Modélisation de la Somme des températures au Svalbard

Cette recherche est inscrite dans l'Axe 2 du GDR 3062 « Mutations polaires » (sur le GDR en général, voir la fin de ce "post"). Elle est effectuée en collaboration avec Geir Arnesen and Lennart Nilsen du "Department of Arctic and Marine Biology", University of Tromsø.

La température est un élément déterminant tant pour la localisation des plantes que pour leur croissance. Afin de comprendre les schémas de répartition des espèces végétales, il est donc d'un grand intérêt de savoir comment la température varie dans l'espace. D’ordinaire, les champs continus de température sont restaurés par interpolation à partir des données climatiques enregistrées dans les postes météorologiques. Au Svalbard, une telle méthode ne peut être appliquée car il existe seulement six stations météorologiques à long terme. Il nous a donc fallu mettre au point une méthode indirecte pour pallier ce manque de données et construire un modèle de somme de températures (St), défini ici comme la somme cumulée de la température quotidienne moyenne positive au cours des mois juin, juillet et août. L’aire d’application concerne le Svalbard.
On s’appuie tout d'abord sur un modèle local à grande échelle de St calibré sur la base de la température enregistrée par 50 capteurs échantillonnant le Kongsfjorden, zone d'étude spatialement peu étendue. Les moyennes journalières de température (460 pour les cinq étés de 2001 à 2005) sont interpolées à maille de 50 m et constituent la base de données qui permet de calculer les valeurs de St en tout point de la grille. Ensuite, des tests statistiques sont mis en œuvre pour identifier les variables qui expliquent le mieux la variation spatiale de St (variable expliquée). Trois d'entre elles sont significatives au seuil de 5% (altitude, exposition des sites au vent et log de la distance à l’océan) et sont combinés dans un modèle de régression multiple. L'application de ce modèle sur toute la zone étudiée permet d’estimer St à une résolution de 100 m sur l’ensemble du Svalbard.
Trois facteurs régionaux à grande échelle sont ensuite introduits pour améliorer ce modèle :
 Température de surface de la mer issue du satellite AVHRR pour prendre en compte l'effet du courant de l'Atlantique Nord-Est. Un polynôme d’ordre 5 est appliqué pour générer une surface thermique sur l’ensemble de l’image ; enfin un filtre permet d’affecter une température aux seuls pixels terrestres.
 Potentiel d’échauffement de la surface du sol modélisé en utilisant la température de la surface des terres et la fraction nuageuse, tous deux fournis par l'imagerie MODIS.
 Le nombre de jours sans neige.
Le modèle obtenu est proche de ce que nous savons sur la variation spatiale de la température au Svalbard. Les valeurs sont élevées le long de la côte ouest et dans la partie centrale du Spitsberg tandis que des valeurs faibles se trouvent au-dessus de 200 m d'altitude, le long de la côte Est et sur les îles orientales. Le modèle est d’abord validé par comparaison des valeurs St estimées et observées en six stations à long terme (valeurs normales) et de sept stations de terrain ayant fourni des données seulement au cours de l'année 2007. Un second type de validation est en cours qui consiste à confronter les valeurs estimées de St à la présence de plantes thermophyles en 350 sites dispersés sur l’archipel.

Pour des informations plus détaillées sur ce programme, contacter Daniel Joly

A propos du GDR 3062 « Mutations polaires ». Les recherches sur les régions arctiques et sub-arctiques ont été, dès le début des années 80, regroupées au sein de plusieurs structures fédératives successives. Aujourd’hui, c’est le GDR 3062 "Mutations polaires : sociétés et environnement" qui assure cette fonction http://thema.univ-fcomte.fr/gdr3062/. Créé le 1er janvier 2007, il relève des sections 39, 31 et 38 du CNRS. Le GDR « Mutations polaires » est aujourd’hui composé d’environ 60 chercheurs appartenant à l’InSHS, à l’INEE et à l’INSU. Son programme repose sur principalement deux opérations : les sciences sociales (programme « Avativut » : « ce qui nous environne ») et les sciences environnementales (effets actuels du changement climatique). Les thématiques abordées par les chercheurs du GDR « Mutations polaires » peuvent être regroupées au sein des quatre groupes thématiques du Forum de Prospective suivants : permafrost ; biodiversité, écosystèmes ; climat, atmosphère, glace, océan ; Sociétés arctiques et systèmes de connaissance.
En 2011, le GDR « Mutations polaires » a organisé, à Paris, la première « Conférence internationale Mondes polaires : Sciences environnementales et sciences sociales pour comprendre les changements observés». http://thema.univ-fcomte.fr/polarworlds-2011/index.html . La seconde conférence est programmée pour 2015.