphérique échangé avec d’autres réservoirs et malgré un décalage de quelques années entre Nord et Sud. Voir:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/co2_trends_1995_2004.jpg

        Les résultats de la compilation historique de Beck doivent être nettoyés de toutes les mesures situées à proximité de sources et de drains énormes, avant que vous puissiez les utiliser comme mesures directes du passé. Après tout, il convient également de rejeter toutes les mesures de température à partir d’endroits inappropriés…

        Il existe d’autres proxy qui supportent indirectement les carottes de glace: les éponges coralliennes disposent des carbonates qui suivent strictement les changements isotopiques dans les eaux environnantes avec une résolution de 2-4 ans. La surface de la mer suit rapidement la composition atmosphérique (un retard d’environ 4 ans). Cela ne montre aucune excursion forte (océans ou végétation) sur le niveau de δ13C à quelque période que ce soit au cours des 600 dernières années, seule l’influence humaine:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/sponges.jpg

        La diffusion des gaz dans la glace est si faible qu’elle est incommensurable. On a tenté de calculer une vitesse de diffusion théorique en mesurant l’augmentation de CO2 au bord d’une couche de la glace en fusion dans la carotte de glace Siple Dome. Le résultat net: un élargissement de la résolution de 20 à 22 ans en moyenne profondeur et à 40 ans en profondeur. Pas un gros problème. Voir:
        https://catalogue.nla.gov.au/Record/3773250
        La diffusion dans les glaces continentales intérieures beaucoup plus froides est alors de plusieurs ordres de grandeur moins vite, donc négligeable…

  3. Quelques informations supplémentaires sur:

    “Certains donnent une relation entre d[CO2]/dt (variation du taux de CO2 en ppm/an) et SST (anomalie de température océanique en °C)”

    Comme déjà répondu à Eric Ducharme, la corrélation est entre T et CO2 et entre dT/dt et d[CO2]/dt, qui présentent tous deux un décalage. La corrélation entre T et d[CO2]/dt n’a pas de retard et est totalement fausse.

    Prenons par exemple dans ce dernier cas, il y a une augmentation fixe de la température. Pour une telle étape, la formule d[CO2]/dt = 2,5 (SST) + 1 donne un apport constant de CO2 jusqu’à l’éternité, sans influence de la pression de CO2 accrue sur d[CO2]/dt. Cela viole la loi de Henry sur la solubilité du CO2 dans l’eau de mer, qui change avec environ 16 ppmv / K à l’équilibre entre l’atmosphère et la surface de l’océan…
    Voici la réalité pour l’échange d’environ 40 Pg/an entre les océans profonds et l’atmosphère avec une augmentation de 1 K de la température de surface de l’océan:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/upwelling_temp.jpg

    1. @ F. Engelbeen
      1 Nous sommes d’accord sur le point suivant : il y a globalement, ces dernières décennies, une augmentation de la végétation.
      Une lecture attentive de la figure 2b du présent article vous montre que la température SST globale est disponible chez Woodfor Tree. Pour la SST intertropicale, elle est quasiment identique à hadcrut4 tropics, que l’on trouve aussi chez WoodFor Tree.
      Enfin la lecture de la feuille de calcul (référence 8) vous sera utile, elle comporte le lien et les données de la température de surface de l’océan intertropical.
      Lorsqu’on utilise les données de MLO dans l’hémisphère Nord on doit de préférence utiliser l’hémisphère Nord, éventuellement l’ensemble du globe, peut-être même la température intertropicale, mais pas la température du seul hémisphère Sud.

      2/3/4 Les mesures du CO2 dans les microbulles de glace sont effet réalisées avec les techniques contemporaines, et mon texte ne dit pas le contraire. En revanche l’air qui subsiste n’est pas nécessairement identique à celui existant lors de la formation de la bulle. C’est cela qui fausse non les mesures mais les données obtenues: elles sont biaisées.
      Vous admettez que « ce n’est pas l’air d’un an, mais une mélange d’air entre 10 à 600 ans »
      Ce simple biais entraîne un effet de passe bas qui supprime les valeurs min et max. Et ruine tout espoir de trouver une valeur de type « 1 kelvin correspond à 8 ppmv »
      Mon texte ne parle pas de la diffusion du gaz dans la glace mais fait allusion à la présence fugace dans les bulles d’eau liquide, liquide et surtout froide. Le CO2 passe facilement dans l’eau très froide. Ceci est à nouveau dans mon texte (entre la fig. 9 et la fig. 10).

      @ F. Engelbeen Réponse à « Quelques informations supplémentaires »
      Vous indiquez « La corrélation entre T et d[CO2]/dt n’a pas de retard et est totalement fausse »
      Une corrélation (fig 2c) existe bien entre T et d[CO2]/dt, à condition d’utiliser SST intertropical et de s’abstraire de la variation annuelle dû à la végétation (voir la description de la fig 1b )
      En revanche cette corrélation n’implique pas nécessairement une relation de cause à effet.

      La formule qu’on trouve dans la légende de la fig 13, (à savoir [CO2]/dt = 2,5 (SST) + 1) est purement phénoménologique, elle se contente de relier les 2 courbes sans hypothèses particulières.
      Je n’ignore pas que la quantité de CO2 dans l’océan est fini, mais à l’échelle de quelque décennies , la perte de CO2 de l’océan est inférieure à 2% de son contenu et peut donc continuer.
      Mais elle ne peut pas, en effet, se poursuivre pour l’éternité.
      Je suggère que nous reprenions notre discussion seulement lorsque l’article 4/4 sera publié (sous quinzaine ?)

      1. Cher professeur Maurin,

        Bien convenu de sauvegarder la discussion principale pour la partie 4.

        Deux remarques ici:
        1. Il n’ya pratiquement pas d’eau dans la glace à -40 ° C (Vostok, Dome C) et la dernière technique (sublimation totale de la glace et distillation cryogénique et mesure sur spectromètre de masse) permet de récupérer tout le CO2, où qu’il se cache.
        Les 8 ppmv/K (en Antarctique, environ 16 ppmv/K globale) ne posent aucun problème en ce qui concerne le filtrage passe-bas; ils présentent plus de problèmes en cas de retard important lors du retour à un état glaciaire:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/Vostok_trends.gif

        2. La source de la tendance de la température a peu d’effet sur la corrélation, toutes présentent une variabilité similaire. Le point important est que la corrélation entre T et d[CO2]/dt est une fausse corrélation: vous comparez la tendance du CO2 largement éleminé dans la dérivée avec la tendance linéaire de la température, qui sont toutes deux linéaires. De cette façon, vous avez attribué la tendance de d[CO2]/dt (au moins en partie) à la tendance de T.
        La corrélation réelle est entre T et CO2 (pas plus de +/- 1,5 ppmv autour de la tendance) et donc entre dT/dt et d[CO2]/dt. Vous pouvez voir la différence si vous montre T et dT/dt avec d[CO2]/dt:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/wft_T_dT_dCO2_trends.jpg
        d[CO2]/dt a un décalage après dT/dt, mais pas après T et bien que T ait une pente, dT/dt n’en a pas, mais les deux ont exactement la même variabilité, donc la même corrélation avec d[CO2]/dt, si vous compensez pour le décalage …

  4. 1 De façon fugace, lors des premières décennies, suite à une chute de neige, il peut tout à fait il y avoir de l’eau liquide.
    Vos 8 ppmv/K posent bien problème en ce qui concerne le filtrage passe bas: si vous examinez la fig 12d du présent article, vous verrez un trait fort en noir légendé « Taux de CO2 enregistrée » ici se trouvent vos 8ppm/K.
    Mais le phénomène initial, donc la vraie pente, se trouve plutôt sur l’autre trait fort noir, qui est légendé « Taux de CO2 réel ».
    Je sais bien qu’ici l’axe horizontal est le temps mais cela ne change rien à l’affaire, la partie verticale en ppm n’est pas établie

    2 La raison véritable pour laquelle l’ensemble des températures,( globale, SST , SST tropicale) présentent une corrélation est la suivante : l’océan constitue au minimum 70% de la surface à chaque fois !
    La fig 2c présente bien une corrélation, qui existe donc. Et elle est bien entre la dérivée de la tendance pluriannuelle du taux de CO2 atmosphérique et la température SST intertropicale. Cette corrélation n’est pas forcément une relation de cause à effet.
    Une discussion (avec l’ensemble des éléments ainsi que certains graphes) ne sera possible qu’après la publication de l’épisode 4/4.
    Je vous y donne rendez-vous.

    1. 1a. Il n’y a presque pas d’eau liquide (quelques molécules de type liquide épaisses) à la surface de la glace ou de la neige à des températures inférieures à -20 ° C. Voir:
      http://www.geo.hunter.cuny.edu/~hsalmun/ice_phy2day.pdf
      Même dans ce cas, les mesures sont effectuées sous vide, sur un piège froid, en grattant la glace ou en effectuant une sous-sublimation complète, de sorte que tout CO2 se cachant dans la couche semblable à un liquide à l’intérieur des bulles soit capturé.
      1b. Il n’y a pas de perte de CO2 dans les carottes de glace, mais seulement un lissage de la variabilité. Etheridge e.a. montrent un chevauchement de 20 ans (1960-1980) entre le CO2 de la glace et les mesures directes au pôle Sud avec les mêmes niveaux de CO2, plus récemment étendues à l’ensemble des 2000 années passées et présentes:
      https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006GL026152
      Cela signifie que la moyenne de la variabilité réelle de l’atmosphère sur la même période que la résolution de la carotte de glace (10 à 600 ans) doit être similaire.
      Même l’augmentation actuelle de 110 ppmv au cours des 165 dernières années serait visible comme un pic mesurable de 15 ppmv dans la carotte de glace de Vostok avec une résolution de 600 ans.
      L’excursion extrême actuelle de δ13C serait même plus facilement détectable.

      2. D’accord pour attendre la prochaine publication, mais si vous avez le temps, regardez:
      http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/co2_variability.html
      À propos des corrélations parasites [? spurious correlations] entre le CO2 et la température…

  5. @ F Engelbeen.
    Merci à nouveau pour votre patience.
    1a Non loin du site du carottage Vostok, on a découvert un lac subglaciaire. Le volume estimé de ce lac Vostok serai ≈ 5 400 km3.
    Pour comparaison, le lac Léman (≈ 90 km3) représente seulement ≈ 2% du volume de ce lac subglaciaire.
    Il semble donc qu’il existe un peu d’eau liquide en Antarctique.

    1b Il n’existe pas de démonstration de l’absence de toute perte dans une microbulle sur une durée de plusieurs siècles, a fortiori sur plusieurs millénaires. Pour l’instant, il s’agit d’une hypothèse. Et ceci ne concerne que l’un des biais développés au paragraphe B2.3 du présent article.
    Le biais principal c’est bien l’effet de passe bas qui supprime les variations en dessous de quelques siècles.
    A ce propos, je vous cite :« Même l’augmentation actuelle de 110 ppmv au cours des 165 dernières années serait visible comme un pic mesurable de 15 ppmv dans la carotte de glace de Vostok avec une résolution de 600 ans ».
    Vous reconnaissez donc que la mesure dans l’air qui subsiste dans la microbulle donne 15 ppmv lorsque que la valeur réelle est 110 ppmv.
    Avec le même ratio, vos 8ppmv/K déduit de l’air subsistant dans les microbulles correspondrait alors à 8 *110/15 = 59 ppmv/K.
    Le GIEC allègue depuis le préindustriel une hausse de 110 ppm pour le CO2 et environ 1K pour la température.
    Les propres valeurs que vous indiquez permettent donc d’expliquer plus de la moitié de la hausse depuis le « préindustriel » de façon naturelle.

  6. 1a. Le Lac Vostok est beaucoup plus “chaud” (-3°C) que la carotte de glace situé au-dessus (-40°C) et est liquéfié par l’énorme pression de la glace et réchauffée par la chaleur de la terre, tandis que la glace l’isole du froid extérieur. Les quelques centaines de mètres les plus bas de la carotte de glace Vostok sont également plus chauds mais ne peuvent en aucun cas être utilisés car les couches sont perturbées par une crête en amont.

    1b. Il n’y a aucune preuve de perte de CO2 non plus. Outre certains changements causés par la survie des inclusions bactériennes (avec un impact très faible), aucun CO2 ne peut se cacher dans la glace avec les techniques modernes (sublimation totale). Tout ce qui peut se produire, c’est qu’il y a une migration dans le temps, donc un élargissement de la résolution et un abaissement de la différence par le temps. L’élargissement de la résolution est théoriquement faible dans les glaces côtières relatives “chaudes” (-20°C) et pratiquement absent dans les glaces continentales froides (-40°C) qui donnent les séries les plus longues. Rien n’indique que les 8 ppmv/K diminuent pour chaque changement interglaciaire/glaciaire supplémentaire de 100 000 ans dans le passé…

    Concernant les valeurs de la carotte de glace: le rapport général est d’environ 8 ppmv/K, ce qui correspond à la résolution de 600 ans du noyau de glace de Vostok. Un “pic” unilatéral de 110 ppmv sur 165 ans n’influence pas ce rapport, il n’est visible que comme un pic supplémentaire en dehors des 8 ppmv/K, tout comme l’augmentation actuelle de 110 ppmv/K est bien supérieure à la équilibre dynamique actuel entre la température moyenne de la surface de l’océan et l’atmosphère.

    Les 8 ppmv/K sont pour les températures antarctiques, pour les températures globales ça donne environ 16 ppmv/K et non par hasard le changement de la solubilité du CO2 dans l’eau de mer avec la température.

    Les 110 ppmv / K supplémentaires proviennent principalement des émissions humaines, car elles sont bien au-dessus de l’équilibre dynamique actuel, ou vous enfreignez la loi de Henry …

    1. @ F Engelbeen du 7 décembre

      Merci pour vos remarques, elles permettent d’éclairer le sujet des estimations du dégazage océanique.

      1 La quantité de CO2 que l’océan échange avec l’atmosphère ne dépend pas d’une seule variable.
      La température de la surface océanique intervient en effet, mais aussi le taux de CO2 atmosphérique, l’alcalinité, la quantité de carbone inorganique dissous (DIC), la vitesse du vent et aussi … l’activité des micro-organismes.
      Il faudrait donc que TOUTES les variables, autres que la température, soient stables pour espérer déduire de « mesures » (en réalité des proxies) une dépendance de type 8 ppmv/K ou 110 ppmv/k.
      Par exemple lors des dernières décennies, un changement minime de DIC, en surface de l’océan intertropical, couplé avec les variations de température rend illusoire l’utilisation dans un calcul d’une valeur de type « 8 ppmv/K »

      2 Par ailleurs, les valeurs que vous indiquez ne me semblent pas établies :
      a) 8 ppmv/K (les derniers millénaires)
      – Pour le numérateur : les 8 ppmv sont une moyenne lissée sur plusieurs siècles, une variation du taux de CO2, en dessous du siécle, n’est pas enregitrée dans le proxy archive glaciaire.
      Au mieux, (pour une conservation parfaite du CO2 dans les microbulles) nous avons une estimation de la moyenne sur un millénaire mais nous ratons les évolutions sur quelques décennies (l’objet de mon article).

      – Pour le dénominateur : la température n’est pas mesurée directement dans l’archive glaciaire, ici aussi on utilise un proxy (un rapport isotopique).
      Les auteurs ont certes baptisé leur proxy « thermomètre isotopique » mais contrairement à un vrai thermomètre (étalonné, et avec une plage d’utilisation) il ne s’agit pas d’une mesure mais bien d’une estimation.

      b) 110 ppmv/K (les dernières décennies)
      – Pour le numérateur, les mesures précises et calibrées par IR datent de 1958. Depuis cette date la hausse est 405-315 = 90 ppm
      Les 110 ppm sont une hypothèse = l’archive glaciaire est fiable.

      – Pour le dénominateur :
      Je ne pense pas que nous puissions connaitre l’évolution (précision <1K) d’une « température moyenne globale » avant les mesures par satellites.
      La « température » que l’on doit utiliser n’est pas la température de l’atmosphère mais celle de la surface de l’océan. Pour la température de surface de l’océan, son évolution est encore moins bien connue. Ce n’est qu’à partir de 2003 que nous avons un système Argos opérationnel et il ne dispose que de ≈ 4000 balises soit une distance moyenne entre balises de plus de 300 km.

      1. 1a. La pCO2 (aq) mesurée de la surface de l’océan se situe entre 150 µatm (aux pôles) et 750 µatm (à l’équateur). Une grande partie en raison de la température, une autre partie en raison du DIC et de la bio-vie. Pour chaque échantillon, il existe toujours un changement de pression individuel d’environ 16 µatm/K, confirmé par plus de 3 millions d’échantillons d’eau de mer. Ainsi, malgré toutes les influences au pCO2 locale, la dépendance en température reste presque la même.

        1b. Si vous regardez les figures 3 et 7 dans:
        https://tos.org/oceanography/assets/docs/27-1_bates.pdf
        vous pouvez voir que le DIC a augmenté alors que le pH a diminué à tous les endroits mesurés de 68N à 46S. Cela n’est que possible grâce à une augmentation de la pCO2 dans l’atmosphère au-dessus de l’équilibre dynamique.

        2a. La résolution de 560 ou 600 ans concerne uniquement les carottes de glace continentale à long terme. La résolution des carottes de glace côtiers est bien meilleure, car il y a beaucoup plus d’accumulation de neige, mais le laps de temps jusqu’au fond est beaucoup plus courte.
        La meilleure résolution provient de deux carottes de glace au sommet du Law Dome: moins d’une décennie. Celles-ci ont des précipitations de neige équivalentes à 1,2 mètre de glace par an, couvrant les 150 dernières années. Il existe un chevauchement de 20 ans (1960-1980) entre le CO2 de la glace et les mesures directes au pôle Sud:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/law_dome_sp_co2.jpg

        La troisième carotte de glace du Law Dome était plus en aval et avait une résolution d’environ 20 ans sur une période d’environ deux mille ans:
        http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/law_dome_1000yr.jpg
        Comme vous pouvez le constater, il existe un léger creux d’environ 8 ppm vers 1600, c’est-à-dire au plus profond de la période plus froide.
        Selon la reconstruction de température globale que vous préférez (Mann et al.: baisse de 0,2ºC, Moberg: baisse de 0,8ºC), cela donne 10 à 40 ppmv/K, mais je ne pense pas que quiconque préfère la reconstruction de Mann …
        Le réchauffement depuis 1600 n’est probablement pas supérieur au refroidissement de 1200-1600. on peut donc supposer que l’augmentation naturelle de CO2 depuis 1600 n’est pas supérieure à 8 ppmv…

        Quoi qu’il en soit, les carottes de glace à haute résolution (et d’autres approximations) rejettent la compilation historique du défunt Ernst Beck et une changement survenu au cours des 170 dernières années n’est pas vu au cours des 130 000 dernières années (avec une résolution de 40 ans sur le carottes de glace Taylor Dome), qui ne couvre que l’influence habituelle des températures de surface de l’océan.

        2b.
        – On peut utiliser le taux de chute linéaire des 60 ans passée pour calculer à le taux de puits net zéro, qui est le niveau d’équilibre dynamique de CO2 entre l’atmosphère et la température moyenne de l’ la surface de l’océan au cours des 60 dernières années. Cela se termine à 290 ppmv ou un peu plus haut que les 285 ppmv des carottes de glace du Law Dome pour 1850, sans tenir compte de la différence en température…
        – On peut discuter de la hauteur absolue de l’augmentation de la température de surface des océans, mais ce n’est certainement pas la cause de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère. Si tel était le cas, le DIC diminuerait avec le temps, tandis que nous constaterions une augmentation dans toutes les parties des océans où l’on mesure. Le flux net de CO2 provient de l’atmosphère vers les océans et non de l’inverse …

        1. 1a “Une grande partie en raison de la température, une autre partie en raison du DIC et de la bio-vie”
          Il y a d’autres facteurs pour la quantité de CO2 dégazé: par exemple l’alcalinité et surtout la vitesse du vent.

          “confirmé par plus de 3 millions d’échantillons d’eau de mer”
          Prendre 3 millions d’échantillons reste très largement insuffisant pour espérer avoir une image fiable des échanges océan/atmosphère.
          En effet, si on prend seulement 4 échantillons journaliers, sur 100 km² de l’océan, avec une durée de 5 ans (assez grande pour avoir un El Nino) ,on arrive déjà à 4 * 365* 5 * 360 000 000/100 = 26 milliards d’échantillons.
          Ce nombre d’échantillons ne permet toujours pas le calcul de la quantité de CO2 dégazé : il faut aussi la vitesse du vent, et pas seulement toutes les 6 heures.
          On peut résumer en disant que l’océan nous est largement inconnu pour la plupart des paramètres.

          “la dépendance en température reste presque la même”
          La dépendance de la solubilité à la température n’est pas la même autour de 27°C et autour de 5°C. (courbe orange figure 6 du 4/4)

          1b “le DIC a augmenté alors que le pH a diminué”
          Nous ne sommes pas en état de connaître les évolutions du pH de l’océan dans son ensemble.
          Voir par exemple ici http://www.science-climat-energie.be/2018/06/05/reflexions-sur-lacidification-des-oceans/
          Je vous recommande la lecture de l’excellent paragraphe sur les Modèles informatiques hasardeux.

          A propos de l’océan, Carl Wunsch, océanographe réputé du MIT déclarait:
          “I wanted to explain why observing the ocean was so difficult, and why it is so tricky to predict with any degree of confidence such important climate elements as its heat and carbon storage and transports in 10 or 100 years”

          2a et 2b Nous discutons depuis presque un mois à propos des valeurs du taux de CO2 subsistant dans les archives glaciaires.
          Le paragraphe B.2.3 et la conclusion du 2/4 résume mon point de vue: je suis plus prudent que vous sur ce proxy archives glaciaires.

          Je ne pense pas que nous arriverons à nous mettre d’accord sur ce sujet. Je vous propose donc que nous en restions à ce constat de désaccord.
          Je vous remercie pour le dialogue argumenté que nous avons mené durant ces quelques semaines.

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