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Groupe de réflexion

La force persuasive du visuel sur fond de débat sur le réchauffement climatique

David Womack

 

Lorsque Roger Friedman sur la chaîne Fox News déclarait à propos du récent film d’Al Gore sur le réchauffement de la planète « Que vous soyez républicain ou démocrate, libéral ou conservateur, vous allez changer d’avis en une fraction de seconde », il ne faisait pas référence aux scènes où l’on voit Gore réfléchissant sur le sens de la vie au bord d’une paisible rivière ni même aux images de la fonte des glaciers ou des ours polaires nageant au beau milieu de l’océan à la recherche d’une banquise qui a disparu. Il faisait en fait référence à un graphique présenté dans le film qui compare la variation des températures aux niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère tout au long du dernier millénaire. C’est sur ce graphique que repose pour une large part l’adhésion des spectateurs au point de vue défendu dans « Une vérité qui dérange », point de vue selon lequel le réchauffement de la planète est causé par l’activité humaine. Sans surprise, ce graphique et les données qu’il représente ont fait l’objet d’une grande controverse. En fait, la fameuse « courbe en crosse de hockey », appelée ainsi en raison de sa forme caractéristique, est sans doute l’exemple le plus contesté de représentation graphique de l’information dans toute l’histoire de la science.

Figure 1 : le graphique d’origine issu du troisième rapport d’évaluation Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), illustrant la relation entre les températures et les niveaux de dioxyde de carbone au cours des mille dernières années.

Le graphique a été vivement critiqué. Les scientifiques à l’origine de ces données ont dû défendre les conclusions de leur rapport devant le Congrès américain. Un membre du congrès est même allé jusqu’à demander la vérification de leurs comptes bancaires pour y trouver la preuve d’une éventuelle corruption. Non seulement ces données ont été scrupuleusement examinées, mais leur représentation graphique a également été minutieusement vérifiée. Dans un article publié par le groupe de réflexion conservateur Heartland Institute, la diapositive du film de Gore est qualifiée de « summum de la manipulation de données ». Entre autres critiques, l’article insiste sur l’impossibilité d’affirmer si les températures plus chaudes précèdent ou suivent les hausses des niveaux de dioxyde de carbone et souligne que l’échelle sur l’axe vertical n’est pas clairement libellée. Rarement un exemple de représentation graphique n’a fait l’objet d’un pareil examen à tous les niveaux et par autant de sources.

Figure 2 : image de la diapositive incluse dans la présentation d’Al Gore.

Pourquoi un graphique a-t-il pu prendre autant d’importance ? Les rapports scientifiques sur le changement climatique se comptent en millions de pages. Pourtant, les organes de presse et les experts continuent de se focaliser sur cette courbe en forme de crosse de hockey. Nancy Duarte et Jill Martin de Duarte Design, la société qui collabore avec Al Gore depuis 2003 sur la création et l’optimisation des graphiques du film, s’est refusée à tout commentaire sur cette crosse de hockey, mais a bien voulu nous fournir quelques indices sur l’obsession générée par cette image. « Notre cerveau est formé d’un réseau de circuits qui traitent l’information d’abord d’un point de vue visuel, puis d’un point de vue verbal », explique Duarte. Lorsque l’on prépare des graphiques pour une présentation, « le but est de communiquer de manière instantanée, de manière à avoir le plus d’impact possible ». La réaction en une fraction de seconde dont parlait Roger Friedman dans son intervention. Les images et les graphiques permettent de communiquer de manière immédiate. Lorsqu’il a le choix entre des mots et des images, notre cerveau regarde d’abord les images. Une étude récente menée par National Science Foundation montre que les Américains sont sensibilisés au problème : plus de 90 % des adultes ont entendu parler du réchauffement climatique et la majorité d’entre eux considère qu’il s’agit d’un problème « grave ou très grave ». Ce chiffre est particulièrement impressionnant compte tenu du faible taux d’éducation scientifique : 50 % des adultes aux Etats-Unis ne connaissent pas la durée de l’orbite de la Terre autour du Soleil.

Selon Duarte Design, la recette à suivre pour obtenir une diapositive efficace tient à un dosage subtil des détails, qui doivent être suffisamment nombreux pour convaincre mais pas trop abondants pour éviter de brouiller le message. « En règle générale, il faut limiter les supports visuels et éliminer tout bruit de fond pour donner plus de force au message ». Si vous en faites trop, vous risquez de compromettre votre crédibilité.

Figure 3 : autre graphique montrant que les températures sont plus basses aujourd’hui qu’elles ne l’étaient au cours de la période médiévale chaude. Réalisé par John Daly.

Le graphique ci-dessus nous a été fourni par les sceptiques du réchauffement de la planète afin de démontrer qu’en réalité les températures ne sont pas en hausse. Comme il ne contient pas le niveau de détail de la courbe en crosse de hockey, il paraît moins crédible et moins « scientifique », indépendamment de l’exactitude des données sur lesquelles il repose. Le problème du réchauffement de la planète semble compliqué ; par conséquent, on s’attend à des représentations graphiques tout aussi compliquées. Comme l’a expliqué si justement le graphiste américain Edward Tufte, il faut se garder de supprimer trop de détails lors de la représentation graphique d’informations. Les graphistes doivent y réfléchir à deux fois avant de sacrifier la complexité au bénéfice de la clarté. Pour Martin, « les graphiques complexes mettent en corrélation de nombreux points de données de manière à véhiculer le message général sans sacrifier les nuances apportées par les détails ni simplifier à outrance le concept. Ils cherchent à atteindre un équilibre entre la thèse et les données d’une théorie et constituent ainsi un plaidoyer plus solide et plus intéressant ». Même si les opposants à la courbe en crosse de hockey ont présenté d’autres visuels, peu d’entre eux ont eu autant d’impact que l’original. Le graphique simplifié illustré ci-dessous, qui s’appuie sur les mêmes données, n’arriverait à convaincre que ceux qui pensent déjà que l’évolution climatique actuelle s’inscrit dans un cycle naturel.

Figure 4 : graphique simplifié montrant que les températures sont plus basses aujourd’hui qu’elles ne l’étaient au cours de la période médiévale chaude. Réalisé par Dr. David Wojick.

Changement climatique : nouvelles perspectives

La représentation visuelle de l’information n’est pas seulement utilisée pour communiquer avec le public. Elle fait également partie des principaux outils exploités par la communauté scientifique pour comprendre les tendances environnementales à l’échelle de la planète. Lorsque les valeurs mesurées sont nombreuses, il est parfois indispensable de recourir à un dessin pour en dégager une vision globale. Les visuels ainsi créés superposent des couleurs et des motifs sur l’image du globe que nous connaissons, créant ainsi une image à la fois étrange et familière. De nombreux systèmes environnementaux évoluent trop lentement ou contiennent un trop grand nombre de variables interdépendantes qui sont difficiles à appréhender sans l’aide d’outils de visualisation. « La visualisation scientifique des données de simulation permet de zoomer à l’envie, d’avancer ou de reculer dans le temps, ainsi que de transformer et de filtrer les données de manière arbitraire (par exemple, en faisant ressortir en vert clair les régions dans lesquelles la divergence d’un champ vectoriel dépasse un certain seuil) », explique Chris Henze.

Figure 5 : image du projet ECCO (Estimating the Climate and Circulation of the Ocean) de la NASA. Cliquez ici pour voir l’animation.

Chris Henze est responsable technique du groupe de visualisation de la division Advanced Supercomputing au sein du centre de recherche Ames de la NASA. Il travaille avec des scientifiques et des ingénieurs pour synthétiser dans une image ou une séquence d’images analysable en quelques minutes ce qui, dans certains cas, représente des années de collecte de données par des centaines ou des milliers d’instruments de mesure dispersés à travers le monde. Lorsque les tendances sont complexes, par exemple dans le cas du changement climatique, la capacité à compresser l’espace et le temps est essentielle. Cela se rapproche du type de compression qui se produit lorsque l’on essaie de représenter un millénaire d’informations sur les axes des abscisses et des ordonnées, comme dans le graphique de la courbe en forme de crosse de hockey. Ce qui différencie le mappage des données de la représentation visuelle de l’information, c’est que le premier conserve l’aspect des systèmes qu’il représente, tandis que la deuxième impose une relation spatiale qui n’existe pas dans la nature.

Sous la houlette du Dr. Robert Atlas du laboratoire de recherche sur l’atmosphère au centre Goddard Space Flight Center, les membres du groupe Finite Volume Circulation Modeling utilisent des visuels pour prédire l’arrivée des ouragans cinq jours à l’avance. L’équipe établit des prévisions d’une grande précision sur la zone de passage des ouragans (dans un rayon de 100 kilomètres) et son intensité. S’appuyant sur les données de simulation des ouragans Frances, Ivan et Jeanne, elle est capable d’émettre un bulletin d’alerte entre 3 et 5 jours à l’avance. Les prévisions à 5 jours de l’ouragan Ivan se sont révélées exactes en indiquant une intensité de catégorie 4 sur l’échelle de Saffir-Simpson, ce qui correspondait à l’arrivée d’un ouragan de catégorie 3 sur la côte du golfe en Alabama.

Figure 6 : image du projet fvGCM (Finite-volume General Circulation Model) de la NASA montrant une modélisation des nuages. Cliquez ici pour voir l’animation.

Cependant, même le visuel le plus sophistiqué peut se révéler inefficace. Comme l’a observé Edward Tufte dans son livre « Visual Explanations », la mise en parallèle de plusieurs images aide à « surveiller et analyser des processus à variables multiples. En permettant d’examiner rapidement et de manière simultanée un flux continu de valeurs mesurées différentes, des visuels multiples contribuent à dégager l’essentiel…». Le système de visualisation « hyperwall » utilisé à la NASA est constitué de 49 écrans plats (7 x 7), chacun étant contrôlé par son propre ordinateur à double-processeur équipé d’une carte graphique haut de gamme. Cet outil permet aux chercheurs d’afficher, d’analyser et d’étudier des séries de données de haute dimension en les représentant à partir de différents outils, perspectives et paramètres. L’affichage simultané des données sous différents formats réduit le risque d’aboutir à des hypothèses erronées inhérent à l’utilisation d’une seule méthode de visualisation. En cas de besoin, chacun des 49 ordinateurs peut aussi afficher, traiter et partager les données de sorte qu’une seule image s’affiche, répartie sur la totalité des écrans.

Figure 7 : image du projet ECCO montrant les différentes températures à la surface de l’océan et à une profondeur de 160 mètres.

L’une des principales préoccupations des experts qui étudient le changement climatique est qu’un afflux d’eau chaude dans les régions arctiques vienne perturber les courants océaniques qui contribuent à réguler la température à l’échelle de la planète. Une perturbation de ces courants pourrait accélérer la fonte des glaciers polaires, ce qui élèverait le niveau de la mer de manière considérable. « Un récent projet a consisté à visualiser différents champs physiques (température, salinité, force du vent, flux thermique, etc.) à des intervalles de 5 minutes à partir d’un modèle global simulant une année de la dynamique des océans. La très haute résolution spatiale et temporelle des visualisations permet actuellement aux scientifiques d’étudier dans le détail les mécanismes de formation des eaux subtropicales dans l’Atlantique Nord », explique Chris Henze. Voilà de quoi vous donner une idée du volume de données nécessaire pour modéliser de manière précise un système comme la dynamique des océans : pour ce projet, M. Henze a transféré 70 téraoctets de données sur les systèmes graphiques. C’est environ 3,5 fois le volume de texte contenu dans la bibliothèque du Congrès.

Mais attendez la suite. Toujours selon M. Henze, « les puces graphiques obéissent à la loi de Moore au cube, c’est-à-dire que leur capacité double tous les 6 mois. Ainsi, en 5 ans, leur capacité est multipliée par 1 000. Notre système le plus volumineux en 2001 était de 1,2 Tflops, aujourd’hui il s’élève à 62 Tflops. »

Quelles que soient les conclusions auxquelles peuvent aboutir les chercheurs de la NASA sur le réchauffement de la planète à partir des nouvelles technologies d’imagerie, d’autres scientifiques aboutiront inévitablement à des conclusions différentes. Les scientifiques s’opposent souvent ; ils s’appuient sur des données différentes pour défendre leur point de vue sur un sujet ou interprètent les mêmes données différemment, aboutissant à des conclusions opposées. On comprend la confusion que cela peut créer dans l’esprit du public, qui ignore comment faire la part des choses et qui croire en fin de compte. Sur un problème comme le réchauffement de la planète, qui nécessite la sensibilisation de millions de personnes non pas sur la base d’un phénomène observable mais de projections scientifiques, cette absence de consensus peut être catastrophique. Rien ne vous oblige à croire les scientifiques qui mettent en doute la réalité du changement climatique pour ne pas y remédier. Vous pouvez tout autant vous déclarer suffisamment désorienté pour vous satisfaire de la situation.

La représentation visuelle du consensus

Parce qu’il est toujours possible de trouver un scientifique prêt à contredire une théorie, on ne peut se contenter de savoir ce que pensent certains scientifiques. Il nous faut savoir ce que pense la majorité d’entre eux. Mais comment peut-on mesurer un consensus au sein de la communauté scientifique ? La méthode classique consiste à envoyer une étude d’opinion et à en publier les résultats. Cette méthode présente des inconvénients : elle peut prendre du temps ; les résultats peuvent être biaisés et varier en fonction du panel de scientifiques sondés ; enfin, même si vous savez ce que pense la plupart des scientifiques, vous ne connaissez pas forcément le fondement de leur pensée. Il n’y a aucun moyen de connaître les données sur lesquelles les experts fondent leurs affirmations.

Figure 8 : carte interactive basée sur l’étude d’articles publiés entre 1981 et 2003 sur le thème « extinction massive ». L’image montre les connexions entre les articles ainsi que l’importance de chaque article par rapport aux autres. Réalisé par Chaomei Chen.

Dr. Chaomei Chen, professeur à l’université de Drexel et rédacteur en chef de la revue Information Visualization, cherche à établir une cartographie de la science, tout du moins de la littérature scientifique, pour comprendre la pensée scientifique et son fondement. A partir d’articles publiés dans des revues dont le contenu est relu par des pairs, Dr. Chen a mis au point un logiciel qui établit une carte des relations entre les articles scientifiques et les sources qui y sont citées. Chaque article présente non seulement de nouvelles références, mais cite également des articles antérieurs traitant du même sujet ou d’un sujet approchant et que l’auteur juge importants ou pertinents.  Ces revues étant relues par des pairs, on peut en conclure que plusieurs chercheurs considèrent que l’article vaut la peine d’être publié. Le logiciel de Chen établit une carte des relations entre les articles qui traitent ce sujet ; ces relations apparaissent sous la forme de lignes de différentes couleurs. Par exemple, si un article sur le réchauffement de la planète cite un autre article sur les émissions de CO2, les deux articles s’affichent sous la forme de points reliés par une ligne verte. Plus un article est cité par d’autres articles, plus le point qui le représente est gros. Cela permet de voir au premier coup d’œil les articles les plus souvent cités. Sur cette carte interactive, vous pouvez cliquer sur un point et afficher une bibliographie à partir de laquelle vous pouvez consulter l’article.

Les articles sur des sujets connexes sont regroupés. Ainsi, vous pouvez constater que des centaines d’articles ont été écrits sur le réchauffement de la planète, mais que seuls quelques articles soutiennent la théorie d’un refroidissement de la Terre. « Ce système peut être considéré comme un bureau de vote », explique Chen. « Chaque citation est un bulletin de vote en faveur d’un article. Lorsque vous commencez à les regrouper, vous voyez se dégager un réseau et vous pouvez voir la contribution ou le bloc de connaissance le plus souvent cité, et par conséquent considéré comme le plus important. Ce réseau peut être comparé à une photographie de la position des communautés scientifiques sur un sujet particulier à un instant T, telle qu’elle est exprimée dans la littérature scientifique. »

Si vous comparez ces articles par rapport à une chronologie, vous pouvez commencer à observer une tendance de la progression de la science en général. Non seulement vous pouvez découvrir les domaines dans lesquels la communauté scientifique concentre son travail, ce que Chen qualifie de « front de recherche », mais vous pouvez également repérer les sujets délaissés. Selon les axes x et y sélectionnés par l’utilisateur, l’évolution de la science prend la forme d’un escalier, progressant de découvertes en découvertes, plutôt que d’une accumulation lente et régulière de connaissances, comme on pourrait l’imaginer. Parfois, la désaffection de la science pour un sujet s’explique par la mise à disposition de nouvelles informations ou des événements extérieurs. La puissance destructrice de l’ouragan Katrina, par exemple, a inspiré une multitude d’articles sur le rapport entre l’élévation des températures et les phénomènes naturels extrêmes. Ces articles peuvent faire référence à des études récentes sur les ouragans aussi bien qu’à un article écrit il y a plusieurs années, mais dont les conclusions retrouvent un intérêt à la lumière de l’événement.

Figure 9 : carte basée sur les articles publiés entre 2000 et 2006 relatifs au terme « changement climatique ». Réalisé par Chaomei Chen.

Une fois publiés, la plupart des articles tombent dans l’oubli suite à l’apparition d’autres recherches ou méthodologies. Quelques-uns, cependant, deviennent des références et sont cités en permanence. Ces articles sont identifiés dans le graphique ci-dessus par de longs fils vers le passé.

Ces visualisations nous montrent les sujets discutés par les scientifiques, mais pas nécessairement le contenu de ces discussions. Il n’est pas encore possible d’affirmer si la plupart des scientifiques pensent que le réchauffement de la planète est réel à la simple vue de ces images. Il faudrait pour cela cliquer sur les points pour accéder au contenu des principaux articles.  « On ne peut pas savoir si tous les scientifiques sont d’accord avec l’article qu’ils citent ; la chose dont nous sommes sûrs, c’est la valeur de cette article en tant que document de référence ou point de discussion », commente Chen.

Les nouvelles recherches actuellement menées par Chen visent à analyser les divergences d’opinions. L’objectif de Chen est de rechercher un moyen de représenter visuellement les points de vue des documents de recherche, par exemple quels sont les articles qui soutiennent la théorie de la responsabilité de l’homme dans le changement climatique et ceux qui démontrent que ce phénomène fait partie d’une évolution naturelle. « Vous serez en mesure de voir la sous-structure de l’ensemble du débat. En plus de connaître le nombre d’articles en faveur d’une théorie, vous pourrez consulter les éléments de preuve avancés par les opposants à cette thèse ». Les scientifiques sont des êtres méfiants. Ils ne clament pas haut et fort les conclusions de leurs recherches. Même après avoir lu un article dans son intégralité, il est parfois difficile de définir avec précision le point de vue défendu par le scientifique. Pour cette raison, Chen a décidé de travailler sur des sujets sur lesquels les gens ont une opinion tranchée. Son premier cas d’étude : le débat autour du succès de librairie « Da Vinci code » , à partir des commentaires postés sur Amazon.com.

Plusieurs raisons sont à l’origine de ce choix surprenant. Tout d’abord, le livre a déclenché des réactions inhabituellement polarisées : les 3 000 lecteurs qui ont envoyé leurs commentaires ont eu tendance soit à adorer le livre, soit à le détester, peu de lecteurs ayant une opinion mitigée. Par ailleurs, Amazon.com permet non seulement aux visiteurs de rédiger la critique d’un livre, mais aussi de noter le livre en attribuant un certain nombre d’étoiles. Cinq étoiles signifient qu’ils ont adoré le livre et 1 étoile signifie qu’ils l’ont détesté. Cette notation est importante car elle fournit la possibilité à Chen et à son équipe d’établir une corrélation entre les opinions exprimées dans le texte. Chen s’est attaché à relever les termes les plus souvent utilisés dans les descriptions des lecteurs ayant attribué une note de 1 ou 5 étoiles.

Figure 10 : une vue du bloc « l’art de Léonard de Vinci » et des blocs environnants dans les commentaires positifs. Réalisé par Chaomei Chen.

Cette recherche est importante car elle permet enfin à Chen non seulement de représenter visuellement les sujets des articles scientifiques, mais aussi d’indiquer si ces articles soutiennent ou réfutent une théorie. Nous pourrons ainsi comparer en un coup d’œil le nombre de scientifiques qui soutiennent une théorie particulière et accéder en un clic aux travaux de recherche sur lesquels ils se sont basés pour se forger leur opinion. Avec un peu de chance, ce logiciel permettra de mettre un terme de manière efficace aux débats visant à déterminer si la majorité des chercheurs soutiennent une théorie. Il sera ainsi plus difficile pour les adversaires des théories scientifiques de semer le doute dans l’opinion publique.

Des images et des histoires

Seules les techniques de représentation visuelle de l’information permettent de communiquer clairement sur le sujet complexe du réchauffement de la planète. Elles sont en effet capables de véhiculer des messages de manière immédiate et avec force, en évitant les écueils d’une simplification excessive. Non seulement ces techniques aident les scientifiques et les hommes politiques à communiquer avec le public, mais elles constituent également des outils essentiels pour les chercheurs, et pour l’étude scientifique elle-même. Même le cinéma ne peut rivaliser avec la puissance de ces visuels. « Je me suis dit, un film sur un diaporama ? Une conférence filmée ? Je ne comprends pas. Puis j’ai vu son diaporama. L’information véhiculée est si forte que nous avons souhaité la partager avec le public en lui offrant un fauteuil d’orchestre », commente Davis Guggenheim, réalisateur du documentaire « Une vérité qui dérange ».

Ce documentaire est le premier film grand public à donner autant d’importance à une présentation en public pour communiquer sur un sujet complexe ; et ce ne sera sûrement pas le dernier. Les présentations qui combinent visuels et commentaires sont en train de devenir le mode de présentation privilégié des entreprises, des universitaires et de l’armée. Après tout, c’est toujours plus captivant que de lire un rapport rébarbatif et le public peut réagir immédiatement. Plus les technologies rendant possibles les transmissions simultanées et les interactions en temps réel gagneront en sophistication, plus les présentations en public auront du succès.

Les graphistes intéressés par la représentation visuelle de l’information doivent garder à l’esprit le contexte dans lequel les images seront présentées. Al Gore ne se contente pas de présenter sommairement la courbe en forme de crosse de hockey ; il introduit la diapositive avec soin et habilité. « La meilleure manière de raconter une histoire est de la faire évoluer dans le temps. Une transformation doit s’opérer à un moment ou à un autre », explique Nancy Duarte. Le moment fort du film « Une vérité qui dérange » est sans aucun doute l’image de Gore qui monte dans une nacelle électrique pour suivre la courbe d’évolution de la tendance en dehors du graphique. La scène est un peu théâtrale. Montré par le graphique et commenté oralement, le message est dramatisé. Il s’agit d’un moment fort dans l’histoire qui nous est racontée par Al Gore. Après tout, il est difficile de savoir avec certitude si l’élévation des niveaux de CO2 va se poursuivre au rythme décrit sur le graphique (ou, en l’occurrence, en dehors du graphique) et, le cas échéant, si les températures vont augmenter parallèlement. Pourtant, grâce au pouvoir du graphique détaillé qui accompagne ces prévisions et à l’effet théâtral de la performance de Gore, le public est transporté du passé vers l’avenir. La transformation est complète : les données prennent vie pour tirer la sonnette d’alarme.

Que faire maintenant

Pour plus d’informations, consultez les ressources suivantes :

• Site Web sur le film « Une vérité qui dérange » : www.climatecrisis.net*
• Division NAS (NASA Advanced Supercomputing) : www.nas.nasa.gov/Resources/Visualization/visualization.html*
• IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) : www.ipcc.ch/*
• Duarte Design : www.duarte.com/*
• « Politics Plays Climate Hockey », BBC : http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4693855.stm*
• Page d’accueil de Chaomei Chen : www.pages.drexel.edu/~cc345/*
• Climatechangedebate.org*
• Still Waiting for Greenhouse: A Lukewarm view of Global Warming : www.john-daly.com/*

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