Un prix Nobel de physique qui arrive à point nommé

Par François Gervais

Physicien, professeur émérite de l’Université de Tours, François Gervais est membre du comité scientifique de l’association des climato-réalistes.


Dans le glossaire des récents rapports du GIEC, la définition de l’effet de serre atmosphérique n’est pas du tout celui de la serre du maraîcher mais la suivante :

« le rayonnement infrarouge émis vers l’espace est moindre que ce qu’il aurait été en l’absence de ces absorbeurs parce que la température décroît avec l’altitude dans la troposphère avec pour conséquence un affaiblissement de l’émission ».

Dans cette présentation, nulle allusion aux parois transparentes d’une serre laissant entrer le rayonnement solaire puis bloquant le rayonnement thermique de la serre grâce à l’opacité de ses parois dans l’infrarouge. Et pour cause, l’atmosphère est dépourvue de parois.

Le glossaire résume la théorie de Syukuro Manabe à la base des modèles de climat repris par le GIEC : Manabe, S., Strickler, R.F., 1964, thermal equilibrium of the atmosphere with a convective adjustmentJ. Atmos. Sci. 21, 361, cité 1060 fois dans les revues internationales à comité de lecture, Manabe, S., Wetherald, R.T., 1967, thermal equilibrium of the atmosphere with a given distribution of relative humidityJ. Atmos. Sci. 24, 241-259, cité 1890 fois.

Ces scores remarquables, un des critères de l’attribution d’un Prix Nobel de physique, suffisent à justifier celui qui honore Manabe. Pour résumer sa théorie, les molécules de CO2 à haute altitude ne reçoivent pas le rayonnement émis par la Terre. Tout a été absorbé dans une couche d’air à une altitude inférieure, opaque au rayonnement aux deux fréquences de vibration de la molécule.

Le rayonnement absorbé est-il réémis ? Pratiquement pas à trop basse altitude, car le temps de relaxation, temps qui serait nécessaire pour que l’énergie absorbée soit rayonnée, est trop long devant la probabilité de collisions avec les molécules voisines. Manabe proposa donc que la chaleur dissipée par collisions soit transportée par convection à haute altitude. L’air de plus en plus raréfié limite les collisions entre molécules. L’émission thermique devient alors prépondérante. Si la concentration en CO2 augmente, la densité optique à la fréquence d’absorption augmente elle aussi. Pour retrouver des conditions d’émission efficientes, le mécanisme radiatif va devoir faire appel à une couche de gaz à une pression moindre, donc à une altitude un peu plus élevée. Dans la troposphère, en dessous d’environ onze kilomètres, la température diminue avec l’altitude. L’émission thermique décroît avec la température. Le point clé de la théorie de Manabe réside ainsi dans la baisse d’efficacité émissive du CO2 à une altitude un peu plus élevée dans la troposphère. Qui dit affaiblissement de l’émission vers l’espace dit réchauffement de la Terre.

Au-delà de la théorie, que nous apprennent les observations ? De 1993 à 2020, ces 27 années ont vu l’envoi dans l’atmosphère de pas moins de ~ 44 % de tout le CO2 émis depuis le début de l’ère industrielle. On devrait donc en vérifier un impact aussi épouvantable que le prévoient les modèles, en particulier sur la température à l’altitude à laquelle la chaleur est censée être déposée par convection et là où l’effet de serre atmosphérique est présumé prendre tout son sens. Nous disposons de mesures de température dans la basse stratosphère, fournies par les satellites RSS et UAH (www.climate4you.com). Les résultats ont le mérite d’être clairs. Après les perturbations engendrées par des éruptions volcaniques majeures, aucune évolution significative de température n’a été observée depuis 1993, questionnant la théorie. Le modèle prévoit un « hot spot », un point chaud, vers 10 km d’altitude sous les tropiques. Mais la température à cette altitude n’a pas varié ni sous les tropiques, ni ailleurs, depuis les quatre décennies depuis lesquelles elle a été mesurée. Manabe lui-même et ses collègues [Fu, Q., Manabe, S., Johanson, C.M., 2011. On the warming in the tropical upper troposphere: Models versus observationsGeophys. Res. Lett. 38, L15704] se sont ainsi interrogés par la suite sur les écarts entre modèles et observations. Comme Manabe le confiait à son collègue de Princeton Freeman Dyson, Prix Nobel de Physique, qui l’a rapporté en 2016 dans une interview, les modèles de climat sont un très bon outil pour comprendre le climat mais un très mauvais pour le prédire

Manabe a soufflé 90 bougies. Les publications remarquées par le comité Nobel datent des années 60. Pourquoi avoir attendu 57 ans pour lui décerner le Prix Nobel ? Ne peut-on y voir un coup de pouce politique à l’approche de la COP26, antépénultième dernière chance de « sauver la planète » ?

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4 réflexions au sujet de « Un prix Nobel de physique qui arrive à point nommé »

  1. On peut reprendre la célèbre citation de Richard Feynman mais à l’envers. Et ça donne :
    “Peu importe combieni votre théorie n’est pas en accord avec les observations, si elle conclue à la responsabilité humaine dans le réchauffement actuelle, on la trouve belle, on vous trouve intelligent, et vous deviendrez célèbre avec le prix Nobel que voilà. C’est tout”
    Amicalement Dominique

    P.S. Je remets l’original quand même, c’est tellement bien dit :
    « Peu importe combien votre théorie est belle, peu importe votre intelligence, peu importe si vous êtes célèbre… Si votre théorie n’est pas en accord avec l’expérience, elle est fausse. C’est tout. » Richard Feynman, grand théoricien de la physique quantique.

  2. Pas tout compris ! Je croyais que dans la serre du maraicher, la paroi de verre laisse passer le rayonnement thermique, mais empêche la convection de l’air réchauffé, piégeant ainsi une bonne partie la chaleur…
    Bien entendu, l’atmosphère terrestre n’est pas une paroi en verre. Et son rôle dans le maintien d’une température à peu près stable sur Terre est un peu plus compliqué.

    Toutefois, une chose est sûre: sans cet “effet de serre”, et sans CO2, il n’y aurait sans doute pas beaucoup de vie sur la planète…

  3. Juste pour info : sur le fait que la théorie et le modèle ne collent pas avec les observations pour le hotspot vers 10km d’altitude sous les tropiques, c’est très bien expliqué par John Christy dans cette vidéo :

    https://youtu.be/EvO7bBuTRno?t=652

    « Si les faits vous donnent tort, c’est parce que votre théorie était fausse. Changez donc votre théorie, mais ne touchez pas aux faits. » (« Tous à Zanzibar » John Brunner, 1968). J’aurais remplacé “faits” par “observations” ou “mesures” mais peu importe.

  4. Il est pénible de discuter encore des détails de l’effet de serre, lequel ne fait que réchauffer l’atmosphère et préserver à court terme notre bien-être, alors que pour réchauffer la planète il faut s’attaquer à l’inertie thermique des océans, autrement plus significative. Le GIEC a bien réussi son coup, il se garde bien de modéliser les vrais paramètres du réchauffement climatique planétaire..

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