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Les satellites sous-estiment-ils le réchauffement de la basse atmosphère ?

Energie infrarouge émise par le système Terre-atmosphère entre le 11 et le 25 mai 2001. Les couleurs chaudes signent une forte émission. Crédits : NASA.

De récents travaux appuient l’hypothèse selon laquelle les mesures satellitaires persistent à sous-estimer l’ampleur du réchauffement de la basse atmosphère. Mais pour quelles raisons ? Les résultats paraissent dans le célèbre Journal of Climate le 20 mai dernier.

Les stations météo assurent la mesure des températures en surface à environ deux mètres du sol, permettant un suivi du réchauffement climatique à échelle globale. Toutefois, ce dernier s’étend jusqu’à une dizaine de kilomètres d’altitude. Les relevés de surface ne retranscrivent ainsi que la partie du réchauffement qui nous affecte le plus directement. Quid du reste ?

La complexité des mesures de température par satellite

Comme on peut s’en douter, le suivi des températures de la basse atmosphère est bien plus complexe. Outre les ballons-sondes dont la couverture spatiale laisse à désirer, ce sont surtout les satellites qui constituent l’instrument de choix. S’ils assurent une couverture quasi globale de la planète, les profils verticaux qu’ils transmettent sont néanmoins accompagnés d’une incertitude notable dans un cadre d’analyse climatologique. En effet, la mesure est télédétectée et non in situ comme pour les stations de surface. Ce n’est donc que de façon indirecte, demandant plusieurs étapes de retraitement, que l’on remonte au profil vertical de température.

Si elles montrent toutes un réchauffement, les courbes travaillées par les divers centres de recherche accusent des différences substantielles. Par ailleurs, la comparaison entre ces observations et les projections des modèles climatiques révèle l’existence d’un écart quantitatif. Plus précisément, le réchauffement anticipé par les modèles est globalement plus fort que celui observé par les satellites, en particulier en haute troposphère tropicale. Il s’agit là de problèmes de longue date bien connus des scientifiques, mais qui ne sont pas faciles à résoudre.

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Tendance des températures de la basse troposphère sur la période 1979-2020 telle que donnée par la version la plus récente de la base RSS. Notez le maximum d’augmentation autour de la zone polaire nord. Crédits : remss.com.

Un réchauffement troposphérique probablement sous-estimé

Un corpus grandissant d’études laisse tout de même penser que les mesures satellitaires sous-estiment le réchauffement réel. Les corrections successives apportées aux séries afin de mieux tenir compte des incertitudes mènent d’ailleurs très souvent à revoir à la hausse les tendances précédentes. Il s’agit d’une perspective qu’une récente étude appuie encore un peu plus. En utilisant une méthode analytique tirant parti des liens entre les différentes variables atmosphériques, par exemple entre la température et l’humidité, les chercheurs ont pu estimer la crédibilité des tendances satellitaires.

En effet, ces liens se trouvent contraints par des lois fondamentales que l’on comprend très bien. Se baser sur des ratios étroitement limités par la physique pour déterminer la cohérence des mesures télédétectées se présente donc comme une astuce ingénieuse. Sans surprise, les valeurs que retranscrivent les données satellitaires diffèrent fortement d’un ensemble à l’autre. Or, et c’est un point central du papier, les ratios qui s’accordent le plus avec la théorie et les modèles présentent en général les plus forts taux de réchauffement tropical.

Comme le raisonnement se base sur des rapports, une interprétation différente, mais non exclusive est que les observations satellitaires surestiment à l’inverse l’augmentation du contenu en eau de l’air. « Il est actuellement difficile de déterminer quelle interprétation est la plus crédible », indique Benjamin Santer, auteur principal du papier. « Mais notre analyse révèle que plusieurs ensembles de données d’observation, en particulier ceux avec les plus petites valeurs de réchauffement à la surface de l’océan et en troposphère, semblent être en contradiction avec d’autres variables complémentaires mesurées indépendamment ».