Sensibilité climatique : ça baisse, ça baisse

La sensibilité climatique désigne l’évolution des températures à l’équilibre en situation de doublement CO2, lorsque toutes les rétroactions climatiques à ce doublement ont été intégrées. Cela répond à la question : que se passerait-il en surface si nous passions de 270 ppm CO2 (1750) à 540 ppm (futur) et que nous laissions ensuite le climat réagir pour retrouver son équilibre ? Le rapport GIEC 2007 a donné sa version : entre 2,0 et 4,5°C avec env. 3°C comme meilleure estimation. Ce qui fait une sensibilité climatique de 0,8 K/W/m² environ. Mais voilà, deux nouveaux travaux suggèrent que cette valeur devrait être diminuée d’un facteur 2, voire plus. Ce qui impliquerait une hausse modérée des températures de surface dans le siècle à venir. Quelques explications (que vous ne lirez jamais dans Libération, Le Monde, Le Figaro...)

Dans un papier récent (critique ici), Gerald H. Roe et Marcia B. Baker ont rappelé que les modèles progressent très peu depuis trente ans dans la diminution de la fourchette d’incertitude de cette sensibilité. Et que l’on ne peut exclure que sa valeur réelle se situe en dehors de cette fourchette. C’est ce que suggèrent deux travaux nouveaux et indépendants, concluant à une sensibilité climatique beaucoup plus faible que les valeurs habituellement avancées.

Petr Chylek (Laboratoire national de Los Alamos, Etats-Unis), Ulrike Lohmann (Institut des sciences de l’atmosphère et du climat, Zurich, Suisse) et leurs collègues ont travaillé sur les dernières années (depuis 2000) pour obtenir une contrainte empirique de la sensibilité climatique. Depuis l’éruption du Pinatubo (1991), le volcanisme a été très modéré. Le soleil connaît des cycles très comparables depuis 1980. La concentration de méthane est stable depuis le début des années 2000, après que la hausse se soit ralentie depuis les années 1990. Les principaux forçages à l’œuvre sont donc le gaz carbonique côté positif, les aérosols côté négatif. La situation présente est donc « idéale » pour essayer d’examiner leurs effets sur les températures de surface. La hausse du niveau atmosphérique de CO2 est bien mesurée, de même que son effet radiatif (environ 0,027 W/m² / an, pour 1,9 ppmv/an de moyenne récente). Pour les aéorosols, Chylek et al. ont utilisé les dernières données des radiomètres (MISR et AVHRR), qui sont remarquablement convergentes pour l’évolution de leur profondeur optique (AOD) depuis 2000 : -0,0014/an ou -0,0014/an. Cette valeur a été utilisée pour déduire leur effet radiatif direct et indirect (0,036W/m²). La valeur est positive (bien que les aérosols refroidissent en contribuant à refléter plus de rayonnement solaire entrant) car les observations récentes ont conclu à la baisse des émissions totales d’aérosol (voir nos articles sur le "global brightening" ici et ici), ce qui est donc confirmé par la baisse de leur épaisseur optique dans l’atmopshère.

Au total, les années récentes auraient connu un forçage de 0,063 W/m2/an, ce qui conduit à une sensibilité climatique empirique de 0,29-0,48 K/W/m² (+/- 0,12). C’est deux à trois fois moins que la valeur moyenne des modèles du GIEC. C’est en revanche comparable à la valeur obtenue par les modèles de circulation générale couplés à des modèles de résolution des nuages (Miura 2005, Wyant 2006). Cela signifie qu’un doublement CO2 pourrait se traduire par une hausse des températures de surface de 1,07 à 1,77°C (par rapport à 1750). C’est évidemment très faible. Le tableau ci-après indique les estimations de la sensibilité climatique empirique selon diverses estimations de flux de chaleur dans les océans (qui modèrent plus ou moins le signale sur les températures de surface).

Comme le rappelle ce tableau, les océans sont habituellement supposés « retarder » le signal du réchauffement de surface en emmagasinant une bonne part de la chaleur en surcroît. Ce point est adressé par le papier de Stephen E. Schwartz (division des sciences de l’atmosphère et de l’envronnement du Laboratoire national Brookhaven, Etats-Unis). Autant l’atmosphère s’ajuste très rapidement aux forçages (sa sensibilité est quasi-immédiate), autant les océans ont une réponse plus lente. Une analyse du déséquilibre énergétique de la Terre suppose donc une estimation du contenu de chaleur des océans et du temps que mettent les températures de surface à s’ajuster au transfert d’une partie de cette chaleur vers l’atmosphère. A partir des données océaniques 1880-2004, Schwartz obtient pour ces deux grandeurs 14 W/m²/K/an (+/6) et 5 ans (+/- 2). Cette dernière valeur signifie que l’inertie thermique de l’océan serait faible et que les températures de surface s’ajusteraient rapidement aux forçages. La sensibilité climatique à l’équilibre déduite par Schwartz est de 0,30 K W/m² (+/- 0,14). A nouveau très faible (environ 1,1 K +/- 0,5 pour un doublement CO2), mais compatible avec la fourchette obtenue par l’équipe de Chylek et par d’autres méthodes.

Ces travaux apportent-ils le dernier mot à la question complexe de la sensibilité climatique ? Sans doute pas. Le papier de Schwartz a d’ailleurs suscité des commentaires critiques de Annan et al.  Mais ces papiers démontrent que l’incertitude physique la plus importante concernant l’avenir climatique est loin d’être tranchée et que des valeurs bien plus faibles que prévues sont désormais envisagées comme hypothèses de travail par les chercheurs. Plus que jamais, le « consensus » des scientifiques sur le climat est une illusion bureaucratique entretenue par une désinformation médiatique.

Références
Chylek, P. et al. (2007), Limits on climate sensitivity derived from recent satellite and surface observations, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2007JD008740.
Miura, H. et al. (2005), A climate sensitivity test using a global cloud resolving model under an aqua planet condition, Geophys. Res. Lett., 32, L19717, doi:10.1029/ 2005GL023672.
Schwartz S. E. J. (2007), Heat capacity, time constant, and sensitivity of Earth's climate system, J. Geophys. Res., D24S05, doi:10.1029/2007JD008746.
Wyant, M., M. Khairoutdinov, et C. Bretherton (2006), Climate sensitivity and cloud response of a GCM with a superparameterization, Geophys. Res. Lett., 33, L06714, doi:10.1029/2005GL025464.