Une nouvelle étude menée par l’équipe du chercheur Hui Su, du NASA’s Jet Laboratory Propulsion Laboratory (NASA JPL), suggère que la plupart des modèles climatiques mondiaux pourraient sous-estimer la quantité de précipitations qui tombera dans les régions tropicales de la Terre, alors même que celle-ci continue de se réchauffer. Les modèles climatiques sous-estiment les diminutions de nuages élevés au niveau des tropiques d’après les observations de la NASA.
Mais, comment la diminution de nuages peut-elle mener à plus de précipitations ? Sur l’échelle mondiale, les précipitations ne sont pas liées uniquement aux nuages, mais aussi au « budget énergétique » de la Terre (l’énergie apportée par le Soleil par rapport à l’énergie thermique sortant de la Terre). Les nuages tropicaux élevés piègent la chaleur dans l’atmosphère. S’il y a moins de ces nuages dans le futur, l’atmosphère tropicale se refroidira. À en juger par les changements observés dans les nuages au cours des dernières décennies, il semble que l’atmosphère crée moins de nuages élevés en réponse au réchauffement de la surface. Cela augmenterait les précipitations tropicales, ce qui réchaufferait l’air pour équilibrer le refroidissement des nuages rétrécissant.
Des précipitations réchauffant l’air peuvent créer la confusion : les gens sont habitués à utiliser la pluie pour refroidir leur environnement et leurs activités, mais pas pour les réchauffer. Cependant, un processus différent se produit dans l’atmosphère. Lorsque l’eau s’évapore, elle entraîne avec elle l’énergie thermique qui l’a fait s’évaporer. Dans la haute atmosphère froide, lorsque la vapeur se condense en gouttelettes liquides ou en glace, elle libère la chaleur et réchauffe donc l’atmosphère.
L’étude de la NASA met en contexte la diminution de la couverture nuageuse élevée en tant que résultat d’un changement planétaire à grande échelle qui entraîne le réchauffement de la surface terrestre. Ces flux à grande échelle sont nommés « circulation générale atmosphérique » et ils comprennent une large zone d’air ascendant centrée sur l’équateur. Les observations menées au cours des 30 à 40 dernières années ont montré que cette zone se rétrécit au fur et à mesure que le climat se réchauffe, entraînant une diminution conséquente des nuages élevés.
Su et ses collègues de JPL ainsi que 4 universités ont comparé les données climatiques des dernières décennies avec 23 simulations de modèles climatiques de la même période. Les modélisateurs de climat utilisent des simulations rétrospectives comme celles-ci pour vérifier la façon dont leurs modèles numériques sont capables de reproduire des observations. Pour les données, l’équipe a utilisé des observations de rayonnement thermique sortant des nuages spatiaux de la NASA, du système d’énergie radiante de la Terre (CERES), d’autres instruments satellites ainsi que des observations au niveau du sol.
L’équipe de Su a constaté que la plupart des modèles climatiques ont sous-estimé le taux d’augmentation des précipitations pour chaque degré de réchauffement de la surface. Les modèles les plus proches des observations correspondantes des nuages dans le climat actuel ont plus montré une augmentation des précipitations pour le futur que les autres modèles.
Su a déclaré qu’en retraçant le problème de sous-estimation des déficiences des modèles pour représenter les nuages tropicaux et la circulation générale atmosphérique, « cette étude fournit un moyen d’améliorer les prévisions de changements futurs de précipitations. »
