L’équilibre énergétique de la Terre semble rompu depuis quelques décennies. Et des chercheurs de l’université de Princeton (États-Unis) apportent aujourd’hui une nouvelle preuve de la responsabilité des activités humaines en la matière. © Vadimsadovski, Adobe Stock
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Vu de l'espace, le déséquilibre énergétique de la Terre s’aggrave

ActualitéClassé sous :Réchauffement climatique , gaz à effet de serre , aérosols

Certains pensent encore que le réchauffement climatique que nous vivons est le résultat de quelques fluctuations naturelles. Mais de nouveaux travaux montrent aujourd'hui que ce sont bien nos émissions de gaz à effet de serre (GES) qui font pencher la balance énergétique de la Terre.

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La machine Terre est a priori bien huilée. Elle reçoit de l'énergie, la lumière du Soleil. Et pour rester dans un certain équilibre, elle en réfléchit aussi. À travers ses nuages, ses océans, ses calottes glaciaires et même ses terres. Mais depuis quelques décennies, le mécanisme semble grippé. La lumière continue de nous affluer du Soleil, mais la Terre n'en renvoie plus autant vers l'espace. La balance de son équilibre énergétique penche dangereusement. Les températures grimpent. Le niveau de la mer monte. Les ouragans se déchaînent.

Pour les climatologues, c'est le résultat de nos émissions de dioxyde de carbone (CO2). Mais certains doutent encore. Invoquant des variations naturelles. Voire un simple « bruit climatique » brouillant des enregistrements réalisés sur un temps trop court.

Nos émissions de gaz à effet de serre en cause

Des chercheurs de l’université de Princeton (États-Unis) apportent pourtant aujourd'hui une nouvelle preuve de l'influence humaine en la matière. Des observations satellites réalisées entre 2001 et 2020 montrent que le déséquilibre énergétique de la Terre s'aggrave. Et les modèles climatiques qu'ils ont pu appliquer à ces valeurs, qu'il y a moins de 1 % de probabilité pour que cette tendance puisse s'expliquer par des variations naturelles du système climatique.

« Depuis qu'il y a plus de gaz à effet de serre (GES) dans notre atmosphère, la Terre piège plus de chaleur sous forme de rayonnement infrarouge. Mais elle en émet aussi plus vers l'espace. Cela s'équilibre. En revanche, il apparait qu'alors que nous recevons toujours la même quantité d'énergie du Soleil, une plus forte concentration en GES dans l'atmosphère a pour effet notamment de modifier la couverture nuageuse et de faire fondre la banquise. Notre Terre devient moins réfléchissante, explique Shy Priyam Raghuraman dans un communiqué de l’université de PrincetonNous sommes responsables de tout cela. Il est donc de notre devoir de mettre en œuvre une action politique et sociétale significative pour réduire nos émissions de GES ».

Pour en savoir plus

« Ce calcul nous apporte une preuve directe que les activités humaines modifient le budget énergétique de la Terre »

Sans relâche, la Terre tente d'accorder le flux d'énergie qu'elle reçoit du Soleil avec le flux d'énergie qu'elle renvoie vers l'espace. Elle recherche l'équilibre de son budget énergétique. Déjà, les modèles suggéraient que les activités humaines agissent comme des perturbations de ce système. Aujourd'hui, les chercheurs annoncent qu'ils sont enfin parvenus à observer directement à quel point nos activités peuvent faire pencher la balance du côté d'un réchauffement climatique.

Article de Nathalie Mayer paru le 29/03/2021

Un modèle établi par les chercheurs montre comment les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone (CO2) fluctuent dans l’atmosphère terrestre tout au long de l’année. Ici, un pic dans l’hémisphère nord à la fin de l’hiver 2006. Les concentrations les plus élevées apparaissent en rouge. © Scientific Visualization Studio, Nasa

Si la Terre se réchauffe actuellement, c'est parce que les activités humaines ont introduit un déséquilibre dans le système climatique. Par forçage radiatif. C'est du moins ce que nous expliquent les scientifiques. Depuis plusieurs années maintenant, ce phénomène apparaissait dans leurs modèles. Aujourd'hui, ils sont enfin parvenus à l'observer directement.

Pour mieux comprendre, rappelons que la lumière que notre planète reçoit du Soleil est en partie réfléchie par la surface ou même par l'atmosphère et renvoyée ainsi vers l'espace. Le reste participe à chauffer la Terre. Il est ensuite réémis à son tour en direction de l'espace. Mais une partie est réabsorbée dans l'atmosphère par les nuages et les fameux gaz à effet de serre. Puis renvoyée vers la surface pour la réchauffer un peu plus.

Connaissant ce mécanisme, les chercheurs ont avancé qu'ajouter des gaz à effet de serre ou supprimer des aérosols -- qui reflètent la lumière en provenance du Soleil -- forcerait la Terre à absorber plus d'énergie, plus de chaleur. « Pour la première fois, nous avons calculé le forçage radiatif total de la Terre à partir d'observations réalisées dans le monde entier, tenant compte des effets des aérosols et des gaz à effet de serre, explique Ryan Kramer, chercheur au GSFC, le Goddard Space Flight Center (États-Unis), dans un communiqué de la NasaCe calcul nous apporte une preuve directe que les activités humaines modifient le budget énergétique de la Terre ».

Les instruments du projet Ceres (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) de la Nasa surveillent le bilan énergétique de la Terre. Cette image montre comment la différence entre l’énergie à ondes courtes entrante et réfléchie — l’énergie solaire absorbée — peut être comparée au rayonnement à ondes longues émis pour déterminer le changement net d’énergie de la Terre. © Scientific Visualization Studio, Nasa

La part des activités humaines dans le forçage

En 1997, des instruments du projet Ceres (Clouds and Earth's Radiant Energy System) ont été embarqués à bord de satellites. Depuis, ils mesurent à la fois la quantité d'énergie qui pénètre le système Terre et celle qui en ressort. Ces données ont fait apparaître le déséquilibre énergétique de notre planète.

Mais pour déterminer réellement quel est le rôle des activités humaines dans tout ça, les chercheurs de la Nasa ont eu une idée. Ils ont d'abord calculé avec précision et s'appuyant sur les mesures appropriées, le déséquilibre causé par toutes les fluctuations naturelles connues -- concernant la vapeur d'eau, gaz à effet de serre qui peut être « naturel », par exemple, ils ont ainsi compté sur les mesures de l'instrument Airs (Atmospheric Infrared Sounder) embarqué à bord du satellite Aqua (Nasa). Une fois ce chiffre établi, ils l'ont soustrait à la valeur totale donnée par Ceres. Le restant correspondant au forçage anthropique.

De leurs calculs, les chercheurs concluent que les activités humaines ont été à l'origine d'une hausse du forçage radiatif d'environ 0,5 W/m2 entre 2003 et 2018. Une hausse essentiellement attribuée aux émissions de gaz à effet de serre. Les aérosols semblent avoir un impact plus faible.

La méthode employée par les chercheurs de la Nasa pourrait à l'avenir permettre un suivi presque en temps réel -- avec un décalage de quatre ans seulement, assurent les chercheurs -- du forçage radiatif et de sa part anthropique. Une manière de tracer la façon dont nos émissions affectent le climat, mais aussi d'évaluer l'efficacité des mesures d'atténuation mises en œuvre. Et de proposer des projections plus justes sur les changements climatiques à venir.

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