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Réchauffement : à la recherche du thermostat de la Terre

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'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.

La recherche d'une rétroaction négative puissante pouvant tempérer le réchauffement de la Planète s'oriente vers la redistribution spatiale de l'eau : la vapeur d'eau et les nuages. © Marc Lagneau, Flickr CC by nd 2.0

Le principe du thermostat de la Planète

Un thermostat implique l'existence d'une rétroaction négative puissante, or, la physique la plus simple conduit surtout à des rétroactions positives puissantes comme celle de l'albédo et surtout celle de la vapeur d'eau ce qui rend la recherche d'une rétroaction négative encore plus passionnante et importante. Les changements de phase de la vapeur d'eau sont le principal vecteur des transports de chaleur dans l'atmosphère, c'est donc dans cette direction que s'orientent la plupart des recherches mais, comme on l'a vu, la rétroaction de la vapeur d'eau est, à priori, positive. C'est donc plus précisément du côté de la redistribution spatiale de l'eau (vapeur d'eau et nuages) qu'il faut chercher.

Le chauffage, c'est 19 °C maxi ! Si la température de la Terre pouvait se régler aussi facilement que notre chauffage, ce serait l'idéal ! © Ademe

Vapeur d'eau et nuages : 

Le mécanisme potentiellement le plus efficace pourrait bien être en relation avec la convection profonde qui règne dans les régions tropicales. Pour schématiser, la convection consiste à évaporer l'eau de la surface de la mer et des surfaces émergées sursaturées puis à transporter vers le haut l'air ainsi enrichi en vapeur d'eau. Dans les régions tropicales, le réchauffement solaire intense et la température élevée de l'air permettent d'évaporer des quantités considérables de vapeur d'eau. Cet air est soulevé, se refroidit par détente adiabatique et l'eau contenue se condense, les gouttes d'eau croissent par divers mécanismes, entre autres par collisions et lorsqu'elles sont trop grosses pour rester en suspension, elles précipitent. De cette manière l'air s'assèche au cours de son ascension. Puisque sous les nuages convectifs, l'air monte, il faut bien qu'il redescende et donc, à côté de ces ascendances, on trouve des régions dites de subsidence où l'air redescend, c'est le mécanisme dit de « detrainment ». Cet air est sec car il a perdu beaucoup de son humidité du fait des précipitations [1]. Il y a donc, dans la haute troposphère tropicale, alternance de régions très humides et de régions beaucoup plus sèches, dépourvues de nuages. On les observe très bien depuis les satellites.

[1] Ce mécanisme est très similaire à l'effet de foehn que connaissent bien les habitants des régions de montagne.