Comment la cartographie animée et l'infographie donnent à voir le changement climatique

Depuis un siècle les températures enregistrées à la surface du globe sont en augmentation et depuis 2014, chaque année est en moyenne plus chaude que la précédente. C'est le phénomène du "réchauffement climatique". Mais comme chacun sait, on devrait plus exactement parler de changement global, tant les températures (sans parler des précipitations et des vents) peuvent varier en fonction des régions observées. 

Dans ce billet, nous nous intéressons à la manière dont les cartes et les images numériques issues du géoweb donnent à voir ce changement climatique. Les cartographies animées et les infographies présentées ici sont issues de sources scientifiques. Dans un but de vulgarisation, elles visent à faire comprendre l'accélération du phénomène de réchauffement à partir de 1970 et surtout depuis les années 2000. Souvent agrémentées de courbes et  d'histogrammes, ces cartes animées ne sont pas neutres. En tant qu'outils de communication et de sensibilisation, elles portent un discours que l'on pourra trouver utile, salutaire, mais aussi inquiétant voire alarmiste. Même si la plupart des instituts scientifiques qui ont produit ces animations cartographiques entendent faire oeuvre de vulgarisation, le chemin peut être parfois étroit entre sensibilisation et catastrophisme.

Voici, pour commencer, une série de cartes produites par la NASA entre 2011 et 2017 et dont l'évolution du format de présentation est intéressante. Ces quatre animations prennent comme point de départ les années 1880, soit le moment où les scientifiques ont commencé à enregistrer les températures sur l'ensemble de la surface de la Terre.

1880-2011 : Réchauffement climatique (NASA TDC)


Cette première infographie propose une cartographie animée des données de température sur la période 1880 à 2011. Les zones en dégradé de rouge-orangé indiquent des températures supérieures à la moyenne, tandis que les zones en dégradé de bleu indiquent des températures plus basses que la moyenne. La légende telle qu'elle apparaît sur la carte ne permet pas vraiment de savoir quelle est la période qui sert de référence. Il faut aller à la source des données sur le site de la NASA pour comprendre que la période de référence concerne les années 1951-1980. Ces données ont été produites par le Goddard Institute for Space Studies (GISS) à New York, qui surveille les températures à la surface du globe. Elles ont été compilées à partir des données météorologiques de plus de 1000 stations météorologiques, auxquelles s'ajoutent des observations satellitaires de la température de surface des océans et des mesures de la station de recherche antarctique. Le fond de carte est une projection Mercator classique. Le rythme de défilement est rapide, la musique est assez enjouée. 

Cette vidéo (d'une durée de 31 secondes) a été mise sur Youtube par le Studio de visualisation de données scientifiques du GISS, elle est aussi disponible en haute définition sur le site de la NASA (mais sans fond sonore). Elle mobilise des données du TDC (Telemetry Decoder Core), qui rassemble, analyse et décrypte les données de télédétection de la NASA. La vidéo ne donne pas d'explication à ce  réchauffement de 0,5 °C sur 131 ans. Il faut aller sur le site de la NASA où il est affirmé que les températures plus élevées sont aujourd'hui largement soutenues par l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, en particulier le dioxyde de carbone. Ces gaz absorbent le rayonnement infrarouge émis par la Terre et libèrent cette énergie dans l'atmosphère plutôt que de la laisser s'échapper dans l'espace. Comme leur concentration atmosphérique a augmenté, la quantité d'énergie "piégée" par ces gaz a conduit à des températures plus élevées, alors qu'on a connu au cours des dernières années les effets de refroidissement de La Niña et une faible activité solaire. En  2011, la NASA enregistre la 9e année la plus chaude de la période. La même année, le directeur du GISS, James E. Hansen s'attend à une température moyenne mondiale record au cours des deux ou trois prochaines années, car l'activité solaire est en hausse et le prochain El Niño devrait augmenter les températures dans la zone intertropicale du Pacifique.

1880 - 2013 : Cinq ans d'anomalies de températures (NASA)


Cette 2e carte animée ressemble à s'y méprendre à la précédente : même source de données, même dégradé de couleurs, même période de référence (1951-1980), même évolution depuis 1880 mais prolongée jusqu'à l'année 2013 (au lieu de 2011 comme la précédente). La vidéo fait défiler les années à la même vitesse sur une durée de 30 secondes. Différence significative : il s'agit d'une projection Robinson qui respecte davantage la surface relative des continents. Autre changement intéressant : le titre quelque peu ambigu "1880-2013 : Cinq ans d'anomalies de températures" attire l'attention sur la période récente de réchauffement entre 2009 et 2013. La musique d'ambiance donne une impression de mystère teinté d'inquiétude, comme si des échos ou des cris lancinants venaient de la Terre elle-même. Il s'agit du titre Echoes extrait de l'album "E-world : The ultimate edition" du groupe Zero-project paru en 2013. Le choix musical n'est pas anodin : la signification de "Zero-project" renvoie à l'absence de futur pour la planète si l'on ne diminue pas les GES. Sur son site, le groupe musical donne une version plus poétique : ce nom décrit un voyage qui part de zéro et pointe vers les étoiles. Tout espoir n'est pas perdu si l'humanité réagit à temps.
Sur le site du NASA Scientific Vizualisation Studio, il est précisé qu'à l'exception de 1998, les 10 années les plus chaudes depuis 134 ans se sont toutes produites depuis 2000, les années 2010 et 2005 étant les années les plus chaudes jamais enregistrées. En 2013, cela fait 38 ans que l'on n'a pas enregistré une année de températures plus fraîches que la moyenne. Le site fournit en outre une série de petites animations très courtes : une première animation raccourcie à 7 secondes sur la période 1950-2013, une deuxième de 14 secondes avec un pas de temps de 5 ans de 1880-1884 à 2009-2013, enfin une troisième qui n'indique plus les années dans un scénario abrégé raccourci à 3 secondes ! On perçoit que les échelles temporelles deviennent la clé de lecture du phénomène dans une accélération continue où ces animations tendent à résumer 130 ans d'évolution en quelques secondes. Et le Studio de visualisation scientifique de la NASA d'ajouter cette petite note comme par précaution :  "Nous donnons les sources de l'ensemble des données utilisées dans ces visualisations, mais nous ne conservons pas les détails ni les ensembles de données eux-mêmes sur notre site". Suivent une série de mots-clés avec des instituts ayant fait des observations similaires ainsi que des noms de chercheurs ayant travaillé sur ces données et ayant étudié la question du réchauffement climatique. Il revient donc à l'internaute de remonter à la source de ces études scientifiques pour en savoir plus.

1880-2017 : Températures et réchauffement climatique (NASA, Science Nature Page)


Dans cette 3e animation, les modifications sont nettement plus importantes. L'animation cartographique est deux fois plus longue (1mn 03) et le pas de temps à changé avec des moyennes de températures sur cinq ans. Des phrases apparaissent en surimpression de la carte comme dans une forme de récit. On comprend très vite qu'il s'agit d'un film qui déroule une histoire...sauf que le texte couvre une grande partie de la carte. Le texte se fait plus discret dans la deuxième partie de la vidéo, laissant place au fond musical (plutôt agréable) et à l'image qui se suffit à elle-même pour administrer la preuve.
La vidéo démarre sur ce constat grave : l'année 2017 a été la seconde année la plus chaude depuis 1880, avec un trend de réchauffement rapide sur les 10 dernières années. Le film part donc d'aujourd'hui pour remonter le temps dans l'autre sens. Du coup le texte semble décalé dans toute la première partie de la vidéo où l'on annonce la fonte des glaces, la remontée du niveau marin, des saisons plus chaudes et plus longues... alors qu'on en est seulement au milieu du XXe siècle (une sorte de scénario prédictif pour le moins anticipé).  Mais peu importe, puisque ce que l'on regarde alors c'est le texte et non la carte. Au moment où s'affichent les années 1950-1980, soit la période moyenne de référence où le réchauffement était encore minime et où les données satellitaires n'étaient pas aussi développées qu'aujourd'hui, le texte affiche de manière décalée par rapport à l'image : "La NASA continue à enregistrer les températures et leurs effets sur la météo et sur le climat de manière à mieux comprendre notre planète en tant que système interconnecté". Il faut faire un arrêt sur image pour avoir le temps de vraiment constater l'aggravation du réchauffement sur la période 2013-2017. Dans une conception téléologique, on aurait pu s'attendre à un centrage sur la dernière période, mais la vidéo préfère enchaîner sur une longue séquence finale donnant simplement un logo et un nom, ceux de la Page Science Nature, un canal de diffusion qui regroupe des vidéos scientifiques sur Youtube. La dimension sensibilisation est donc clairement revendiquée, alors que dans les deux vidéos précédentes les références scientifiques étaient davantage présentes.

Températures globales de surface en 2017, 2e année la plus chaude enregistrée malgré l'absence de phénomène El Niño (NASA News)

Cette 4e animation mise en ligne sur Youtube en janvier 2018 est beaucoup plus longue (7mn 54). Il s'agit d'un véritable film produit directement par la télévision de la NASA. Le verdict est donné dès l'introduction avec un long arrêt sur un planisphère tout de rouge-orange coloré : 0,9 °C de plus par rapport à la moyenne des températures enregistrées. 2017 est la 3e année avec 2015 et 2016 à battre tous les records de température. Un bémol est cependant apporté : les scientifiques observent des variations dans leurs résultats en raison de méthodes d'analyse différentes. Mais globalement le réchauffement observé sur le long terme se poursuit en 2017. Par comparaison, la vidéo enchaîne sur un planisphère beaucoup plus bleuté, mais on ne sait pas vraiment qu'il s'agit des années de référence 1950-80. Puis s'affiche à l'écran un histogramme qui vient appuyer la démonstration pour montrer les anomalies de températures observées sur terre et sur mer entre 1880 et 2020, date à laquelle on devrait franchir le cap d'un degré de réchauffement selon les prévisions (au passage on découvre que derrière ce long trend séculaire se cachent des variations annuelles importantes). Vient alors une nouvelle carte montrant les écarts observés entre mars 2017 et les années 1950-80 avec un même dégradé des couleurs froides (bleu) aux couleurs chaudes (rouge-orangé), mais avec un gradient de températures beaucoup plus grand allant de -4° à + 12 °C. Ces amplitudes très fortes interrogent les scientifiques du fait que 2017 n'était pas une année El Niño.
Désormais la vidéo intègre l'idée que l'on peut connaître des zones de refroidissement à la surface de la Terre, alors même que la tendance globale est au réchauffement. D'autres sources que la NASA sont citées, telle que la NOAA qui avance que 2017 a été la 3e année la plus chaude après 2015 et 2016, tandis que le UK Met Office pense au contraire que 2017 a été moins chaude que 2016 mais possiblement identique à 2015. L'explication viendrait du fait que le phénomène El Niño enregistré en 2015 s'est poursuivi sur le début de l'année 2016. A l'inverse le phénomène de La Niña donnant des eaux plus froides dans le Pacifique (le plus grand océan au monde) aurait débuté assez tard dans l'année 2017. Quelles que soient les divergences, 2017 serait la 41e année consécutive (depuis 1977) à enregistrer des températures plus élevées que la moyenne (voir cette belle cartographie NASA-MODIS pour l'année 2017). La vidéo propose ensuite une deuxième carte des écarts de températures prouvant que, sans les effets consécutifs d'un El Niño important et d'une Niña tardive, 2017 n'aurait pas été l'année la plus chaude jamais enregistrée. Selon la NOAA, l'Amérique du Sud aurait connu sa 2e année la plus chaude, l'Asie sa 3e, l'Europe sa 4e, l'Afrique sa 5e et l'Océanie sa 6e. Là où la vidéo devient intéressante, c'est qu'elle n'en reste pas aux causes du réchauffement climatique dont il est rappelé qu'il s'agit en grande partie des rejets de CO2 dus aux activités humaines (en réalité d'autres GES sont aussi responsables du réchauffement). Les conséquences du changement climatique sont  abordées succinctement puisqu'il est affirmé que 2017 a été l'année la plus coûteuse du point de vue des catastrophes météorologiques et climatiques (sans chiffres à l'appui du point de vue des assurances ou des Etats qui vont dédommager de ces catastrophes)
Ce que l'on peut dégager de cette analyse, c'est que la NASA cherche à sensibiliser le grand public au changement climatique, mais que ce message est quelque peu simpliste, voire alarmiste. Elle a progressivement changé sa façon de communiquer en affinant ses analyses et en nuançant ses conclusions. Dans les représentations sociales, réchauffement global n'est peut-être plus synonyme de réchauffement climatique homogène pour l'ensemble des zones géographiques qui ne sont pas soumises aux mêmes changements ni aux mêmes rythmes de variation. De manière intéressante, l'image cartographique (malgré toute la mise en scène qui l'accompagne) ne semble plus le support privilégié pour produire un discours sur le réchauffement climatique. Il convient de chercher d'autres moyens pour représenter des données spatio-temporelles. On voit désormais apparaître de nouvelles infographies à base d'histogrammes animés pour représenter de manière diachronique les différences de températures en fonction des régions.

1900-2016 : comment les températures ont changé dans chaque pays depuis un siècle


Cette infographie a été élaborée par Antti Lipponen du  Finnish Meteorological Institute à partir des mêmes données GISTEMP du GISS. Cependant le mode de représentation des données diffère totalement. Elle projette sur un histogramme à 360° les données de températures de tous les pays regroupés par continent. Les années défilent au centre de l'écran pour une période allant de 1900 à 2016. Les barres du graphique s'élèvent et s'abaissent par grandes zones géographiques montrant différents rythmes de pulsation sur un siècle (une sorte de "pouls" thermique de la Terre). A l'inverse des cartographies animées de la NASA qui représentaient d'abord de l'espace, il s'agit de représenter du temps. Le résultat pourrait sembler identique dans la mesure où le réchauffement attesté par la densité très forte des barres rouges à la fin de l'animation témoigne du même phénomène d'aggravation du réchauffement. On peut souligner néanmoins le paradoxe : alors que les planisphères donnaient à voir une vue globale du réchauffement sur un laps de temps continu, ce type de data visualisation donne à voir des périodes et des zones géographiques contrastées selon une approche discontinue, sur un espace néanmoins unique schématisé par le cercle de la Terre. N'est-on pas en train de sortir de la vision téléologique et catastrophiste reposant sur un seul scénario prévu d'avance ?  Le regard sur le réchauffement climatique devient plus nuancé avec la possibilité d'envisager plusieurs scénarios. En l'occurrence, les climatologues utilisent différents modèles d'analyse fondés sur différentes sources de données, tels  le GISTEMP ou le HADCRUT, qui reposent eux-mêmes sur des modèles évolutifs.

Historique des changements de températures en fonction de la latitude


Cette infographie reprend la même disposition d'un histogramme à 360° mais en indiquant avec précision les latitudes (et non plus les pays répartis par continent). De manière très pédagogique est présenté en introduction le modèle de construction du graphique. Les anomalies de températures sont analysées et représentées par bandes de 5° en fonction du degré de déviation par rapport aux latitudes observées. Les données sont issues d'autres modèles de données utilisés par le UK Met Office (Land CRUTEM.4.5.0.0 et le Ocean HadSST.3.1.1.0) mobilisant des méthodes différentes du GISTEMP et du HADCRUT. Cette data visualisation présente l'intérêt de représenter les variations par zones latitudinales tout en construisant au fur et à mesure deux courbes de températures globales, l'une pour les océans et l'autre pour les continents (voir les deux graphiques-courbes au bas de l'infographie). Ainsi deux niveaux de lecture sont offerts à l'utilisateur qui peut observer le changement global tout en envisageant les variations zonales.

Simulation des changements de températures globales (1850-2100)

http://www.slate.fr/sites/default/files/spirale-mort.gif
Cliquer sur l'image pour lancer l'animation

Cette spirale animée, conçue par Jay Alder, de l’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS), est l’extension de celle créée en mai 2017 par le climatologue Ed Hawkins. Cette première spirale représentait la moyenne mensuelle  des températures observées dans le monde (issues de la base de données HadCrut 4) en référence à la moyenne des années 1850-1900. Avec cette nouvelle spirale, la tendance générale au réchauffement climatique – et notamment son accélération depuis 1980 – saute immédiatement aux yeux... sauf qu'il faudrait complètement inverser la symbologie des couleurs pour éviter d'avoir à la fin 2100 en bleu ! Le scénario, assez pessimiste, repose sur une progression continue des températures. On perd également toute référence spatiale. Le focus est mis sur la variation annuelle selon une approche exclusivement temporelle au détriment de l'approche spatiale.
Ce qui semble notamment en cause dans le débat sur le réchauffement climatique est la difficulté à prendre du recul par rapport aux données récentes, de sorte que les variations météorologiques sur l'année n'infèrent pas forcément un changement profond du climat sur plusieurs années. Autre élément qui surgit dans le débat, bien que la question ne soit pas nouvelle : la part de responsabilité du CO2 dans l'aggravation de l'effet de serre à l'échelle mondiale. Ainsi voit-on apparaître de nouvelles infographies cherchant à montrer le degré de corrélation entre les deux phénomènes :



Ce billet ne reprend qu'une petite partie des nombreuses infographies et cartes animées disponibles sur le sujet. Si vous voyez d'autres animations intéressantes pour mettre en lumière la façon dont les scientifiques communiquent leurs résultats et la manière dont les procédés de data visualisation donnent à voir les discours actuels sur le réchauffement climatique, n'hésitez pas à nous les signaler...


Prolongements :
  • Mark Altaweel, Visualizing Climate Change With Maps, 16 janvier 2018,  consultable sur le site Gis Lounge. Cet article met en évidence le catastrophisme véhiculé par certaines cartes dans le choix des couleurs utilisées et insiste sur la nécessité d'une communication scientifique plus nuancée concernant le changement climatique. 
  • Birgit Schneider (2016). Burning worlds of cartography: Acritical approach to climate cosmograms of the Anthropocene. Geography and Environment, 3(2). Les cartes climatiques représentant une planète rouge ont en quelque sorte supplanté la planète bleue dans les imaginaires. Pour l'auteure, ces représentations destinées à faciliter la compréhension des phénomènes climatiques, reflètent une véritable cosmologie. Elle n'hésite pas à qualifier ces cartes de cosmogrammes climatiques 
  • Laura Olivier, How Climate Change Affects Cartography, Atlas obscura, 26 octobre 2017
    La vision des cartes statiques et accrochées au mur est très ancrée dans notre culture, car c'est ainsi que nous traitons les cartes depuis des centaines d'années. Mais le changement climatique conduit à changer notre façon de concevoir et de lire des cartes.
  • Claire Cunty, Hélène Mathian et Groupe Cartomouv, Les pratiques de cartographie animée pour représenter le changement, M@ppemonde, avril 2017.
    Cet article propos
    e une grille de lecture des animations cartographiques qui sont en pleine croissance sur le web.
  • Le groupe de recherche CartoMouv' (cartographie du changement, cartographies en mouvement).
    Ce site propose un "laboratoire sémiologique" permettant d'explorer les potentialités de l'intégration du temps dans une représentation cartographique, à partir de l'animation d'objets graphiques simples et génériques. On y trouve également des exemples d'animations sur :

    - les étapes d'élargissement de l'Union européenne
    - la population mondiale
    - la diffusion de l'euro  
    - la population urbaine aux USA
    - la gentrification à Paris

Pistes pédagogiques :

Le changement global a fait son entrée dans les programmes de géographie parus en 2015, notamment en cycle 4, classe de cinquième. Thème 3 : « Prévenir les risques, s'adapter au changement global ». Sous-thème : « le changement global et ses principaux effets régionaux ». Alors que pour les sciences environnementales, le changement global évoque les seuls effets du changement climatique (environnementaux et météorologiques), pour les sciences sociales, la notion est plus large et englobe aussi les mutations socio-économiques engendrées par la croissance démographique, l'urbanisation, la modification des usages des sols et des ressources, la déforestation…