Disparition des stratocumulus marins et réchauffement climatique, l’analyse du Dr Roy Spencer

Une étude publiée le 25 février 2019 dans Nature Geoscience [1] prétend démontrer par la modélisation que, en faisant disparaître certains types de nuages (les stratocumulus marins), l’augmentation de la concentration du CO2 dans l’atmosphère provoquera un réchauffement climatique bien supérieur a celui annoncé par le GIEC (12 degrés Celsius ).

Le scientifique du climat Roy Spencer [2] a réagi à cette publication par un article intitulé : No, Increasing CO2 isn’t going to trigger a hot world without clouds (« Non, l’augmentation de la concentration de COn’entraînera pas un monde chaud et sans nuages »). Nous en proposons ci-dessous une traduction.


L’étude sur la disparition des nuages ​​est basée sur la modélisation de stratocumulus marins, dont l’existence refroidit considérablement la Terre. Ces couches nuageuses étendues mais peu profondes couvrent les régions océaniques subtropicales situées au-dessus des bassins océaniques orientaux, où les eaux froides ascendantes créent une forte inversion de la couche limite.

Stratocumulus

Stratocumulus marins au large de la côte ouest des États-Unis, qui se forment dans une couche superficielle d’air peu profonde et refroidie par eau, coiffée par un air plus chaud en altitude (NASA / GSFC).

En d’autres termes, l’eau froide crée une mince couche d’air froid d’un kilomètre d’épaisseur, laquelle est recouverte par un air plus chaud en altitude. La couche d’inversion résultante (la limite entre l’air froid en dessous et l’air chaud en altitude) inhibe le mélange convectif, de sorte que l’eau évaporée de l’océan s’accumule dans la couche limite et que des nuages ​​se développent à la base de l’inversion. Il existe des processus radiatifs infrarouges complexes qui aident également à maintenir la couche nuageuse.

La nouvelle étude de modélisation décrit la manière dont ces couches nuageuses pourraient se dissiper si la concentration de CO2 dans l’atmosphère devenait trop élevée, provoquant ainsi une boucle de rétroaction positive sur le réchauffement qui augmenterait considérablement les températures mondiales futures, bien au-delà de ce que le GIEC a prédit à partir de modèles climatiques mondiaux. La réaction des stratocumulus marins au réchauffement n’est pas un problème nouveau, car les modélisateurs s’interrogent depuis des décennies sur la question de savoir si ces nuages ​​augmenteraient ou diminueraient avec le réchauffement, réduisant ainsi ou amplifiant le faible réchauffement radiatif direct provoqué par l’augmentation du CO2.

La nouvelle étude utilise un modèle à très haute résolution qui augmente les stratocumulus marin (les modèles climatiques du GIEC par comparaison ont une résolution beaucoup plus basse et doivent paramétrer le comportement des nuages). Ces modèles à haute résolution existent depuis de nombreuses années, mais cette étude tente plus spécifiquement de déterminer comment l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère modifie cette mince mais importante couche nuageuse.

Les simulations à haute résolution qui couvrent un domaine de 4,8 x 4,8 kilomètres sont d’un réalisme stupéfiant (cliquez sur l’image) :

 

La principale conclusion de l’étude est que, lorsque les concentrations de CO2 dans le modèle atteignent 1 200 ppm environ (ce qui ne prendrait qu’une centaine d’années supplémentaires dans l’ hypothèse la plus défavorable, avec les projections de consommation énergétique et de croissance démographique sur lesquelles le scenario RCP8.5 est basé), une importante dissipation des nuages surviendrait, ​​entraînant un réchauffement planétaire supplémentaire considérable, pouvant atteindre 12 degrés Celsius.

Les lacunes de l’étude : un environnement océanique et atmosphérique à grande échelle

Toutes les études comme celle-ci nécessitent des hypothèses. Selon Roy Spencer le problème ne vient pas du modèle à haute résolution des nuages ​​lui-même. Il s’agirait plutôt de l’état supposé de l’environnement à grande échelle dans lequel les nuages ​​sont supposés être intégrés.

Il est aussi essentiel de rappeler que ces nuages ​​existent là où les eaux froides remontent de l’océan profond où elles ont résidé pendant des siècles, voire des millénaires, après avoir été initialement refroidies jusqu’au stade du gel dans les régions polaires. Ces eaux froides alimentent continuellement les zones de stratocumulus, contribuant ainsi à maintenir la forte inversion de température au sommet de la couche limite marine refroidie. Au lieu de cela, le modèle utilisé a une tranche océanique de 1 mètre d’épaisseur qui réagit rapidement à toute modification de la concentration de gaz à effet de serre atmosphériques dans le domaine du modèle qui est minuscule (5 kms). Une couche océanique aussi peu profonde serait acceptable si la partie océanique du modèle était un système fermé. L’océan peu profond ne fait qu’accentuer la rapidité avec laquelle le modèle réagit mais ne reflète pas son état d’équilibre final. Mais étant donné l’afflux continu d’eaux froides dans ces régions de stratocumulus, on est loin d’avoir affaire à un système fermé.

D’autre part, l’environnement atmosphérique dans lequel le modèle à haute résolution est intégré est supposé présenter des caractéristiques similaires à celles produites par les modèles climatiques. Cela inclut une augmentation substantielle de la vapeur d’eau de la troposphère libre, en maintenant une humidité relative constante dans toute la troposphère. Dans les modèles climatiques, les effets infrarouges accrus de cette augmentation absolue de la vapeur d’eau conduisent à un « point chaud » tropical, que les observations, jusqu’à présent, ne montrent pas. C’est une deuxième raison pour laquelle les résultats de l’étude sont exagérés. Une partie de l’effet de nuage qui disparaît dans leur modèle provient de l’augmentation du rayonnement de la troposphère libre provoquée par le downwelling des radiations, à mesure que le CO2 augmente et que la rétroaction positive de la vapeur d’eau dans les modèles climatiques globaux augmente encore plus la réduction infrarouge. Cela réduit le taux de refroidissement infrarouge par le haut des nuages, qui est un processus qui les maintient normalement. Les nuages ​​modèles disparaissent ensuite, ce qui provoque une inondation accrue de la lumière du soleil et réchauffe l’océan isolé et peu profond de la dalle. Mais si la troposphère libre au-dessus des nuages ​​ne produit pas un effet aussi grand de la vapeur d’eau croissante, les nuages ​​ne produiront pas un effet aussi dramatique.

L’essentiel est que les stratocumulus marins existent en raison de la forte inversion de température maintenue par l’eau froide provenant de la remontée d’eau et le transport depuis les hautes latitudes. Cet air froid de la couche limite se heurte à l’air chaud de la troposphère libre (réchauffé, à son tour, par l’affaissement forcé par l’air humide ascendant dans des systèmes de précipitations pouvant se trouver à des milliers de kilomètres).

Cette inversion sera probablement bien entretenue dans un monde en réchauffement, préservant ainsi la couche de nuages, et ne provoquant pas un réchauffement climatique catastrophique.


[1]  » Possible climate transitions from breakup of stratocumulus decks under greenhouse warming » https://www.nature.com/articles/s41561-019-0310-1

[2] Roy Warren Spencer est chercheur principal à l’Université de Alabama et chef de l’équipe scientifique américaine du radiomètre à balayage hyperfréquence avancé du satellite Aqua de la NASA. Il a été scientifique principal en études du climat au Marshall Space Flight Center de la NASA

 

Partager