Préserver et analyser les données anciennes

Pourquoi sauvegarder les données sur le climat passé ?

Étudier le climat passé permet de mieux comprendre le fonctionnement du système climatique, clé pour anticiper ses évolutions futures. Pour cela, les climatologues doivent disposer de séries d'observations sur la période la plus longue possible.

Une base nationale de données climatiques à Météo-France

Pour assurer sa mission de conservation de la mémoire du climat, Météo-France assure la collecte, le contrôle et l'archivage des données climatiques dans une base nationale. Cette base de données contient les données de métropole, d'outre-mer et des TAAF (Terres australes et antarctiques françaises) observées au sol, en mer ou en altitude. Les principales informations recueillies concernent la température, les précipitations, l'humidité, la pression atmosphérique, le vent et le rayonnement.

Intégrer les données anciennes dans la base climatique

Si les données quotidiennes les plus anciennes présentes dans la base nationale datent de 1688 (Observatoire de Paris), la plupart des données disponibles sont postérieures à 1960. Ce recul de quelques décennies est trop court pour porter un diagnostic sur l'évolution du climat en France. La disponibilité en longues séries d'observations météorologiques, de bonne qualité et de plus de 60 ans, est encore insuffisante. Ainsi, les climatologues travaillent à réunir des données plus anciennes, consignées dans des documents d'archives, notamment dans le cadre de l'action Data Rescue qui vise à enrichir la connaissance de notre patrimoine climatique.

Des longues séries de référence pour caractériser le climat et son évolution

Collectées, saisies, contrôlées puis validées, les données climatiques anciennes sont intégrées dans la base de données nationale et utilisées pour constituer de longues séries de référence, sur 100 à 150 ans. Ces séries permettent de replacer les événements climatiques extrêmes  dans un contexte à long terme, de contribuer à l'avancement des études de détection et d'attribution des changements climatiques, et de fournir de meilleures données pour évaluer et calibrer les modèles numériques globaux et régionaux du climat.

Des archives du climat depuis le milieu du XVIIIe siècle

Relevé d'observations météorologiques réalisées en novembre 1816 à l'Observatoire Royal de Paris
© Archives nationales – Météo-France

Les programmes internationaux récents de sauvegarde des données climatiques visent à recenser et rendre accessibles toutes les données instrumentées disponibles depuis le milieu du XVIIIe siècle, essentiellement à partir d'archives originales constituées de relevés météorologiques anciens. Ces archives du climat sont dispersées en de multiples lieux de conservation selon qu'elles ont fait l'objet de versements dans des centres publics (Archives nationales, Archives départementales) ou qu'elles sont encore détenues par les différents centres départementaux ou régionaux de Météo-France, en métropole et en outre-mer. La France ayant une longue et riche histoire météorologique, les archives privées des sociétés savantes, des observatoires astronomiques, des monastères ou d'érudits peuvent également constituer une source complémentaire aux données de la météorologie nationale. En tout, ces collections représentent des kilomètres linéaires d'archives et plusieurs centaines de millions de données à récupérer et à exploiter. Les mettre au jour nécessite un travail d'enquête minutieux, généralement mené par les climatologues en collaboration avec des archivistes et des historiens.

Dans ce domaine, Météo-France a engagé, avec les Archives nationales et grâce au soutien de la Fondation BNP Paribas, un ambitieux programme de sauvegarde et de traitement scientifique d'archives sur le climat de la France et de ses anciennes colonies, de 1850 à 1960, à partir du fonds de la météorologie conservé à Fontainebleau.

L'établissement est aussi impliqué dans le projet ANR-CHEDAR qui a pour objectif d'évaluer la capacité des modèles numériques à simuler les séquences météorologiques remarquables (vagues de chaleur ou de froid, épisodes post-éruption volcanique…) des XVIIIe et  XIXe siècles.

 

Comment contrôle-t-on les données récupérées ?

Les sources d'erreurs de mesure sont multiples : imprécision de l'instrument, erreur de lecture ou de report lorsque la mesure est réalisée par un observateur, élément extérieur venant parasiter la mesure… C'est pourquoi des contrôles automatiques testent la cohérence temporelle (avec ce qui a été relevé un peu plus tôt ou un peu plus tard au même endroit), le non-dépassement de seuils de vraisemblance (par exemple, pas plus de 50 °C en France) et la cohérence spatiale (compatibilité avec les mesures des sites les plus proches) de toutes les mesures anciennes récupérées. À  l'issue de ces contrôles, on associe à chaque donnée un code qualité indiquant le degré de confiance qui lui est attribué.

Comment élabore-t-on une longue série de référence ?

Disposer de longues séries fiables est une étape indispensable pour comprendre la variabilité climatique. Mais les séries de mesures faites à un même poste pendant plus de 50 ans sont très rares. Ainsi, pour constituer de longues séries de données, il est nécessaire de concaténer des séquences plus courtes recueillies dans des lieux différents mais relativement proches géographiquement. Pour reconstituer par exemple le climat de Toulouse, on prend en considération à la fois les mesures réalisées au XIXe siècle en centre-ville et celles enregistrées en périphérie, sur les aéroports de Francazal et de  Blagnac. Le déplacement des postes climatologiques au cours du temps, la modification des sites de mesure, de l'instrumentation, des méthodes de calcul des paramètres météorologiques et les changements d'observateurs peuvent se traduire par des ruptures dans les séries de données. Des méthodes statistiques spécifiques permettent de repérer ces ruptures d'homogénéité non  liées au climat, par comparaison avec des séries appartenant à la même zone climatique. L'analyse des métadonnées permet ensuite aux climatologues de confirmer que ce sont bien des ruptures liées aux conditions de mesure. Les séries sont ensuite corrigées, ou « homogénéisées », afin d'éliminer autant que possible l'effet des changements cités ci-dessus.

Pas de données sans métadonnées

Pour interpréter correctement les mesures et les comparer, il est nécessaire de prendre en compte les conditions dans lesquelles elles ont été faites : caractéristiques des capteurs, localisation exacte, environnement de la mesure, unités de mesure… Ces informations, appelées métadonnées, sont essentielles tant pour les observations d'aujourd'hui que pour celles du passé. Au même titre que les mesures, elles sont enregistrées dans la base nationale de données climatiques car c'est grâce à elles que les climatologues peuvent constituer des séries temporelles cohérentes et qualifiées.

La mise à disposition des données climatiques

Toutes les données anciennes d'observations françaises récupérées dans le cadre du vaste programme de Data Rescue sont archivées dans la base de données climatiques nationale de Météo-France. Ces données ainsi que la totalité des longues séries mensuelles homogénéisées sont disponibles via le portail des données publiques de Météo-France.