Une nouvelle étude publiée dans la revue Science indique que la sensibilité climatique pourrait être plus importante que prévu. Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory et l’Université de Yale ont découvert que les modèles climatiques rendaient les nuages trop réfléchissants à mesure que la planète se réchauffait. Ce qui conduit les modèles à sous-estimer le réchauffement climatique lié à l’augmentation du dioxyde de carbone. 

Le comportement des nuages dans un contexte de réchauffement reste l’une des principales incertitudes de la science du climat. La réponse climatique peut être très variable car les nuages ont des propriétés très différentes selon leur composition, leur hauteur ou leur localisation. Avec le réchauffement de l’atmosphère, les modèles prévoient que les nuages deviendront de plus en plus composés de liquide plutôt que de glace : ils seraient donc plus réfléchissants. Parce que les nuages liquides reflètent plus la lumière du soleil vers l’espace que les nuages de glace, cette rétroaction agirait comme un frein au réchauffement. Du moins c’est que l’on pensait jusqu’à présent.

Source : Rob Gutro/ NASA’s Goddard Space Flight Center

Mais les nuages décrits dans la plupart des modèles contiendraient trop de glace susceptible de devenir liquide avec le réchauffement, ce qui rend cette rétroaction déraisonnablement forte, d’après une nouvelle étude de Ivy Tan et Trude Storelvmo, de l’Université de Yale, publiée dans Science. En utilisant un modèle climatique, les chercheurs ont modifié les paramètres pour ramener les quantités relatives de liquide et de glace des nuages à des niveaux conformes avec ce que l’on peut trouver dans la nature. La correction de ce biais a conduit à une plus faible rétroaction et un réchauffement plus important en réponse au dioxyde de carbone.

La fourchette haute de la sensibilité du climat à un doublement du CO2 est ainsi passée de 4°C à 5-5.3°C dans les versions qui ont été modifiés pour apporter des quantités de liquide et de glace en accord étroit avec les observations.

La sensibilité du climat équivaut à la variation de la température de surface moyenne globale due au doublement de la concentration de dioxyde de carbone. Le dernier rapport du GIEC (The physical science basis, 2013), indique que la sensibilité climatique se situe probablement entre 1,5°C et 4,5°C. Et un doublement de la concentration de CO2 dans l’atmosphère pourrait intervenir au cours du 21è siècle si des efforts de limitation ne sont pas entrepris.

Il ne faut pas confondre cette sensibilité climatique avec la réponse climatique transitoire, qui représente  l’élévation des températures atteinte au moment précis où a lieu le doublement. La sensibilité climatique représente le réchauffement atteint lorsque les températures se seront totalement stabilisées. Ce dernier chiffre est donc supérieur à la réponse climatique transitoire (entre 1 et 2,5°C), puisqu’il se produit plus tard, notamment en raison de l’inertie des océans.

La conclusion de l’étude de Science est que la rétroaction est plus faible que prévu et la sensibilité du climat plus importante. Dans la nature, les nuages contenant à la fois des cristaux de glace et de gouttelettes liquides sont communs à des températures bien inférieures à zéro. Comme l’atmosphère se réchauffe en raison des émissions de dioxyde de carbone, on pouvait s’attendre à ce que la la quantité relative de liquide dans ces nuages mixtes augmente.

Et comme les nuages liquides ont tendance à refléter plus de lumière solaire vers l’espace que les nuages de glace, cette rétroaction négative était censée réduire le réchauffement climatique. Plus les nuages contiennent de glace au départ, plus ils sont susceptibles de contenir de liquide à mesure que la planète se réchauffe. Logiquement, cette rétroaction de stabilisation est plus forte dans les modèles contenant moins de liquide relativement à la glace à des températures inférieures au point de congélation.

En outre, plusieurs études récentes ont conclu que d’autres rétroactions sont également susceptibles d’exacerber le réchauffement plutôt que de le limiter.

Un article publié en mars 2016 dans Nature Geoscience signalait que la sensibilité climatique se situait plutôt dans la fourchette haute. D’après cette l’étude, où l’on trouvait déjà Trude Storelvmo, les modèles climatiques ne mesurent pas avec précision l’effet des aérosols sur les nuages.  On sait que les émissions d’aérosols dues à la pollution ont certainement modéré le réchauffement climatique depuis la Seconde Guerre mondiale et certains scientifiques pensent que les estimations de la sensibilité du climat de la Terre sont trop faibles à cause de cela. Le rayonnement solaire qui atteint la surface de la Terre a globalement diminué depuis les années 1950, un « assombrissement » imputé à l’effet parasol des aérosols massivement émis après guerre.

Dans ce précédent article, Trude Storelvmo avait utilisé les enregistrements de température, de gaz à effet de serre et de rayonnement solaire sur 1300 sites dans le monde entier entre 1964 et 2010. Le but était de distinguer les changements de température causés par les émissions de gaz à effet de serre de ceux provoqués par les aérosols.

Cette analyse a suggéré qu’un tiers du réchauffement continental entre 1964 et 2010 avait été masqué par l’effet refroidissant des aérosols. Forts de leur découverte, les scientifiques ont ensuite calculé la réponse climatique transitoire et obtenu une augmentation de la température d’environ 2°C au-dessus des niveaux préindustriels.

C’est un peu plus que la prévision centrale tirée des modèles et nettement au-dessus de certaines études basées sur les seules observations, qui ne tablaient que sur une réponse climatique transitoire de 1,3°C.