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Vers une hausse plausible de 4 °C pour la fin du siècle

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Une augmentation de la température globale comprise entre 3 et 5 °C serait plausible pour l'horizon 2100. Une étude rapporte que les modèles les plus optimistes seraient ceux simulant le moins bien les mécanismes de formation des nuages. Certains modèles prennent en compte uniquement la convection profonde, modifiant alors complètement la réponse de l'atmosphère au doublement des émissions de CO2 dans l'atmosphère.

Suivant sa forme et son altitude, le nuage peut réchauffer ou refroidir l’atmosphère. Le mécanisme de formation de la couverture nuageuse est l’une des plus grandes incertitudes en prévision climatique. © cremona daniel, Flickr, cc by 2.0

Dans son cinquième rapport, le Giec revoyait à la baisse les prévisions d'augmentation de la température globale de l'air. Avec le scénario le plus optimiste, la température grimperait de 0,3 à 0,7 °C à l'horizon 2100. Pour les autres, la tendance est plutôt autour d'une hausse de 1,5 °C. La robustesse des modèles climatiques évolue à mesure que la technologie avance et que les connaissances s'améliorent. Mais le débat sur les prévisions climatiques à venir pour ce siècle reste houleux, et voilà de quoi l'attiser. Une nouvelle étude rapporte qu'avec une meilleure évaluation des changements dans la formation des nuages, les modèles simulent une hausse de la température variant plutôt entre 3 et 5°C.

L'étude se concentre sur l'une des plus grandes incertitudes climatiques actuelles : la formation et le rôle des nuages sur l'élévation de la température atmosphérique. Le problème est complexe, car suivant son altitude et son albédo, le nuage peut avoir un effet de réchauffement ou de refroidissement dans l'atmosphère. Les nuages hauts, comme les cirrus par exemple, ont un pouvoir réchauffant important, pouvant aller jusqu'à près de 100 W/m2. Ils sont fins, leur faible albédo laisse donc le rayonnement solaire pénétrer et réchauffer la basse atmosphère. À contrario, des nuages bas ont souvent un fort albédo et une importante émissivité infrarouge, renvoyant donc beaucoup de rayonnement vers l'espace.

Les cirrus ont leur base entre sept et dix kilomètres d'altitude. Ils ont un aspect fibreux et leurs précipitations n’atteignent jamais le sol. © Eryn Blaire, Wikipédia, GNU 1.2

Une hausse de la température d’au moins 3 °C pour 2100

La capacité des modèles climatiques à simuler les mécanismes de formation des nuages, liés aux échanges de vapeur d'eau, est très variable. Dans l'étude, menée par une équipe de l'University of New South Wales (Australie), les climatologues montrent que certains modèles ne reproduisent pas correctement les processus. C'est le cas pour les modèles qui simulent une faible réponse de l'atmosphère à un doublement de la concentration de CO2 (par rapport à l'ère préindustrielle). « Lorsque les processus sont corrects dans les modèles climatiques la sensibilité climatique est beaucoup plus élevée », précise Steven Sherwood, principal auteur de l'étude, dont les résultats sont publiés dans la revue Nature.

Jusqu'à présent, la sensibilité de la température globale à un doublement du dioxyde de carbone dans l'atmosphère variait de 1,5 °C à 5 °C pour 2100. Mais dans cette étude, l'équipe écarte toutes les estimations les plus optimistes, et conclut que la hausse de la température moyenne sera plutôt comprise entre 3 et 5 °C si la concentration de CO2 atmosphérique doublait par rapport à la période préindustrielle. L'ascension de la vapeur d’eau vers les plus hautes couches atmosphériques serait mal représentée dans les modèles simulant une faible augmentation de la température.

Une représentation erronée de la formation des nuages

La vapeur d'eau émise à la surface de la Terre est prise dans les courants ascendants atmosphériques. Elle peut monter jusqu'à 15 km d'altitude, se condenser et former de gros nuages convectifs. Mais elle peut aussi quitter le flux ascendant à seulement quelques kilomètres d'altitude et ne pas former de nuages de pluie. Dans la zone de convergence intertropicale, lorsque la vapeur d'eau ne grimpe pas jusqu'à 15 km de haut, elle diminue la couverture nuageuse totale, n'étant plus disponible pour alimenter les nuages convectifs à 15 km. Certains modèles numériques climatiques auraient tendance à ne simuler que le processus de convection profonde, faussant alors la sensibilité de la température globale.

Lorsque seuls les mécanismes de convection profonde sont simulés, plus de nuages sont formés, et la planète reçoit alors moins de rayonnement solaire. Le climat mondial devient moins sensible à l'augmentation du dioxyde de carbone. Or les observations montrent clairement que ce n'est pas le cas dans le monde réel.

En se basant sur les conditions climatiques actuelles, l'équipe a corrigé les modèles climatiques de façon à ce qu'ils simulent mieux l'ascension de la vapeur d'eau dans l'atmosphère. Les simulations forment moins de nuages en haute troposphère, et tous les modèles montrent une nette augmentation de température pour l'horizon 2100, où la tendance est majoritairement vers une croissance de 4°C. « Les climatosceptiques aiment critiquer les modèles climatiques, et nous sommes les premiers à admettre qu'ils ne sont pas parfaits, mais ce que nous constatons, c'est que les erreurs sont commises par les modèles qui prédisent un réchauffement moindre, et non ceux qui prédisent un trop fort réchauffement », conclut Steven Sherwood.

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