Planète

Les UV : quel lien avec le réchauffement ?

Dossier - Réchauffement : le rôle des UV, nuages et rayons cosmiques
DossierClassé sous :climatologie , Environnement , changement climatique

-

Ce dossier est le deuxième d'une série de trois qui essaient de faire le point sur les mécanismes susceptibles de modifier le climat de la planète. Le premier abordait les différents forçages. Dans ce celui-ci on examine les mécanismes qui pourraient peut-être les amplifier.

  
DossiersRéchauffement : le rôle des UV, nuages et rayons cosmiques
 

Les observations des variations spectrales de l'irradiance sont assez contradictoires. Que nous disent les instruments sur cette irradiance solaire,  et que peut-on en déduire sur le réchauffement ?

Les variations de la partie UV au cours d'un cycle solaire sont différentes selon les observations récentes de SIM et selon les instruments de satellites. © Soho, Wikimedia commons, DP

Mesures contradictoires de la variation de la partie UV

D'après celles de plusieurs instruments embarqués sur divers satellites (SBUV, SAGE II) la partie UV (entre 200 et 400 nm) varie d'environ 0,1 W/m2 au cours d'un cycle solaire mais d'après les observations plus récentes de SIM (Spectral Irradiance Monitor sur SORCE), elles sont proches de 1 W/m2. Dans ce dernier cas, cela signifie que l'essentiel de la variation de la TSI est due aux UV, les variations dans le reste du spectre s'annulant pratiquement. Un tel écart implique très probablement un problème instrumental mais ce n'est pas clarifié pour le moment. Ce qui est clair, c'est que la variabilité relative de l'UV est très supérieure à celle de la TSI (voir aussi Krivova et al, 2009).

Paris, le Sacré Cœur sous la neige. © Vincent Haefliger

Un article récent (voir l'actualité Nasa correspondante) ajoute encore de la confusion dans ce domaine puisqu'en exploitant les données de SIM, ses auteurs montrent que les variations des UV et celles de l'irradiance totale seraient anticorrélées. Il en résulterait que lors des minimum solaires, la surface devrait être plus chaude que pendant les maximum, ce qui est contraire aux idées reçues et aux observations. Si ces résultats sont justes, alors il faut supposer que l'influence solaire qui s'exerce via la stratosphère est plus que compensée par un autre processus. Ce n'est évidemment pas impossible mais un problème de calibration et une dérive de SIM semblent pour le moment plus probables.

En hiver (ici, l’hiver boréal), lorsque la stratosphère est froide, le vortex polaire est fortement concentré (image en bas à gauche). En surface, les températures sont froides en Arctique. Lorsque la stratosphère est plus chaude, le vortex est déformé ou éclaté (image en bas à droite), sur l’Arctique, les températures sont anormalement élevées mais des vagues d’air froid envahissent les latitudes moyennes. © Nasa

Réchauffement et UV

Les UV sont presque entièrement absorbés par l'ozone stratosphérique et c'est cette absorption qui constitue la source de chaleur de la stratosphère. L'augmentation des UV entraîne donc un réchauffement de la stratosphère, ce réchauffement n'est pas uniformément réparti puisque l'ensoleillement dépend de la latitude, il est maximum dans les régions tropicales et provoque des anomalies du vent et de la température avec un maximum dans la haute stratosphère vers 1 hPa. Bien que les détails ne soient pas encore bien établis, il semble bien que durant l'hiver les interactions des vents stratosphériques et des ondes planétaires propagent ces anomalies vers les hautes latitudes et vers la troposphère et la surface.

L'augmentation du gradient Pôle - Équateur lors d'un maximum d'activité tend à diminuer l'intensité des forts vents zonaux qui forment le « vortex polaire » et inversement. Un vortex polaire fort favorise une circulation troposphérique plutôt zonale, c'est-à-dire des hivers relativement doux et humides alors qu'un vortex faible favorise, au contraire, une circulation marquée par de fortes ondulations et donc, des « descentes d'air froid » (mais aussi des remontées d'air chaud ailleurs) comme il s'en est produit au cours de l'hiver 2009 - 2010 (à noter cependant que cet hiver correspond, au contraire, à une très faible activité solaire.)