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Détection et attribution 2006 - 2008

Fyfe, J.C. 2006. Southern Ocean warming due to human influence. Geophys. Res. Lett. 33 L19701,doi:10.1029/2006GL027247.
À l'aide de données hydrographiques et d'informations recueillies par des flotteurs ALACE, l'auteur a calculé la tendance de la température à mi-profondeur dans l'océan Austral (35o S à 65o S), pour trouver un réchauffement moyen presque double du taux de changement dans les 1000 premiers mètres des océans mondiaux. John Fyfe, un scientifique d'Environnement Canada, a étudié cette tendance au réchauffement en utilisant une série de dix modèles climatiques de pointe. L'étude a révélé une concordance remarquable entre la tendance au réchauffement observée à mi profondeur dans l'océan Austral et la tendance simulée lorsque les modèles incluaient des changements variant avec le temps des gaz à effet de serre anthropiques, des aérosols sulfatés et des aérosols volcaniques. Dans les passes des modèles qui ne faisaient pas intervenir les aérosols volcaniques, le réchauffement simulé des mi profondeurs de l'océan Austral doublait presque par rapport aux autres. Cet état de choses donne à penser que le réchauffement anthropique n'a peut-être pas encore atteint son plein effet.

Gillett, N.P., D.A. Stone, P.A. Stott, T. Nozawa, A.Y. Karpechko, G.C. Hegerl, M.F. Wehner et P.D. Jones, « Attribution of polar warming to human influence » dans Nature Geoscience, [doi:10.1038/ngeo338, 2008].
Selon une nouvelle étude, le réchauffement de l'Arctique et de l'Antarctique peut être directement attribué à l'influence humaine.
On s'attend depuis longtemps à ce que les régions polaires se réchauffent fortement dans la foulée des changements climatiques d'origine humaine, en raison des rétroactions positives liées à la fonte de la glace et de la neige. Cependant, bien que plusieurs études aient souligné le réchauffement prononcé de l'Arctique au cours des dernières décennies, les variations de la température polaire n'avaient pas été officiellement attribuées à l'influence humaine en Arctique, en raison des rares observations dont il a fait l'objet et de sa grande variabilité naturelle, ou en Antarctique, à propos duquel le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) note dans son document intitulé Quatrième rapport d'évaluation qu'il est le seul continent sur lequel l'influence humaine sur la température n'a pas été détectée, pour une part, en raison d'une couverture d'observation insuffisante. Dans leur étude, publiée dans Nature Geoscience, Gillett et ses collègues utilisent des observations et des données à jour tirées de quatre modèles climatiques couplés afin de démontrer que les variations de température des terres de l'Arctique et de l'Antarctique ne correspondent pas à leur variabilité climatique interne ou ne constituent pas une réponse aux seules influences naturelles, et qu'elles sont attribuables à l'influence humaine sur le climat. Le réchauffement des régions paysagères polaires produit des répercussions sur la biologie, les communautés autochtones, la stabilité de la nappe glaciaire et le niveau de la mer. Ces résultats permettent de démontrer que les humains ont déjà causé un réchauffement important des deux régions polaires.

Hoerling, M., J. Hurrell, J. Eischeid et A. Phillips (2006), Detection and Attribution of Twentieth-Century Northern and Southern African Rainfall change, Journal of Climate 19:16: 3989-4008.
Cet article examinait la nature et la ou les causes des tendances à l'assèchement observées au Sahel et dans le sud de l'Afrique sur la période 1950-1999 en utilisant, en tout premier lieu, des analyses statistiques des données d'observation, et ensuite des modèles, pour attribuer plus directement les changements des précipitations à certains facteurs. Les auteurs constatent, ce qui confirment un certain nombre d'études antérieures, que les tendances régionales à l'assèchement sont directement attribuables à des fluctuations de la température de la surface de la mer (TSM), la sécheresse au Sahel étant liée à un refroidissement relatif de l'Atlantique Nord tropical par rapport à l'Atlantique Sud tropical, alors que l'océan Indien exerce un fort effet d'assèchement sur le sud de l'Afrique pendant l'été austral. Ces conclusions sont confirmées par 80 simulations du climat sur 50 ans utilisant cinq MCGA - on a trouvé de fortes corrélations de régimes entre les tendances observées et les tendances modélisées pour chaque ensemble de MCGA. Pour déterminer si les tendances à l'assèchement pouvaient aussi être dues au forçage des GES, les auteurs ont examiné les tendances simulées des précipitations pour la période 1950-1999 présentes dans 18 modèles AR4, en utilisant des simulations tant forcées que non forcées. La réponse des ensembles des 18 modèles aux changements observés des GES pendant la période 1950-1999 montre que, pour les deux régions, le forçage des GES ne jouait qu'un rôle faible, voire nul, dans les tendances à l'assèchement observées en Afrique.
Dans une troisième étape, les auteurs analysent une série chronologique simulée des pluies en Afrique, avec l'aide des modèles AR4 pour la période 1950-2049. Ils remarquent l'existence de deux signaux induits par les GES, cohérents mais de signes opposés. Le premier est une tendance humide sur le Sahel (14 des 18 modèles) qui survient avec une élévation projetée des TSM de l'Atlantique Nord par rapport à celles de l'Atlantique Sud. L'autre signal est une tendance sèche sur le sud de l'Afrique, accompagnant le réchauffement projeté de l'océan Indien. Cependant, les deux signaux sont de faible amplitude, ce qui donne à penser que la variabilité naturelle restera le moteur premier des variations des pluies en Afrique pendant le prochain siècle.

Hoyos, C.D., P.A. Agudelo, P.K. Webster et J.A. Curry. 2006. Deconvolution of the factors contributing to the increase in global hurricane intensity. Science. ScienceXpress. 10/1126/science.1123560.
Hoyos et al. ont examiné l'influence des tendances du cisaillement du vent, de l'humidité spécifique, de la déformation de l'étirement zonal (soit le changement de vent zonal avec la longitude) et de la température de la surface de la mer (TSM) sous les tropiques sur le nombre d'ouragans dans le monde de 1970 à 2004. L'analyse réalisée par les chercheurs indique que la tendance à la hausse actuelle de la fréquence des ouragans de catégories 4 et 5 est directement liée à la tendance à la hausse de la TSM. Bien que d'autres facteurs puissent exercer une certaine influence sur la tendance à court terme de la variabilité du nombre d'ouragans de catégories 4 et 5, aucun de ces facteurs ne montre d'effets constants sur la TSM dans la tendance à long terme. Ces résultats font écho aux récentes études menées par Webster (2005) et Emanuel (2005), qui ont établi une étroite corrélation entre le nombre d'ouragans de forte intensité et un réchauffement de la température de la surface de la mer (TSM) depuis quelques décennies.

Lean, J.L. et D.H. Rind. How natural and anthropogenic influences alter global and regional surface temperatures: 1889 to 2006. GRL 35, L18701, doi :10.1029/2008GL034864, 2008.
Une nouvelle étude du climat soutient la thèse voulant que l'influence humaine soit le facteur principal expliquant les changements climatiques, mais rejette le modèle géographique de ces changements.
Bien que des études de modèle climatique fondées sur des processus aient démontré que les éruptions volcaniques, les émissions anthropiques d'aérosols et de gaz à effet de serre ainsi que les variations de l'activité solaire et celles des systèmes climatiques internes sont les principaux facteurs ayant influencé les climats au cours du dernier siècle, la question de l'impact de chacun de ces facteurs continue à alimenter les débats. Une étude récemment publiée dans le Geophysical Research Letters aborde le sujet en comparant, à l'aide d'un modèle fondé sur des données, les plus récentes estimations de l'influence de chacun de ces facteurs avec les tendances notées dans les variations de température en surface. Les auteurs notent que les évènements ENSO majeurs peuvent augmenter les températures du globe de 0,2 °C, que les éruptions volcaniques de grande envergure, comme celle du Pinatubo, peuvent provoquer un refroidissement temporaire de 0,3 °C, et que les climats se réchauffent d'environ 0,1 °C lors des apogées du cycle solaire de 11 ans. Ils en concluent que l'effet de réchauffement net de ces facteurs naturels au cours de la période s'étalant de 1905 à 2005 est inférieur d'au moins un ordre de grandeur au réchauffement noté lors de cette période; les changements climatiques observés découlent donc principalement de l'activité humaine. Les auteurs soulignent également que leur analyse empirique contredit les études de modèle climatique quant à certains aspects de la répartition régionale des changements climatiques dus aux facteurs naturels et humains. Par exemple, bien que les expériences en matière de modèles climatiques indiquent invariablement que les variations de température causées par le forçage radiatif anthropique augmentent en fonction de la latitude, leur analyse de données ne semble pas soutenir cette thèse, peut-être en raison du fait que les modèles climatiques sous-estiment l'influence de la circulation atmosphérique sur la réaction de systèmes climatiques au forçage radiatif.

Lockwood, M. et C. Fröhlich (2007), Recent oppositely - directed trends in solar climate forcings and the global mean surface air temperature, Proc. R. Soc. A., doi:10.1098/rspa.2007.1880; 2007, 19 pages
Une nouvelle étude par des chercheurs européens confirme que le Soleil n'est pas responsable du récent réchauffement de la planète.
Un petit nombre de chercheurs continue d'affirmer que le Soleil est la principale cause des récents changements climatiques plutôt que les concentrations accrues de gaz à effet de serre. Dans une analyse récente, deux chercheurs européens ont compilé les données solaires (flux solaire, intensité des rayons cosmiques) au cours des 100 dernières années et ont cherché des corrélations entre les variations solaires et les températures moyennes de la Terre durant cette période, à l'aide de la méthode de reconstruction de la température du GISS. Les auteurs ont examiné plus particulièrement les changements solaires durant la période entre 1975 et 2005, à la lumière des changements survenus au cours du XXe siècle. Ils ont découvert que depuis 1985, la radiation solaire diminue et les flux de rayons cosmiques augmentent, tandis que les température de la surface et de l'air continuent d'augmenter. Les tendances en matière d'irradiation solaire, du nombre de taches solaires et d'intensité des rayons cosmiques vont donc dans le sens contraire de ce qui serait requis pour expliquer le récent réchauffement climatique.

Meehl, G.A., J.M. Arblaster and C. Tebaldi. 2007. Contributions of natural and anthropogenic extremes over the United States. Geophysical Research Letters Vol 34, doi:10.1029/2007GL030948.
MEEHL, G. A., J. M. ARBLASTER et C. TEBALDI. « Contributions of natural and anthropogenic extremes over the United States », Geophysical Research Letters, vol. 34 (2007), doi:10.1029/2007GL030948.
Le rapport d'évaluation du groupe de travail I (science) du GIEC qui a été publié récemment mettait en avant la preuve que l'impact des activités humaines sur le climat s'est considérablement accru au cours des dernières décennies et s'étend à présent à divers aspects du climat, outre la température mondiale moyenne. Ce document rédigé par Meehl et ses collègues est une partie de cet ensemble grandissant de preuves. Les auteurs indiquent que les tendances relatives aux indices de température extrême, calculés à partir de simulations sur le climat au 20e siècle par un certain nombre de modèles climatiques mondiaux (ceux qui participent au projet d'intercomparaison des modèles couplés), s'entendent généralement sur les tendances observées. La diminution des jours de gel, l'augmentation de la durée de la saison de végétation et du nombre de nuits chaudes ainsi que l'intensification des vagues de chaleur sont des phénomènes qui ont tous été observés aux États-Unis pendant la deuxième moitié du 20e siècle. Des expériences avec deux des modèles (le PCM et le CCSM3), menées avec des forçages naturels ou anthropiques seuls, sont ensuite utilisées pour évaluer la contribution relative des facteurs naturels et humains par rapport à ces tendances. Une concordance entre les tendances observées et les tendances modelées n'est obtenue que pour les simulations utilisant le forçage anthropique. Les expériences relatives au forçage naturel n'ont pas permis d'établir de tendances significatives par rapport aux indices sur la dernière moitié du 20e siècle. Les auteurs ont également affirmé que l'origine des tendances significatives observées sur les jours de gel, la durée de la saison de végétation et les nuits chaudes s'appuie sur des faits qui vont bien au-delà de la fourchette de variabilité interne du climat, révélant un signal anthropique détectable pour ces indices.

Min, S.-K., X. Zhang, F.W. Zwiers et T. Agnew, 2008. Human influence on Arctic sea ice detectable from early 1990s onwards. GRL, Vol 35, L21701, doi: 10.1029/2008GL035725, 6 pp.
Les changements climatiques d'origine anthropiques contribuent à la réduction de l'étendue des glaces de mer dans l'Arctique depuis le début des années 1990.
On observe depuis les années 1980 une diminution de l'étendue des glaces dans l'Arctique, et on présume que les activités humaines y auraient contribué dans une certaine mesure. Le lien de cause à effet n'a cependant jamais été quantifié jusqu'à maintenant. Or, une étude menée par des scientifiques d'Environnement Canada récemment publiée met en évidence un lien détectable entre le changement climatique d'origine humaine et le retrait rapide de l'étendue de la couverture glacielle dans l'Arctique depuis le début des années 1990. Les auteurs de cette étude ont comparé des données d'observation (pour la période de 1953 à 2006) à des sorties de modèle (multi-modèle) de l'étendue des glaces, à l'aide d'une technique d'empreinte optimale afin de déterminer un point à partir duquel on peut détecter un changement climatique d'origine humaine. Ils ont relevé un premier signe détectable au début des années 1990; c'est donc dire que si les modèles de pointe actuels avaient pu être utilisés à l'époque, nous aurions été en mesure de détecter l'influence humaine sur la modification de l'étendue des glaces à ce moment là. En outre, les auteurs ont observé ce lien non seulement dans l'étendue minimale des glaces de mer en été, mais également dans l'étendue des glaces pendant les mois plus froids de mai à décembre. Plus les modèles sont perfectionnés, meilleurs sont les simulations des changements majeurs de la dynamique des glaces. Toutefois, les modèles ont leurs failles et il est important de poursuivre les travaux d'amélioration afin de parvenir à une modélisation plus précise de caractéristiques comme l'épaisseur des glaces de mer.

Rosenzweig, C., D. Karoly, M. Vicarelli et de nombreux auteurs. 2008 Attributing physical and biological impacts to anthropogenic climate change. Nature Vol 453 15 May 2008, pp353-357; doi:10.1038/nature06937.
Un très grand nombre d'études publiées a montré clairement que les systèmes physiques et biologiques autour de la planète réagissent au réchauffement planétaire. Une évaluation robuste de cette base de données fournit une solide preuve que de tels changements peuvent être attribués à des causes anthropogéniques.
Il y a eu une augmentation du nombre d'études récemment qui ont démontré à la fois que certains aspects du climat ont considérablement changé au­delà de ce qui était prévu par rapport à la variabilité naturelle (détection du changement) et le changement observé qui découle des causes anthropogéniques (attribution du changement). Élargir de telles études de " détection et attribution " aux changements des systèmes naturels et du point de vue méthodologique un problème beaucoup plus difficile. La première étude de ce genre qui s'est servie de méthodes formelles de détection et d'attribution a été publiée cette semaine dans le journal Nature. Dans cette étude, Rosenzwieg et ses collègues ont tout d'abord effectué une méta­analyse de la très vaste base de données des changements observés dans de nombreux et différents systèmes naturels partout sur la planète. Les changements des systèmes physiques comprend le rétrécissement des glaciers, la fonte du pergélisol et des changements des décharges des rivières les plus élevées au printemps, alors que les changements des systèmes biologiques comprennent des changements phrénologiques tels que les changements dans le moment de l'émergence, de la migration ou de la reproduction, ainsi que les changements dans les répartitions des espèces et la structure des communautés. Leur base de données couvre la période de 1970 à 2004, le plus grand volume de données provenant de l'Europe et de l'Amérique du Nord. Il y a aussi eu un nombre limité d'études dans leur base de données provenant d'autres régions continentales sauf l'Antarctique. À l'échelle mondiale (c.­à­d. pour l'ensemble des continents), les auteurs démontrent que la concordance entre la tendance observée des changements des systèmes naturels et la tendance des changements de température observés est " exceptionnellement improbable " (P<<0.01) d'être attribuable soit à la variabilité naturelle du climat interne ou à la variabilité naturelle des systèmes eux­mêmes. De plus, ils ont démontré qu'environ 90 % des changements des systèmes naturels à l'échelle mondiale ont été en direction prévue en réponse au réchauffement. Ils présentent des conclusions semblables à l'échelle continentale pour ces régions où la couverture spatiale des données est suffisante. Les auteurs se servent ensuite des résultats du quatrième rapport d'évaluation du GIEC en ce qui concerne l'attribution des changements observés des températures à l'échelle continentale au forçage anthropogénique pour conclure qu'il y a maintenant aussi un solide soutien pour l'attribution des impacts observés dans les systèmes naturels aux changements climatiques provoqués par les êtres humains.

Santer, B.D., C. Mears, F.J. Wentz, K.E. Taylor, P.J. Gleckler, T.M.L. Wigley, T.P. Barnett, J.S. Boyle, W. Brüggemann, N.P. Gillett, S.A. Klein, G.A. Meehl, T. Nozawa, D.W. Pierce, P.A. Stott, W.M. Washington et M.F. Wehner, 2007. Identification of human-induced changes in atmospheric moisture content. PNAS, vol.104, no.39: 15248-15253.
Pour la première fois, une étude formelle de détection et d'attribution a permis de trouver une influence humaine discernable sur les variations de la vapeur d'eau atmosphérique. Ce résultat et ceux de travaux connexes récents sur le ruissellement continental, les précipitations zonales et l'humidité en surface montrent l'apparition d'un signal anthropique tant pour la teneur en eau de l'atmosphère terrestre que pour le cycle de l'eau entre l'atmosphère, le sol et les océans.
Les auteurs ont tenté de déceler dans les enregistrements pour la période 1988-2006 du Special Sensor Microwave Imager (SSM/I), un détecteur placé à bord d'un satellite, une influence humaine sur les variations de la vapeur d'eau totale de l'atmosphère (W) au-dessus des océans. Ils ont tout d'abord étudié les tendances de W et noté une augmentation de 0,41 kg/m2 par décennie au cours de la période. Ils ont ensuite examiné les simulations de 22 modèles climatiques (tirés du Coupled Model Intercomparison Project - CMIP-3) pour déterminer si la variabilité observée de W était représentée de façon fiable par les simulations faites pour le XXe siècle avec les valeurs historiques de forçage (naturel et anthropique). Ils ont ainsi trouvé que la variation de W était une réponse à un mélange complexe de facteurs de variabilité climatique interne (du « bruit », p. ex., des événements El Niño) et de forçage externe. Autrement dit, la tendance observée ne peut être expliquée par la seule variabilité interne. Afin d'isoler et d'estimer les apports des divers facteurs externes et du « bruit », les auteurs ont réuni les résultats des 22 modèles et appliqué des méthodes formelles d'analyse de détection et d'attribution. Ils ont découvert que les tendances de la teneur en eau estimées à partir de TOUS les forçages (naturels et anthropiques) et des forçages ANTHRO (anthropiques seulement) étaient très semblables. Enfin, ils ont quantifié l'apport des divers facteurs aux variations simulées de la vapeur d'eau atmosphérique en effectuant des expériences de forçage unique à l'aide de deux modèles différents et ainsi trouvé que l'augmentation de la vapeur d'eau atmosphérique s'expliquait surtout par des hausses des GES d'origine humaine.

Stendel, M., I.A. Mogensen, J.H. Christensen, 2006. Influence of various forcings on global climate in historical times using a coupled atmosphere-ocean general circulation model. Climate Dynamics, 26, 1-15.
Afin de mieux simuler les climat des 500 dernières années, trois scientifiques danois intègrent plus de détails sur le forçage volcanique passé dans un modèle de circulation générale. Des événements comme la fin du minimum de Maunder (1675-1715) sont alors détectés et attribués aux effets combinés d'une baisse du rayonnement solaire et d'une augmentation de l'activité volcanique. Les conditions froides du minimum de Maunder font alors basculer l'oscillation nord-atlantique vers des conditions favorables à l'accumulation de glace dans l'Arctique, ce qui fait baisser encore plus les températures de l'hémisphère Nord.

Stott, P.A., R.T. Sutton et D.M. Smith, 2008. Detection and attribution of Atlantic salinity changes. GRL, Vol 35, L21702, doi: 10.1029/2008GL035874, 5 pp.
Le changement de la salinité dans le centre de l'océan Atlantique est attribuable à l'influence humaine tandis que la cause du changement de la salinité dans d'autres bassins océaniques demeure incertaine.
Une étude menée par des scientifiques britanniques a relevé des changements climatiques d'origine humaine dans les enregistrements de la salinité de l'océan Atlantique. En comparant les données d'observation aux simulations (du modèle HadCM3) des changements de la salinité de l'océan dans le cadre d'une analyse de détection optimale, les auteurs ont montré que les simulations devaient comprendre les changements anthropiques du climat pour reproduire les changements observés de la salinité. Le taux de salinité observé aux latitudes moyennes (entre 20 ºN et 50 ºN) s'est considérablement accru. Toutefois, la tendance à la dessalure des eaux de l'Atlantique sub-polaire, tel qu'observée en 2003, semble s'être renversée d'après les récentes observations, et ne présente donc aucun lien anthropique. Les changements dans cette région sont de l'ordre de la variabilité naturelle du système. On ne prévoit pas de changements perceptibles du taux de salinité dans d'autres bassins océaniques d'ici 2100.

Willett, K.M., N.P. Gillett, P.D. Jones et P.W. Thorne. 2007. Attribution of observed surface humidity changes to human influence (Les variations observées de l'humidité de surface sont attribuées à l'influence humaine). Nature Vol 449 October 11, doi:10.1038/nature06207.
Pour la première fois, les scientifiques ont attribué les augmentations de l'humidité atmosphérique à l'influence humaine. Ainsi s'ajoute un autre chapitre à la liste déjà longue des variables climatiques dont les modifications récentes sont liées à des causes anthropiques.
Les scientifiques ont utilisé un nouvel ensemble de données rectangulaires homogénéisées sur l'humidité de surface, ainsi qu'un modèle climatique global, afin d'examiner les causes de l'augmentation constante de l'humidité spécifique au cours des dernières décennies. De 1973 à 2002, l'humidité spécifique moyenne mondiale observée s'est accrue de 0,07g/kg par décennie. Les variations observées de l'humidité spécifique de surface sur ces trois décennies ont ensuite été comparées à des variations simulées de l'humidité avec le modèle climatique global HadCM3 forcé seulement par des facteurs anthropiques, ou seulement par des facteurs naturels. Les changements observés ont également été comparés à la somme des réactions anthropiques et naturelles (démarche rendue nécessaire par l'absence de résultats sur l'humidité spécifique de surface archivés et issus de simulations de forçages combinés). Les résultats démontrent que la tendance à la hausse observée de l'humidité spécifique mondiale moyenne à la surface est attribuable principalement au forçage anthropique. Les auteurs de l'étude concluent en outre que l'augmentation de l'humidité spécifique est attribuable à un climat en réchauffement dans des conditions d'humidité relative constante. L'humidité atmosphérique est une variable clé permettant de déterminer bon nombre des autres aspects du changement climatique qui revêtent une importance particulière pour l'homme, par exemple l'intensité maximale des précipitations, l'intensité maximale potentielle des cyclones tropicaux et le stress dû à la chaleur.

Zhang, X., F.W. Zwiers et P.A. Stott, 2006: Multimodel multisignal climate change detection at regional scale. J Climate, 19(17), 4294-4307.
Deux scientifiques d'Environnement Canada, Zhang et Zwiers, et un scientifique du Centre Hadley de Grande-Bretagne, Stott, ont clairement détecté le changement climatique anthropique à une échelle régionale au Canada, dans le sud de l'Europe et en Chine. À l'aide de quatre modèles du climat, les MCCG1 et MCCG2 du CCmaC, et les modèles HadCM2 et HadCM3 du Centre Hadley, cette étude a examiné les changements de la température au XXe siècle sur 9 régions : la planète, l'hémisphère Nord, l'Eurasie, l'Amérique du Nord, l'hémisphère Nord - terres seulement, la totalité de la bande comprise entre 30N et 70N, le sud du Canada, le sud de l'Europe et la Chine. Ils ont constaté que ce n'est que quand on y intègre les effets combinés des sulfates et des gaz à effet de serre anthropiques que les modèles reproduisent le mieux les tendances et distributions spatiales passées de la température pour toutes les régions considérées. L'utilisation de grandes régions et de passes d'ensemble des modèles réduisait l'incertitude de cette technique de détection.

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