E5 Commentaires sur le climat

Topique

Les rétroactions climatiques sont des mécanismes qui amplifient ou atténuent la réponse du système climatique à un forçage initial. Le cadre théorique standard pour décrire cette réponse la décompose en trois composantes : le forçage radiatif qui perturbe le système climatique, le gain total des rétroactions climatiques en réponse à cette perturbation, et la température de surface atteinte par le système climatique une fois qu’il a retrouvé un nouvel équilibre. Cette température de surface à l’équilibre est égale au forçage radiatif divisé par le gain total des rétroactions climatiques, avec un signe inversé : plus le forçage radiatif qui perturbe le système climatique est important, plus la température de surface à l’équilibre augmente. De même, plus le gain total des rétroactions climatiques est important (ce gain total devant être négatif pour que le système climatique soit stable), plus la température de surface à l’équilibre, pour un même forçage radiatif, diminue.

Au sein du système de rétroactions climatiques, la rétroaction de Planck constitue le stabilisateur fondamental et est toujours négative : lorsque la température de surface augmente, le système climatique émet davantage de rayonnement infrarouge dans l’espace, et cette augmentation d’émission de rayonnement infrarouge refroidit le système climatique, contrebalançant ainsi l’élévation de température de surface qui l’a engendrée. Sans cette rétroaction de Planck négative, aucune autre rétroaction climatique ne pourrait, à elle seule, ramener le système climatique à un nouvel équilibre après un forçage radiatif, car ce sont les autres rétroactions climatiques qui modulent l’intensité de cette rétroaction de Planck négative, et non qui la remplacent.

Trois autres rétroactions climatiques modulent l’intensité de la rétroaction de Planck négative. La rétroaction de la vapeur d’eau est positive : une atmosphère plus chaude contient davantage de vapeur d’eau, et cette vapeur d’eau supplémentaire est un gaz à effet de serre qui amplifie le réchauffement au lieu de l’atténuer. La rétroaction entre la glace et l’albédo est également positive, pour la même raison que celle expliquée pour l’amplification arctique : moins de glace signifie une surface plus sombre, et une surface plus sombre absorbe davantage de rayonnement solaire, amplifiant ainsi le réchauffement. Le gradient thermique vertical, en revanche, peut être positif ou négatif selon la région : il modifie la variation de température avec l’altitude dans les différentes couches de l’atmosphère, et cette modification de la structure verticale de la température peut renforcer ou atténuer la rétroaction négative de Planck selon le lieu de mesure sur la planète.

Les nuages ​​constituent la plus grande source d’incertitude parmi toutes les rétroactions climatiques, car leurs effets sont opposés selon le type de rayonnement : ils réfléchissent le rayonnement solaire vers l’espace, ce qui refroidit le système climatique, mais ils piègent également le rayonnement infrarouge qui, autrement, s’échapperait dans l’espace, ce qui le réchauffe. L’effet prédominant de l’un ou l’autre de ces deux phénomènes dépend du type de nuage, de son altitude et de la région du globe où il se forme. C’est cette dépendance qui rend la rétroaction des nuages ​​la plus difficile à quantifier précisément de toutes les rétroactions climatiques. La sensibilité climatique à l'équilibre intègre toutes ces rétroactions climatiques — la rétroaction négative de Planck, la rétroaction de la vapeur d'eau, la rétroaction glace-albédo, la rétroaction du gradient thermique vertical et la rétroaction des nuages ​​— en un gain total de rétroaction climatique : la sensibilité climatique à l'équilibre est égale au forçage radiatif produit par un doublement de la concentration de dioxyde de carbone, soit environ 3,7 watts par mètre carré, divisé par ce même gain total de rétroaction climatique, avec le signe inversé. La valeur la plus probable de la sensibilité climatique à l'équilibre, selon la plus récente évaluation scientifique internationale du climat, est de trois degrés Celsius, dans une fourchette probable comprise entre deux degrés et demi et quatre degrés : ce même forçage radiatif dû au doublement du dioxyde de carbone, qui a permis de définir la réponse du système climatique au premier paragraphe, est, en définitive, ce que la sensibilité climatique à l'équilibre traduit en une augmentation concrète de la température de surface une fois que toutes les rétroactions climatiques ont cessé d'agir.

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