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Forçage naturel : les éruptions volcaniques

Dossier - Réchauffement climatique : la question des forçages
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En climatologie, on parle de forçage pour désigner les perturbations dans l'équilibre énergétique de la Terre, qui engendrent des changements de températures. Ces forçages sont fluctuants et pourtant déterminants dans l'évaluation et la prévision du réchauffement climatique.

  
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L'impact climatique des éruptions volcaniques se fait essentiellement par l'intermédiaire des émissions de SO2 (dioxyde de soufre) et des aérosols qui en résultent. Encore faut-il que les aérosols se dispersent sur une surface suffisamment grande et perdurent suffisamment longtemps pour renvoyer vers l'espace une quantité significative de la lumière solaire ou, dit autrement, pour augmenter l'albédo pendant assez longtemps. Pour cela, il faut que les émissions atteignent la stratosphère.

Volcan Eyjafjallajökull Island . L’éruption de ce volcan a semé la pagaille dans le transport aérien mais le panache n’a pas atteint la stratosphère et l’influence climatique en est restée très limitée. © Boaworm, Creative Commons Attribution 3.0 Unported license

Le calcul du forçage des éruptions

La figure suivante, adaptée de l'AR4, ch2 présente l'épaisseur optique (en moyenne globale) des aérosols stratosphériques estimée pour les principales éruptions des derniers cent-cinquante ans. Les deux estimations diffèrent par environ 20 à 30 %. À partir de l'épaisseur optique, on peut calculer la perturbation de l'albédo et le forçage radiatif correspondant. Ce forçage avoisine les -3 W/m2 pour les éruptions les plus intenses du Krakataua et du Pinatubo. La méthode est forcément approchée mais, dans le cas du Pinatubo, on dispose de mesures directes par méthode d'occultation (SAGE), on connaît alors la distribution spatiale de l'épaisseur optique et sa variation dans le temps, on peut donc ainsi valider la méthode. Dans le cas des éruptions plus faibles d'El Chichon et du Mont Agung, le forçage maximum est de l'ordre de -2 W/m2. Il perdure typiquement de un à trois ans.

Figure 4. Deux estimations des épaisseurs optiques estimées (à 550 nm) des aérosols stratosphériques produits par les éruptions volcaniques entre 1860 et 2000 d’après IPCC AR4, ch 2. © IPCC (Giec)

L'influence des éruptions volcaniques sur le climat

Ces forçages peuvent avoir une influence notable sur le climat moyen de la planète dans les quelques années qui suivent (voir Figure 5). C'est ainsi que l'année qui a suivi l'éruption du Pinatubo a vu la température moyenne globale diminuer d'un peu plus de 0,2 °C. On pourrait une nouvelle fois être tenté d'en déduire la sensibilité climatique mais il faudrait pouvoir isoler la part des fluctuations chaotiques, celle des oscillations naturelles et tenir compte du temps de réponse du système et de la part de chaleur fournie par l'océan sans compter, évidemment le forçage des GES.

Figure 5. Évolution de la moyenne annuelle de la température globale depuis 1880 et principales éruptions volcaniques (données GISS). © Yves Fouquart