1/57 17-Déc-11MarcelMateescu@yahoo.com Etude statistique des chroniques des paramètres climatiques...

Preview:

Citation preview

  • Page 1
  • 1/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Etude statistique des chroniques des paramtres climatiques en Europe dans la priode instrumentale drd. Marcel Mateescu lanalyse des cycles par la mthode frquentielle des ondelettes Directeurs des recherches : Prof. dr. Ionel HAIDU (U.B.B.) Prof. dr. Pierre CARREGA (U.N.S.) http://marcelmateescu.info/doctorat/these.pdfhttp://marcelmateescu.info/doctorat/these.pdf, pres.ppt
  • Page 2
  • 2/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Structure Introduction, Contexte & Motivation Mthode danalyse du climat / outils statistiques Approches traditionnelles Lanalyse des cycles - mthode des ondelettes Contributions personnelles - amliorations / ondelettes Application de la mthode aux donnes climatiques: 16 stations de lEurope / priode rcente Rsultats dtaills (Salamanca) Rsultats synthtiques domaine temporel & frquentiel Conclusions gnrales 1. 2. 3. 4.
  • Page 3
  • 3/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com 1. Introduction le domaine de recherche le contexte le questionnement H lhypothse la motivation de ce travail le projet de recherche les techniques utilises
  • Page 4
  • 4/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Le contexte gnral de la recherche lanalyse statistique des donnes climatiques exploratoireinfrentielle exploratoire / infrentielle ses frontires exprimentation rptitive exprimentation rptitive modlisation & simulation modlisation & simulation H Les diverses mthodes statistiques danalyse sont assez puissantes, adaptes et capables de distinguer des donnes dentre correctes possibilits damlioration possibilits damlioration 1. Introduction
  • Page 5
  • 5/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Le projet de recherche. La mthode Appliquer des outils statistiques Consacrs Nouveaux & amliors (contributions personnelles) aux chroniques des donnes climatiques (tempratures & prcipitations) Mensuels, annuels Journalires (approche innovante) 1. Introduction Appliqu Interdisciplinaire
  • Page 6
  • 6/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Les techniques utilises Acquis statistique et mthodologique existant Ruptures : tests Mann-Kendall, Wilkoxon, Pettitt, SNHT Tendances: Easterling-Peterson Cycles : Fourier 1. Introduction Nouvelles approches / contributions personnelles lamlioration de la mthode Ruptures: dans les priodicits Tendances: signification / longueur de lchantillon Cycles : Ondelettes, fine granularit des donnes
  • Page 7
  • 7/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Lespace et la priode couverts 16 stations mto de lEurope temprature minimale, maximale, prcipitations 1. Introduction priode instrumentale rcente : 1945-2008 donnes journalires
  • Page 8
  • 8/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com 2. Prsentation des outils statistiques que lon utilise dans lanalyse de lvolution temporelle du climat dun site la thorie en amont des analyses statistiques tat de lart de la mthode Les Ondelettes un meilleur outil pour lanalyse des cycles Contributions personnelles lamlioration de lanalyse par ondelettes en climatologie : dmonstration de lapplicabilit de la mthode sur des donnes journalires de temprature recherche des discontinuits frquentielles dans les donnes
  • Page 9
  • 9/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Les approches traditionnelles danalyse tat de lart de la mthode la reconstruction des sries la dtection des ruptures lhomognisation des sries lanalyse des tendances Contribution personnelle: outil danalyse comparative des tendances la dtection traditionnelle des cycles - lanalyse de Fourier 2. Prsentation des outils statistiques
  • Page 10
  • 10/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Outil danalyse comparative des tendances Un systme climatique contient de la variabilit pour diffrentes chelles de temps distinction tendances variabilit pour quel laps de temps doit-on calculer les tendances? 2. Outils statistiques / Tendances / Contributions personnelles
  • Page 11
  • 11/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Les approches traditionnelles danalyse un tat de lart de la mthode la reconstruction des sries la dtection des ruptures lhomognisation des sries lanalyse des tendances Contribution personnelle: outil danalyse comparative des tendances la dtection traditionnelle des cycles - lanalyse Fourier 2. Prsentation des outils statistiques
  • Page 12
  • 12/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com La dtection des cycles par lanalyse de Fourier Dcomposition dun signal dans une somme de sinusodes = Signal continu 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Fourier
  • Page 13
  • 13/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com La dtection des cycles par lanalyse de Fourier Dcomposition dun signal dans une somme de sinusodes Spectrogramme frquences des sinusodes = f(x) = sin(x) + 2 sin(2x) + 3 sin(x/2) Signal continu 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Fourier
  • Page 14
  • 14/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com La dtection des cycles par lanalyse de Fourier Dtection des frquences des signaux Dtection des moments dapparition des signaux Signal transitoire 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Fourier
  • Page 15
  • 15/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Limites de lanalyse de Fourier Impossibilit davoir en mme temps une bonne prcision en temps et en frquence principe dincertitude de Heisenberg 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Fourier
  • Page 16
  • 16/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Les Ondelettes un meilleur outil contourne le principe dincertitude de Heisenberg Information apriori rajoute : forme de londe(lette) 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Ondelettes
  • Page 17
  • 17/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Ondelettes vs. Fourier Temps Frquence Signification statistique 2. Outils statistiques / Cycles et frquences / Ondelettes vs. Fourier
  • Page 18
  • 18/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Contributions personnelles Valider la mthode danalyse ondelette sur des donnes climatiques Chroniques des donnes journalires de tempratures tendre la mthode danalyse des chroniques climatiques Identification des discontinuits dans les priodicits 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles
  • Page 19
  • 19/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Validation pour des donnes journalires de temprature 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Domaine original : distribution gaussienne Distribution bimodale
  • Page 20
  • 20/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Validation Monte-Carlo : 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Mthode Monte Carlo : Dtermine la signification statistique de manire empirique Gnrer de milliers denchantions alatoires vraisemblables Appliquer X() et comparer les rsultats Pas de diffrences? pas de signification Gnrateur de clones des chroniques de temprature Mme structure que la chronique relle
  • Page 21
  • 21/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Validation Monte-Carlo : proprits cloner 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Gnrateur [ Matlab ]: Mme moyenne Mme cart-type Mme autocorellation Mme distribution Metropolis-Hastings
  • Page 22
  • 22/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Metropolis-Hastings 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Technique: chaines Markov Cration dun chantillon avec la distribution A partir dune f.d.p. paramtrable Dfinir les justes fonctions
  • Page 23
  • 23/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Chroniques (chantillons) gnres par M.-H. 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Caractristiques similaires: Mme moyenne Mme cart-type Mme autocorellation Mme distribution Priodicit diffrente Choisie exprs afin de valider lanalyse des frquences
  • Page 24
  • 24/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Mthode ondelette: rsultats simules >> Validation 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles / Validation Calcul des milliers des spectres Ondelette partir des chantillons simules Dtermination du niveau de la signification statistique
  • Page 25
  • 25/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Contributions personnelles Valider la mthode danalyse ondelette sur des donnes climatiques Chroniques des donnes journalires de tempratures Eteindre la mthode danalyse des chroniques climatiques Identification des discontinuits dans les priodicits 2. Outils statistiques / Ondelettes / Contributions personnelles
  • Page 26
  • 26/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Dtection des discontinuits frquentiels 2. Outils statistiques/ Ondelettes/ Contrib. perso./ Discontinuits frquentiels Sensibilit unique de la transforme Ondelette Dtection des discontinuits inaperues par dautres approches
  • Page 27
  • 27/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Algorithme de dtection des discontinuits frquentiels 2. Outils statistiques/ Ondelettes/ Contrib. perso./ Discontinuits frquentiels Conception dun algorithme de dtection des discontinuits Implmentation de celui-ci dans un outil informatique Application de celui-ci aux chroniques relles tudies Ex: Cluj Napoca, Prcipitations, 1953 -2008
  • Page 28
  • 28/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Application de la mthode aux donnes climatiques 3. Application aux donnes climatiques Recherche dtudes rcentes sur le climat de lEurope Choix des tests re-drouler, des nouvelles analyses lancer Choix des stations analyser Chroniques des donnes journalires Chroniques assez longues Disponibilit E.C.A.& D. 1947-2008
  • Page 29
  • 29/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Analyse des chroniques 3. Application aux donnes climatiques Chroniques des donnes journalires de: Tempratures minimales (TN) Tempratures maximales(TX) Prcipitations(R) Indices calculs TNn, TXx, GSL, DTR, CDD, CWD etc. Recherche des: Ruptures : Mann-Kendall, Wilkoxon, Pettitt, SNHT, discontinuits Ondelette Tendances : Easterling-Peterson, approche comparative personnelle Cycles : Fourier, Ondelette
  • Page 30
  • 30/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Exemple dtaill: Salamanca, 1945-2008 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca 40.96N -5.65E 765m Base arienne de Matacn labri des effets durbanisation influences directes des vents de lAtlantique
  • Page 31
  • 31/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures minimales : Ruptures Test T: 1950 (1975) Worsley: 1950 (1975) SNHT: 1950,1967 (1975) M.W.P.: 1967 (1975) 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca / Tempratures
  • Page 32
  • 32/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures minimales : Tendances Tendance gnrale faible et insignifiante Deux tendances opposes 1975 anne de changement de rgime 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 33
  • 33/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Outil danalyse comparative des tendances Un systme climatique contient de la variabilit pour diffrentes chelles de temps distinction tendances variabilit pour quel laps de temps doit-on calculer les tendances? Salamanca 1945-2008 Tempratures Minimes 2. Outils statistiques / Tendances / Contributions personnelles 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 34
  • 34/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures maximales : Variance CUSUM: 1971, 1951, 1982, 1995 Rodionov: 1971,1981, 1995,1956 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 35
  • 35/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com TX: Changement de rgime 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 36
  • 36/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Indices drivs : SU25 TX>25C 1974 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 37
  • 37/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Cycles Temperatures minimes Fourier: 1 & 2 ans Ondelette 1 an, continu 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Tempratures
  • Page 38
  • 38/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations - Ruptures Test T: 1965 Worsley -/- SNHT -/- M.W.P. (1965) 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Prcipitations
  • Page 39
  • 39/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations - Tendances 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Prcipitations
  • Page 40
  • 40/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations - Cycles 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Prcipitations Fourier 3 mois 1 an 2 ans
  • Page 41
  • 41/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations Cycles 3. Application aux donnes climatiques / Salamanca/ Prcipitations Ondelettes cycle biannuel cycle saisonnier rsultats diffrents de ceux des tempratures
  • Page 42
  • 42/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Rsultats synthtiques 3. Application aux donnes climatiques / Rsultats synthtiques Mme analyses appliques aux 16 stations prsentation comparative des comportements prsentation synthtique Tendances Cycles Tempratures Prcipitations Indices drives
  • Page 43
  • 43/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures: TNn / TNx 3. Application / Rsultats synthtiques/ Tendances/ Tempratures croissance significative 95% confiance statistique croissance sig. 75% Pas de tendance dcroissance sig. 75% dcroissance sig. 95% Minimales absolues Maxima des minimales
  • Page 44
  • 44/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures: FD0 3. Application / Rsultats synthtiques/ Tendances/ Tempratures croissance significative 95% confiance statistique croissance sig. 75% Pas de tendance dcroissance sig. 75% dcroissance sig. 95% FD0: journes de gel De Bilt Prague Cluj Napoca
  • Page 45
  • 45/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures: TXn / TXx 3. Application / Rsultats synthtiques/ Tendances/ Tempratures croissance significative 95% confiance statistique croissance sig. 75% Pas de tendance dcroissance sig. 75% dcroissance sig. 95% Minima des maximalesMaximales absolues
  • Page 46
  • 46/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures: WSDI 3. Application / Rsultats synthtiques/ Tendances/ Tempratures croissance significative 95% confiance statistique croissance sig. 75% Pas de tendance dcroissance sig. 75% dcroissance sig. 95% WSDI: nombre dpisodes aux 6 jours ou TX>90me percentile De Bilt Oslo Zurich
  • Page 47
  • 47/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations : R10mm, SDII 3. Application / Rsultats synthtiques/ Tendances/ Prcipitations croissance significative 95% confiance statistique croissance sig. 75% Pas de tendance dcroissance sig. 75% dcroissance sig. 95% R10mm Nombre de journes aux prcipitations fortes SDII Prcipitation totale pour les jours au PRCPT > 1.0mm
  • Page 48
  • 48/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Synthse des tendances 3. Application / Rsultats synthtiques / Tendances ascendante, 95% confiance statistique, ascendante, 75% confiance statistique, aucune tendance, descendante, 75% confiance statistique, descendante, 95% confiance statistique. PRECIPITATIONS TEMPERATURES
  • Page 49
  • 49/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Tempratures : TN, TX 3. Application / Rsultats synthtiques/ Cycles uniquement le cycle saisonnier 1 an - significatif
  • Page 50
  • 50/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations 3. Application / Rsultats synthtiques/ Cycles Diffrences prononces entre les stations Influence continentale / ocanique Cycles: 1 an 2 ans 4 ans 7-8 ans
  • Page 51
  • 51/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations : cartographie des cycles 3. Application / Rsultats synthtiques/ Cycles/ Prcipitations Cycle annuel continental
  • Page 52
  • 52/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Prcipitations : cartographie des cycles 3. Application / Rsultats synthtiques/ Cycles/ Prcipitations Cycle 7-8 ans ocanique
  • Page 53
  • 53/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Conclusions gnrales H Les diverses mthodes statistiques danalyse sont assez puissantes, adaptes et capables de distinguer des donnes dentre correctes? appliquer / amliorer des mthodes pour la dtection & quantification des changements du climat Donnes : techniques dhomognisation utilit des donnes journalires Rsultats / signification Nombre rduit des stations + rpartition parse pas de conclusions sur les volutions climatiques pas de conclusions sur les volutions climatiques 4. Conclusions gnrales
  • Page 54
  • 54/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Conclusions gnrales Rsultats confirment ou sont en concordance avec des rsultats des autres chercheurs acquis par des mthodes dj consacres Rchauffement observable en Europe 1975 anne de changement de rgime augmentation des prcipitations 4. Conclusions gnrales
  • Page 55
  • 55/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Conclusions gnrales Nouveaux rsultats : plutt des amliorations mthodologiques nouvelle approche - ondelettes linfluence dun cycle non classifi de 7-8 ans pour les stations ocaniques 4. Conclusions gnrales
  • Page 56
  • 56/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com Conclusions gnrales H Les diverses mthodes statistiques danalyse sont assez puissantes, adaptes et capables de distinguer des donnes dentre correctes Approches consacres pour dtecter des ruptures, sauts, et tendances: +robustes +adaptes depuis des annes rsultats numriques sans intelligence climatique Comparaison des divers rsultats imprative Approches consacres pour dtecter des cycles bien complmentes par la mthode ondelette contributions personnelles Possibilit trs rcente dapplication: Donnes journalires Puissance de calcul 4. Conclusions gnrales
  • Page 57
  • 57/57 17-Dc-11MarcelMateescu@yahoo.com FIN Je vous remercie fortement pour votre attention et votre soutien http://marcelmateescu.info/doctorat/these.pdf http://marcelmateescu.info/doctorat/pres.ppt votre disposition pour rpondre vos questions et toute autre information complmentaire

Recommended