Modeling regional impacts of climate teleconnections using functional data analysis.

Bonner, S.J., Newlands, N.K., et Heckman, N.E. (2014). « Modeling regional impacts of climate teleconnections using functional data analysis. », Environmental and Ecological Statistics, 21(1), p. 1-26. doi : 10.1007/s10651-013-0241-8  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les téléconnexions sont des changements quasi‑périodiques de la circulation atmosphérique qui oscillent durant de longues périodes et qui ont des incidences climatiques dans de grandes régions. Ces phénomènes sont souvent liés aux variations à long terme des conditions météorologiques extrêmes et expliquent les différences régionales relatives à la vulnérabilité face au climat. Nous appliquons des méthodes d’analyse fonctionnelle des données pour examiner les incidences régionales des téléconnexions sur le climat en Colombie‑Britannique (Canada), entre 1951 et 2000. Nous mettons l’accent sur la température moyenne mensuelle en tant que facteur déterminant global de la croissance d’une plante cultivée et appliquons l’analyse fonctionnelle en composantes principales à l’étude des incidences variables de quatre principaux indices de téléconnexion affectant l’hémisphère nord (l’indice d’oscillation australe, la téléconnexion Pacifique‑Amérique du Nord, l’oscillation décennale du Pacifique et l’indice d’oscillation nord‑américaine). Deux des questions que nous examinons sont les suivantes : les répercussions des téléconnexions ne peuvent être observées directement, et les données à petite échelle nécessaires à l’étude des variations régionales proviennent de différentes sources et de registres très variés. Nous avons d’abord adapté la régression par splines de type plaque mince aux données brutes pour construire des séries complètes de pseudo‑données à des points de grille fixes. Nous avons adapté ensuite les modèles de régression intégrant les splines pénalisés de type bayésien aux pseudo‑données pour estimer les répercussions des quatre téléconnexions dans le temps. Finalement, l’analyse fonctionnelle en composantes principales a été appliquée à l’étude des variations régionales de ces répercussions. Notre analyse montre de fortes variations de la température moyenne associées à la téléconnexion Pacifique‑Amérique du Nord. Les profils spatiaux qui en résultent révèlent aussi des zones où la variabilité de la température a augmenté et des zones où la variabilité de la température a diminué et qui peuvent présenter un plus grand risque associé au climat ou convenir à l’expansion de l’agriculture. Mots clés : agriculture, variabilité du climat, analyse fonctionnelle des données, analyse fonctionnelle en composantes principales, téléconnexions.

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