Nuages et climat : un mystère qui reste à éclaircir

Le 04 novembre 2011 par Sabine Casalonga
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L’effet sur le climat des nuages et des aérosols anthropiques est encore mal compris et constitue la plus grande incertitude dans les scénarios de réchauffement. Des nouveaux travaux présentés lors du congrès du WCRP à Denver apportent de nouvelles données et parfois aussi plus d’incertitudes. Les chercheurs prônent la poursuite de la recherche et le développement de nouveaux outils d’observation et de modèles.

«Les incertitudes liées à l’effet des aérosols et des nuages sur le climat sont encore plus grandes que ce que nous pensions. Et cette plus forte incertitude se répercute sur les effets des gaz à effet de serre (GES) et les scénarios de réchauffement global», explique Daniel Rosenfeld, professeur à l’Institut des sciences de la Terre de l’université hébraïque de Jérusalem (Israël).
 
Jusqu’à présent, les scientifiques considéraient que le principal effet des aérosols sur le climat était lié à l’effet albédo des nuages de basse altitude. Les aérosols émis par les activités humaines (suie, poussières, souffre, composés organiques volatils…) rendent les nuages plus réflectifs, c’est-à-dire qu’ils renvoient plus de rayons solaires vers l’espace, contribuant ainsi à un refroidissement de la Terre. Ce forçage négatif a été quantifié comme équivalent à un tiers du réchauffement lié aux GES dans le 4e rapport du Giec[1], mais les incertitudes associées restent fortes. Les nuages demeurent la plus grande source de variabilité dans les modèles de prédiction climatiques. «Certains types de nuages comme les cirrus ne sont pas bien représentés dans les modèles alors qu’ils exercent un effet rétroactif positif inverse de celui de l’albédo», indique Steven Sherwood, professeur à l’université de New South Wales à Sidney (Australie) et co-auteur d’un article de synthèse sur les nuages présenté au congrès du Programme mondial de recherche sur le climat (WCRP) à Denver fin octobre.
 
Lors du congrès, Daniel Rosenfeld a présenté une synthèse de récents travaux qui remettraient en cause la primauté de l’effet albédo. Plusieurs études ont montré que les émissions des navires étaient à l’origine d’une modification de la couverture nuageuse au dessus de l’océan qui augmenterait la quantité d’énergie solaire réfléchie. Si l’on extrapole cet effet à l’ensemble des aérosols émis par l’homme, «on réalise que cet effet est très important même s’il n’est pas encore possible de le quantifier», ajoute le chercheur israélien. Des études antérieures ont suggéré que l’effet lié à l’extension de la couverture nuageuse pourrait être 4 fois plus important que celui de l’albédo. Or, si l’on intègre cet effet dans les modèles climatiques, le climat aurait dû refroidir depuis un siècle... Puisque la hausse des températures ne fait plus de doute, cela signifie qu’un autre phénomène le contrebalancerait. Daniel Rosenfeld propose une hypothèse liée à l’effet des aérosols sur les nuages de haute altitude. En retardant les précipitations, les aérosols induiraient une élévation du nuage à plus de 4 kilomètres d’altitude. Plus froid, le nuage renverrait moins de chaleur vers l’espace ce qui induirait un réchauffement de la planète. S’ils étaient intégrés dans le prochain rapport du Giec, ces deux effets opposés, associés à des incertitudes élevées, risquent d’accroître l’incertitude liée à l’effet des nuages. «Nous devons poursuivre nos recherches afin de mieux comprendre ces processus et les quantifier à l’échelle globale», souligne le professeur. Un projet d’observation ad hoc par satellite en partenariat avec la Nasa, l’université du Michigan et l’agence spatiale allemande a été proposé.
 
Sandrine Bony, chercheure au Laboratoire de météorologie dynamique à Paris et co-présidente du groupe de travail du WCRP sur les modèles couplés (WGCM), se montre plus prudente: «De très nombreux facteurs participent à la formation des nuages et le rôle des aérosols n’est peut-être que de deuxième ordre à grande échelle». La co-auteure du 4e rapport d’évaluation du Giec indique que la connaissance des mécanismes physiques liés aux rétroactions des nuages devrait progresser. «Dans le cadre du projet CMIP-5 (Coupled Model Intercomparison), un modèle va estimer la réponse des nuages au CO2 indépendamment de la température de l’océan. D’un problème extrêmement complexe, nous en créons un plus simple en le décomposant en plusieurs hypothèses.» Les simulateurs de satellites vont également permettre de comparer les nuages observés par des instruments de détection aux simulations des modèles, ce qui n’était pas possible jusqu’à présent. «Notre capacité à évaluer le climat à long terme dépend de notre compréhension physique du système climatique et pas seulement de la multiplication des modèles complexes», estime Sandrine Bony. L’ensemble de ces résultats seront évalués dans le 5e rapport du Giec attendu en 2013. Celui-ci présentera pour la première fois un chapitre dédié aux nuages et aux aérosols.
 
 


[1] Giec: Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat


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