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La stratosphère impacte fortement le climat terrestre

La stratosphère réagit à l’augmentation de la température de l’air à la surface de la Terre. Elle augmente sa quantité de vapeur d’eau, puissant gaz à effet de serre, et contribue donc à l’amplification du réchauffement du climat terrestre.

Si les aurores polaires sont observées depuis la nuit des temps, il semble que les nuages noctulescents soient apparus à la fin du XIXe siècle. On peut s'attendre à en voir de plus en plus, si la vapeur d'eau stratosphérique continue d'augmenter. © Capture d'écran, Maciej Winiarczyk, YouTube Si les aurores polaires sont observées depuis la nuit des temps, il semble que les nuages noctulescents soient apparus à la fin du XIXe siècle. On peut s'attendre à en voir de plus en plus, si la vapeur d'eau stratosphérique continue d'augmenter. © Capture d'écran, Maciej Winiarczyk, YouTube

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Une concentration doublée de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmenterait, à elle seule, la température mondiale moyenne de 1,2 °C. Or, le climat est une science dynamique. L’océan, les surfaces continentales et les différentes couches de l’atmosphère répondent à cette modification, et mettent en place des rétroactions qui, in fine, feraient grimper la température moyenne mondiale de 2 à 4,5 °C. La rétroaction du climat à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre est bien connue, mais des incertitudes persistent sur la réponse des nuages aux aérosols, par exemple.

Un modèle de prévision climatique tente de simuler le plus précisément possible toutes ces rétroactions, qui régissent l’évolution du climat. Une équipe de recherche américaine a étudié en détail l’une d'elles, longtemps ignorée par la communauté : elle fait intervenir la stratosphère, qui répondrait à l’augmentation de la température de l’air à la surface terrestre en augmentant sa quantité de vapeur d’eau.

 
Un résumé en image de l'étude réalisée par l'équipe d'Andrew Dessler. © dessler2, YouTube

La vapeur d’eau étant un puissant gaz à effet de serre, ce mécanisme contribue à l’augmentation de la température de l’air. Cette rétroaction positive, dont l’influence est chiffrée à 0,3 W/(m2.K) par les chercheurs, est détaillée dans la revue Pnas.

Une rétroaction responsable d'au moins 5 % du réchauffement total

Ce processus est déjà connu des climatologues, et bon nombre de modèles climatiques l’incluent dans leurs paramètres. Toutefois, les simulations ne sont pas égales devant cette boucle de rétroaction. En effet, dans certains modèles, la vapeur d’eau stratosphérique n’a aucune influence sur le climat terrestre. D’après Andrew Dessler, principal auteur de l’article, il faut impérativement que tous simulent de façon adéquate le rôle de la stratosphère sur la variation de température à la surface de la Terre. Il explique même qu’une meilleure compréhension du phénomène aiderait à expliquer en partie l'écart entre les prévisions climatiques des différents modèles.

Les variations de la vapeur d’eau ont été évaluées à partir des mesures effectuées par l’Aura Microwave Limb Sounder de la Nasa. Les données montrent qu’un tiers de cette réponse est liée à l’augmentation de la vapeur d’eau entrant dans la stratosphère depuis la tropopause tropicale. Pour le reste, la vapeur d’eau pénètre depuis diverses zones de la tropopause extratropicale.

S’il n’est pas surprenant que ce processus soit en cours, l’équipe est en revanche surprise par l’importance de son impact. D’après cette étude, la formation de la vapeur d’eau stratosphérique, en réponse à l’augmentation de la température à la surface terrestre, serait responsable de 5 à 10 % du réchauffement total résultant de l’augmentation d’émission de CO2. Les scientifiques sont formels, pour une meilleure prévision climatique, la rétroaction de la stratosphère est à prendre en compte et nécessite des analyses plus précises.


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