Tester la transf´ erabilit´ e temporelle

L’´evaluation de la transf´erabilit´e temporelle d’une m´ethode de d´esagr´egation statistique est l’un des principaux objectifs de l’article pr´ec´edent. L’hypoth`ese de stationnarit´e de la relation statistique est une hypoth`ese forte, commune `a toutes les m´ethodes de d´esagr´egation statistique. Quelques r´esultats suppl´ementaires obtenus avec le concept de mod`ele parfait sont pr´esent´es dans cette partie.

Pour ´evaluer plus en d´etails l’influence des pr´edicteurs sur la transf´erabilit´e temporelle de la relation statistique, le mod`ele parfait a ´et´e appliqu´e aux 12 RCM ENSEMBLES en utilisant trois combinaisons : la combinaison C2 est compos´ee de la pression au niveau de la mer (PSL) et de la temp´erature `a 2 m`etres du sol (TAS), la combinaison C4 de PSL, TAS et du module du flux d’humidit´e `a 850 hPa (QFX), enfin la combinaison C5 de PSL, TAS, QFX et du TTI (Figure3.1, similaire `a la figure 7 de l’article).

Aucune de ces trois combinaisons de pr´edicteurs n’est capable de reproduire parfaite- ment, pour toutes les saisons, les changements de pr´ecipitations simul´es par les mod`eles. Ce n’est pas non plus tout `a fait le cas de la combinaison de pr´edicteurs finalement rete- nue, qui n’est pas capable de reproduire parfaitement les changements de pr´ecipitations simul´es par les RCM en automne dans le sud-est de la France. Avec les combinaisons C2, C4 et C5, mˆeme si les diff´erences avec les RCM sont significatives, les changements de pr´ecipitations d´esagr´eg´es conservent la mˆeme structure spatiale que ceux simul´es par les RCM. Les pr´ecipitations diminuent en hiver dans le sud-ouest du pays et augmentent au nord. En ´et´e, le gradient nord-sud est ´egalement correctement reproduit, mˆeme avec la combinaison C5 pour laquelle les diff´erences avec les RCM sont le plus significatives. Sur un ensemble de six combinaisons test´ees, mˆeme si la combinaison C6 est la plus correcte, la reproduction des changements de pr´ecipitations en mod`ele parfait a une sensibilit´e limit´ee aux pr´edicteurs utilis´es pour les combinaisons test´ees. Les diff´erences de changements de pr´ecipitations dues aux combinaisons de pr´edicteurs restent, par exemple, nettement inf´erieures aux diff´erences entre les RCM eux-mˆemes. De plus, cette ´evaluation en mod`ele parfait ne garantit pas la transf´erabilit´e de la m´ethode dans un contexte r´eel de d´esagr´egation statistique, c’est-`a-dire en utilisant une r´eanalyse at- mosph´erique pour l’apprentissage, des observations haute r´esolution et des GCM. Les pr´edicteurs simul´es par les GCM peuvent ˆetre biais´es, en terme de co-variabilit´e par exemple, et ainsi inconsistants avec la r´eanalyse, rendant impossible toute bonne repro- duction des pr´ecipitations. Afin d’´evaluer l’importance de ce point, d’autres tests sont imaginables.

Pour ´evaluer la robustesse de la m´ethode `a la qualit´e des pr´edicteurs simul´es, il est possible d’effectuer une d´esagr´egation crois´ee des RCM. Dans ce test, les variables d’un

Chapitre 3. D´esagr´egation statistique 91

Figure 3.1:_{Moyenne d’ensemble des changements saisonniers relatifs de pr´ecipitations} (%) entre les p´eriodes 1961-1990 et 2030-2050 simul´es par les 12 RCM ENSEMBLES (a- d) et obtenus en mod`ele parfait avec les combinaisons C2 (e-h), C4 (i-l) et C5 (m-p). Les croix indiquent les mailles o`u les diff´erences entre les changements simul´es et d´esagr´eg´es sont significatives `a 5%. La figure 7 de l’article est en partie similaire pour la combinai- son C6. Les saisons sont indiqu´ees par les premi`eres lettres des mois : DJF : D´ecembre- Janvier-F´evrier, MAM : Mars-Avril-Mai, JJA : Juin-Juillet-Aoˆut SON : Septembre-

Octobre-Novembre

RCM “A” seraient utilis´ees comme observations, `a la fois pour les pr´ecipitations et les pr´edicteurs. Les liens entre les pr´edicteurs et les pr´ecipitations sont donc parfaits dans le monde de ce RCM “A”. Ces observations sont ensuite utilis´ees pour d´esagr´eger un autre RCM “B”, pr´ecipitations d´esagr´eg´ees qu’il est possible de comparer `a celles simul´ees di- rectement par le RCM “B”. Ensuite, les rˆoles des RCM peuvent ˆetre invers´es et le nombre de RCM augment´e. Avec ce test, les liens entre les pr´edicteurs et les pr´ecipitations ob- serv´ees sont parfaits. Par contre la simulation par le RCM “B” n’est pas une parfaite reproduction de la r´ealit´e du mod`ele “A” et les pr´edicteurs futurs fournis `a la m´ethode sont donc imparfaits, comme dans le cas r´eel de la d´esagr´egation statistique. Mˆeme si cette ´evaluation ne permet pas de s’assurer que la m´ethode reproduirait correctement les changements de pr´ecipitations en utilisant les GCM, elle permet tout de mˆeme d’en ´evaluer la robustesse `a la qualit´e des pr´edicteurs.

Chapitre 3. D´esagr´egation statistique 92

Toutes les m´ethodes de d´esagr´egation statistique reposent sur l’hypoth`ese de la transf´era- bilit´e temporelle de la relation statistique ´etablie entre les pr´edicteurs et les pr´ecipitations dans le climat pr´esent. Une m´ethode de d´esagr´egation statistique des pr´ecipitations doit tenir compte au minimum de l’´evolution dynamique, li´ee au changement de cir- culation, et l’´evolution thermodynamique, li´ee `a l’augmentation de la temp´erature de l’air, des pr´ecipitations. La pression au niveau de la mer et la temp´erature de l’air sont des pr´edicteurs qui permettent de tenir compte de ces deux ´evolutions. Ils consti- tuent une combinaison minimale de pr´edicteurs pour la reproduction des changements de pr´ecipitations. Mˆeme si la m´ethode de d´esagr´egation est relativement peu sensible aux pr´edicteurs suppl´ementaires utilis´es, l’´evaluation en mod`ele parfait est une ´etape importante pour l’´evaluation de l’hypoth`ese de transf´erabilit´e.