Présentation
Caractéristiques
La ressource pédagogique proposée est principalement dédiée à l'apprentissage d'outils d'analyse statistique permettant d'appréhender la variabilité climatique au travers de diverses observations telles que la température, les précipitations, la concentration des gaz à effet de serre, etc. La connaissance de ces outils dans le domaine du climat est nécessaire à quiconque souhaite mener à bien un projet de modélisation, fournir des prévisions, ou prendre des décisions. Les objectifs de cette ressource sont multiples, il s'agit tout d'abord d'acquérir d'une part des connaissances de base du système climatique, et d'autre part, en statistique descriptive afin de permettre dans un second temps d'acquérir un savoir-faire méthodologique en analyse des données d'observation.
Ce savoir-faire doit permettre ainsi à l'apprenant d'interpréter des observations relatives à la variabilité climatique et de les mettre en relation avec les mécanismes géophysiques sous-jacents. L'acquisition de cette méthodologie nécessite de savoir décrire, visualiser et interpréter les observations liées au changement climatique afin d'acquérir une certaine autonomie dans le domaine. La ressource proposée comporte plusieurs modules composés d'animations numériques et visuelles qui facilitent la compréhension des notions introduites, ainsi que des travaux pratiques s'appuyant sur des cas concrets à réaliser par l'apprenant.
Le kit pédagogique proposé s'adresse à un large public, enseignants du secondaire, cadres et acteurs du développement durable ayant une formation scientifique de base (niveau L), mais aussi aux étudiants de Licence, de Master ou ingénieur. La ressource est structurée de façon à pouvoir être utilisé à plusieurs niveaux en fonction des connaissances de l'apprenant.
La première partie s'intéresse à la thématique « compréhension des mécanismes physico-chimiques » liés aux changements climatiques, notamment à l'effet de serre et au fonctionnement du système climatiques. Cette partie est auto consistante et le lecteur ayant déjà les connaissances requises dans ce domaine peut passer directement à la partie suivante.
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| figures extraites des cours « Changements Climatiques » du bloc thématique | ||
La deuxième partie aborde les outils statistiques, il convient cependant de noter que ces modules ne sont pas spécifiques à l'étude de climat et peuvent très bien être suivis par toute personne désirant se former en statistique dans des domaines aussi divers que les sciences du vivant, l'étude des populations, et de façon plus générale partout où l'on peut être confronté à la variabilité des observations. Les méthodes enseignées sont classiques, il s'agit de méthodes qui fondent le socle commun à toute analyse statistique de données quantitatives. Comme précédemment ces modules sont auto consistants et le lecteur qui possède déjà les connaissances en statistique peut aller directement à la partie suivante.
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| figures extraites des Etudes de Cas | ||
Le principal intérêt de la ressource pédagogique proposée réside dans la possibilité pour l'apprenant de mettre en oeuvre lui-même les méthodes enseignées. A cette fin, les derniers modules de la ressource sont constitués d'un certain nombre d'études de cas en relation avec le climat et font appels aux outils statistiques développés dans les modules précédents. Ils sont présentés sous forme de travaux pratiques à télécharger. Pour chaque étude de cas, une archive comprenant les sujets, les programmes (Matlab) et les fichiers de données est disponible. Une correction est également proposée pour chaque TP.
Finalités
A l'issue de cette formation, un apprenant sera capable :
- D'appréhender de manière simple, avec le moins de pré requis scientifique possible, mais avec rigueur, le fonctionnement du système terrestre climatique et l'effet de serre.
- De comprendre la variabilité des phénomènes naturels.
- De savoir identifier l'approche statistique adéquate pour analyser un phénomène naturel à partir des données.
- De mettre en oeuvre des techniques statistiques particulières.
Contenu
Le contenu de la ressource est résumé sur le diagramme ci-dessous. Il est composé de trois blocs principaux contenant chacun un certain nombre de modules. Les flèches symbolisent les dépendances entre les blocs ou les modules.
- Bloc thématique : Deux modules de cours (T1-T2) sont disponibles, chacun avec leur module d'évaluation. Ils concernent :
- T1 : L'équilibre radiatif de la Terre : effet de serre.
- T2 : Les mécanismes impliqués dans le changement climatique : le climat est un système complexe.
- Bloc Méthodologique : Cinq modules (M1-M5) qui concernent :
- M1 : Statistique unidimensionnelle : résumé numérique et graphique d'un jeu de données (caractéristiques de tendance centrale, caractéristiques de dispersion, caractéristique de position, histogramme, boîte à moustache, fonction de répartition).
- M2 : Statistique bidimensionnelle : relation entre deux variables (diagramme de dispersion, histogramme 2D, matrice de covariance, coefficient de corrélation linéaire.
- M3 : Ajustement linéaire aux moindres carrés.
- M4 : Statistique multidimensionnelle : matrices d'observations, matrice de dispersion, matrice de variance-covariance, matrice des corrélations, distance de Mahalanobis.
- M5 : L'Analyse en Composantes Principales (ACP).
- Bloc Etudes de cas : Cinq modules d'études de cas (E1-E5). Il est
nécessaire d'avoir suivi au préalable les modules du bloc thématique et
tout ou partie des modules du bloc méthodologique.
- E1 : Initiation à Matlab/Octave. Ce TP s'adresse à toute personne qui ne connaitrait pas ce langage. De nombreuses aides sont aussi disponibles sur Internet.
- E2 : Statistiques descriptives unidimensionnelles. Il s'agit d'utiliser des indicateurs élémentaires (moyenne, écart type, médiane, ...) sur des données simulées et réelles (Précipitations au Sénégal).
- E3 : Indicateurs bidimensionnels sur des données en relation avec l'environnement et l'effet de serre (température et CO2).
- E4 : Analyse en Composantes Principales (ACP) « saisonnière » et « interannuelle » des villes de Reykjavik, Alger et Dakar sur des variables climatiques liées à l'effet de serre.
- E5 : Analyse en Composantes Principales (ACP) de températures locales et effet de serre.