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Le 21 ème siècle pourrait être marqué par un réchauffement compris entre 1,6 et 6°C. L'incertitude est grande. Ce dossier présente les deux causes les plus importantes si l'on excepte celle concernant la consommation d'énergie fossile elle-même.

  
DossiersPourquoi tant d'incertitudes sur les prévisions climatiques ?
 

Résumons nous : l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre est continue depuis le début de l'ère industrielle. Elle produit un déséquilibre positif du bilan d'énergie de la planète. C'est une contrainte (ou forçage) à laquelle le système climatique est soumis et dont le résultat ne peut être qu'un réchauffement. L'amplitude de celui-ci dépend de l'intensité du forçage et de la sensibilité du climat. Les principales causes d'incertitude concernent le forçage total, principalement à cause des aérosols et la sensibilité, principalement à cause de la rétroaction nuageuse.

Le forçage des gaz à effet de serre est le plus facile à établir, on l'estime aux environs de 3 Wm-2., celui des aérosols est beaucoup plus difficile à déterminer. En 2001 dans le dernier rapport du GIEC sur l'état de la science du climat, l'effet direct était estimé entre -0,25 et -0,75 Wm-2 et l'effet indirect via la réflexion des nuages était situé quelque part entre 0 et -2 Wm-2. Depuis beaucoup de travaux ont eu lieu réduisant un peu la fourchette, surtout sur l'effet indirect (grosso modo entre -0,5 et - 1,9 Wm-2.). Plusieurs simulations s'appuient maintenant sur des observations de satellites. Ce n'est que depuis peu, en effet, que l'on dispose d'instruments permettant de déterminer à la fois la quantité d'aérosols et les dimensions des gouttes des nuages. Parmi ces instruments on peut citer MODIS (http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/index.html) et POLDER (http://smsc.cnes.fr/POLDER/Fr/).

Dans ce dernier cas, c'est-à-dire quand les simulations sont contraintes par les mesures des satellites (Quaas et al, 2006) le forçage indirect des aérosols est nettement inférieur, de l'ordre de -0,5 Wm-2. On peut expliquer assez facilement cette valeur nettement plus faible: sans les satellites on observe des cas particuliers et l'on tente de généraliser à partir de ceux-ci, avec les satellites l'observation est globale et les relations empiriques qu'on peut en tirer tiennent compte, de facto, de la très grande variabilité des nuages et des aérosols.

Il est évidemment tentant d'additionner ces forçages qui se compensent plus ou moins, ce n'est pas si simple : les gaz à effet de serre sont généralement distribués de façon assez homogène sur toute la planète ce qui n'est absolument pas le cas des aérosols. Ce n'est donc que par l'intermédiaire d'un modèle qu'il est possible de tenir compte de ces effets. La comparaison des forçages donne cependant une indication intéressante puisque l'on constate que les deux forçages pourraient être voisins. S'il en était ainsi, on peut évidemment se demander pourquoi la Terre se réchauffe aussi rapidement. Il ne pourrait y avoir que deux réponses :

  • soit la cause est toute autre et il faut la rechercher dans la variabilité du climat à l'échelle du siècle ou plus,

  • soit le forçage des GES l'emportant quand même, le climat est très sensible aux forçages

Les données recueillies grâce aux satellites semblent indiquer qu'il s'agit d'une fausse question et que le forçage des aérosols est sans doute assez loin d'équilibrer celui des GES mais l'histoire n'est certes pas terminée.

Entre le forçage des aérosols et celui des GES, il y a encore une différence essentielle : le forçage des aérosols dure une quinzaine de jours, celui du CO2, par exemple, dure un siècle. La conséquence c'est que l'effet des GES est cumulatif mais pas celui des aérosols. En d'autres termes, si l'on cessait de consommer du charbon et du pétrole, le forçage des aérosols serait nul au bout de deux ou trois semaines, celui des GES continuerait à s'exercer, seul, pendant des dizaines d'années. De la même manière si on se contentait simplement de continuer à brûler la même quantité de combustibles fossiles tous les ans, le forçage des aérosols ne changerait pas alors que celui des GES augmenterait continûment puisque leur concentration augmenterait.

Les aérosols ont très certainement retardé le réchauffement de la planète mais ils ne l'empêcheront donc pas.

On est donc ramenés à la question de la sensibilité du climat. Celle-ci dépend essentiellement des rétroactions. A part celle du bilan radiatif, la plupart des rétroactions connues sont positives, c'est-à-dire qu'elles amplifient la tendance initiale au réchauffement. Les émissions de GES ne devant probablement pas s'arrêter de sitôt, le climat devrait se réchauffer. Une rétroaction négative puissante permettrait d'espérer que le réchauffement reste minime. Cette rétroaction, tout le monde la cherche. Si elle existe, il y a beaucoup de chances que les nuages soient impliqués mais il est tout aussi possible qu'au contraire la rétroaction nuageuse soit positive et contribue, elle aussi, à augmenter le réchauffement. C'est pour tenter de répondre à cette question et à celle des aérosols que la NASA et le CNES ont réuni leurs moyens autour de l'A Train, un train de 5 satellites emportant des instruments dernier cri dont un lidar, un polarimètre, des spectro-imageurs et un radar dont la longueur d'onde est adaptée à l'observation des gouttes des nuages, même les plus petites.