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Dossier : les rétroactions, clé du réchauffement

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Découvrez le dossier Climat : les rétroactions, question clé de la sensibilité climatique. La variation de température face à l'augmentation des gaz à effet de serre dépend des nombreuses rétroactions du système climatique : vapeur d'eau, dioxyde de carbone...

Climat : les rétroactions, positives et négatives, sont la question clé du réchauffement. © Yves Fouquart

 

L'augmentation de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre (GES), les variations de l'insolation, les variations de la concentration en aérosols naturels ou anthropiques sont autant de forçages auxquels le système climatique est soumis. Sa réponse à ces forçages, c'est-à-dire la variation de température correspondante, dépend des nombreuses rétroactions du système.

 

Le cycle du carbone est un phénomène naturel. Si l'augmentation de la concentration atmosphérique en CO2 est la cause du principal forçage anthropique, toute variation du climat qui entraînerait une diminution de cette concentration serait clairement une rétroaction négative, inversement toute variation qui en provoquerait une augmentation serait une rétroaction positive.

 

Actuellement, l'océan absorbe environ un tiers des émissions anthropiques. Il fait donc un effort important, bien qu'insuffisant. Cette absorption est due à la mise en équilibre des pressions partielles de CO2 dans l'atmosphère et dans la couche superficielle. Ce n'est pas une rétroaction, c'est une conséquence directe du changement de composition de l'atmosphère.

 

Actuellement, les surfaces terrestres absorbent une part des émissions anthropogéniques équivalente à celle absorbée par les océans. Contrairement au cas des océans, il s'agit bien ici d'une rétroaction négative. Voyons comment se comportent la biomasse et les pergélisols face au changement climatique.

 

L'effet de serre de la vapeur d'eau est le plus important de tous les gaz présents dans l'atmosphère. On peut donc penser que l'augmentation de la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère en augmente l'effet de serre. Mais la rétroaction de la vapeur d'eau est-elle positive ou négative ? Quels sont ses mécanismes ?

 

La température globale a augmenté d'environ 0,8 °C depuis un siècle. Détecte-t-on une augmentation correspondante de la concentration en vapeur d'eau ? Comment peut-on mesurer cette concentration ?

 

Récemment, Solomon et al. ont publié dans Science un papier qui a fait quelque bruit. Selon ces auteurs, la vapeur d'eau dans la stratosphère a diminué d'environ 10 % depuis l'an 2000 et cela a probablement contribué à ralentir le réchauffement à la surface de près de 25 % sur la dernière décennie. La tentation est grande, évidemment, d'y voir une rétroaction négative très significative. À ce stade, ce serait une erreur.

 

L'augmentation de la concentration en GES est une contrainte positive qui tend à réchauffer la Planète puisque celle-ci est mieux isolée et perd moins de chaleur. En conséquence, si rien d'autre ne change, la température à la surface de la Planète ne peut qu'augmenter. Pour qu'il en soit autrement, il faudrait que la Terre soit équipée d'un thermostat qui maintienne sa température constante ou l'empêche de trop varier.

 

Depuis les années 1990, R. Lindzen maintient que la rétroaction de la vapeur d'eau est très fortement surestimée et qu'elle pourrait même être négative. Sur ce point, les modèles pourraient être en défaut : la convection est très difficile à représenter parce qu'il s'agit de mécanismes mal connus qui se déroulent à une échelle très inférieure à l'échelle de la maille des modèles. Il touche donc un point sensible. Comment la vapeur d'eau pourrait-elle provoquer une rétroaction négative ?

 

Poursuivant l'idée présentée dans la page précédente, R. Lindzen a aussi avancé une autre hypothèse, celle d'une modulation de la couverture nuageuse haute résultant encore dans une rétroaction négative.

 

Une rétroaction négative dont on ne parle pas et que les modèles simulent pourtant tous, c'est celle du gradient vertical de température (« lapse rate »). Le soulèvement de l'air produit une détente adiabatique et un refroidissement.

 

Que peut-on conclure des modèles et études sur les rétroactions ? Le réchauffement se poursuivra-t-il ? Voici ce que l'on peut en dire, à l'heure actuelle.

 

Pour aller plus loin sur le sujet des rétroactions et du réchauffement, consultez la bibliographie renseignée par l'auteur.

 

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