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La rétroaction de la vapeur d’eau : les mécanismes

Dossier - Climat : les rétroactions, question clé de la sensibilité climatique
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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...

  
DossiersClimat : les rétroactions, question clé de la sensibilité 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 ?

À sa sortie, le Old Faithful du parc national de Yellowstone se vaporise partiellement, un exemple de la vapeur d'eau présente dans l’atmosphère. © Jon Sullivan, DP

La rétroaction de la vapeur d'eau : positive ou négative ?

La rétroaction de la vapeur d'eau est aussi une rétroaction positive. Physiquement elle résulte de ce que la pression de vapeur saturante d'un corps augmente avec la température. Dans le cas de la vapeur d'eau aux conditions terrestres, l'augmentation est très rapide : pour 3 °C de plus, la pression de vapeur saturante augmente de 20 % (l'air peut contenir 20 % de vapeur d'eau en plus). C'est la raison pour laquelle les atmosphères tropicales sont très riches en vapeur d'eau et les pluies tropicales intenses alors que dans les hautes latitudes les pluies sont beaucoup plus faibles (même si elles sont fréquentes). Malgré ces évidences bien connues, la rétroaction vapeur d'eau est toujours très discutée. C'est qu'en réalité on ne vient de parler que de tendances très grossières mais pour une même température la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère peut varier considérablement, ce qui revient à dire que l'humidité relative (HR) [1] varie très fortement d'un point à un autre ; il suffit pour s'en convaincre de comparer l'HR à Niamey au Niger avec celle qui règne à Abidjan en Côte-d'Ivoire par exemple alors que les températures sont peu différentes.

Transport de ressources fourragères au Niger, photo extraite du rapport de synthèse sur les Impacts des investissements dans la gestion des ressouces naturelles au Niger. © Cilss

La question doit donc être posée de façon beaucoup plus précise : dans le cadre d'une variation globale de la température à l'échelle de la planète, les variations de l'humidité relative et de sa répartition spatiale amplifient-elles ou non l'effet de serre moyen de la Planète ?

En posant la question de cette manière, on admet que, localement ou temporairement, une augmentation de température puisse provoquer une diminution de l'humidité relative. On admet aussi que la rétroaction vapeur d'eau peut être positive même si l'humidité relative diminue en moyenne. C'est la variation de l'effet de serre induit qui compte et elle ne dépend pas de l'humidité relative mais de la concentration en vapeur d'eau (humidité absolue), et de sa répartition. En continuant le raisonnement, on comprend qu'il n'est pas non plus exclu qu'une augmentation de température se traduise par une diminution de l'effet de serre c'est-à-dire par une rétroaction négative. Il y a forcément une rétroaction ou plutôt sans doute des rétroactions parce que la réponse de la vapeur d'eau dépend nécessairement des conditions environnementales, en particulier de la disponibilité d'une source de vapeur d'eau.

C'est dans cette disparité des réponses qu'un chercheur comme Lindzen [2] cherche la rétroaction négative qui justifierait une faible sensibilité du climat au gaz carbonique. Il y a trois causes essentielles à ces disparités :

Les nuages ayant eux-mêmes une influence radiative importante, on comprend l'efficacité potentielle du processus.

[1] L'humidité relative est égale au rapport entre la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air et celle qui le serait si ce même air était saturé 
[2] Richard Lindzen est chercheur au MIT (
Massachusets Institute of Technology), spécialiste de météorologie tropicale