Surveillance précise de la température stratosphérique inférieure avec l'unité de sonde par micro-ondes MSU : technique, validation et résultats 1979–1991

Les données du canal 4 de l'unité de sonde par micro-ondes (MSU) de la série TIROS-N des satellites NOAA sont intercalibrées pour fournir un enregistrement global continu des températures stratosphériques inférieures moyennes sur des couches profondes durant la période 1979–1991. Un enregistrement des anomalies de température sur 13 ans est moyenné dans le temps par périodes de cinq jours et par mois sur une grille de 2,5°. Les anomalies des points de grille mensuelles sont validées par dix années de données de radiosondage entre 1979 et 1988. La stabilité de calibration des mesures de chaque satellite est évaluée durant les périodes de chevauchement des satellites, les plus longues d'entre elles ne révélant aucun dérive instrumentale mesurable au niveau de 0,01°C par an. Les comparaisons entre les anomalies de NOAA-6 et NOAA-7 indiquent une précision des points de grille mensuels de 0,05°C dans les tropiques et d’environ 0,10°C dans les régions extratropicales, avec des rapports signal/bruit généralement supérieurs à 500, tandis que la précision mensuelle globale est de 0,01° à 0,02°C. Ces statistiques de précision et de stabilité sont bien meilleures que celles précédemment rapportées par d'autres chercheurs pour le canal 4 de la MSU. La précision des périodes de cinq jours est d'environ 0,10°C dans les tropiques et d’environ 0,25°C à haute latitude, avec des rapports signal/bruit généralement supérieurs à 250 dans les tropiques et les hautes latitudes, mais de 100 à 200 dans les latitudes intermédiaires. Les comparaisons de radiosondage avec les anomalies des points de grille mensuels présentent des corrélations allant de 0,90 dans les tropiques (lorsque la variabilité interannuelle est la plus faible) à des valeurs allant jusqu'à 0,99 dans les stations de haute latitude. L'erreur standard d'estimation correspondante est généralement autour de 0,3°C. Une différence significative dans les tendances décadales est observée entre les systèmes satellites et de radiosondage, avec un changement brusque de 0,217°C (sondes plus froides) par rapport aux mesures satellites. Les enquêtes sur les sources possibles de la divergence nous incitent à suspecter que la transition progressive de la calibration sur site des sondes avec des thermomètres vers une calibration en usine des sondes vers 1982 pourrait avoir provoqué un changement dans la calibration, bien que cette conclusion doive être considérée comme provisoire. Les plus grandes variations de température moyennes à l'échelle mondiale durant 1979–91 surviennent après les éruptions volcaniques d'El Chichón (1982) et de Pinatubo (1991). Ces événements de chaleur s'ajoutent à une tendance générale à la baisse des températures durant la période. Cette tendance au refroidissement a plutôt un caractère de fonction par étapes que linéaire, le changement de l'étape se produisant durant l'événement chaud d'El Chichón. Elle est la plus forte dans les régions polaires et les latitudes intermédiaires de l'hémisphère nord. Ces caractéristiques sont qualitativement cohérentes avec des ajustements radiatifs attendus en raison des représentations d'ozone observées.