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Pourquoi les dernières simulations climatiques prévoient un réchauffement global plus important ?

Crédits : NASA.

Depuis plusieurs mois maintenant, la dernière génération de modèles climatiques fournit peu à peu ses résultats. Or, il est apparu que le réchauffement attendu était plus marqué dans ces nouveaux modèles que dans les précédents. Une étude parue le 3 janvier 2020 dans la revue Geophysical Research Letters apporte des éléments de réponse sur l’origine de ces résultats vivement discutés.

Les simulations climatiques issues de la phase la plus récente du projet CMIP (CMIP6, projet d’inter-comparaison des modèles couplés 6) prévoient un réchauffement global plus important que dans les exercices précédents. En effet, la hausse obtenue pour un doublement du contenu atmosphérique en dioxyde de carbone (CO2) s’élève à 3,9 °C. Une valeur environ 0,6 °C plus élevée que celle donnée par les simulations de CMIP5. Dit autrement, le climat serait plus sensible aux rejets de gaz à effet de serre qu’on ne le pensait.

Néanmoins, il reste à comprendre pourquoi la nouvelle génération de modèles est plus réactive et également à évaluer sa pertinence. Car des résultats plus récents ne sont pas nécessairement plus robustes. Une entreprise lourde qui demande du temps et un travail partagé entre les divers groupes de modélisation.

Projections climatiques : le rôle ambivalent des nuages

Dans une récente étude, des chercheurs ont étudié 27 modèles ayant participé à CMIP6 et ont tenté de comprendre ce qui pouvait expliquer la position assez originale de ces nouvelles sorties. Dans leur papier, ils expliquent qu’un élément apparaît particulièrement critique : le rôle des nuages.

réchauffement modèles
Comparaison entre CMIP5 (bleu) et CMIP6 (orange) pour divers paramètres. En particulier, la vignette (a) indique la sensibilité climatique. Notez les valeurs globalement plus importantes pour CMIP6 mais également leur plus forte dispersion. Crédits : Mark D. Zelinka & al. 2020.

En fait, dès les premières simulations dans les années 1970, les chercheurs se sont rendu compte de la complexité qu’introduisaient les nuages dans le fonctionnement du système climatique. Ceux-ci jouant à la fois un rôle refroidissant en réfléchissant une fraction du rayonnement solaire et un rôle réchauffant en piégeant une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre. Ainsi, suivant le détail des mutations qu’ils subissent, les nuages peuvent atténuer ou renforcer le changement climatique.

Par ailleurs, leur représentation numérique demande le recours à des échelles d’espace et de temps très fines. Une condition qui n’est encore que partiellement remplie à l’heure actuelle. Et ce, malgré l’énorme puissance de calcul disponible de nos jours. En somme, il s’agit un peu de la bête noire des modélisateurs.

Réchauffement et représentation des nuages dans CMIP6

Au sujet des modélisations de CMIP6, les auteurs montrent que ce sont essentiellement les nuages de basses couches qui mènent à une plus forte sensibilité. Plus précisément, ces derniers tendent à se raréfier et à s’amincir plus rapidement dans les latitudes extra-tropicales. En particulier, en ce qui concerne l’hémisphère sud. De fait, plus de rayonnement solaire entre dans le système climatique, ce qui accélère le processus de réchauffement. On parle de rétroaction positive.

nuages réchauffement
Différence (noir) entre CMIP5 (bleu) et CMIP6 (orange) quant à la rétroaction des nuages de basses couches en moyenne zonale (i.e. selon les parallèles). L’axe vertical indique la valeur et l’ampleur de la rétroaction. Enfin, l’axe horizontal indique la latitude. Crédits : Mark D. Zelinka & al. 2020.

Cette rétroaction plus marquée découle de la nouvelle représentation physique des nuages dans CMIP6. En effet, les processus de phase mixte (interaction entre eau liquide et solide) sont désormais activement considérés. C’est à ce niveau qu’apparaît la réponse différenciée par rapport à CMIP5 et ses prédécesseurs. En moyenne sur les 27 modèles, les chercheurs n’ont trouvé aucun autre changement dans les rétroactions en mesure d’expliquer l’écart constaté.

Néanmoins, il faut noter que tous les modèles devant participer à CMIP6 n’ont pas encore fourni leurs données. Il convient donc de garder à l’esprit que les résultats présentés ici sont préliminaires. Pour une évaluation plus exhaustive, il faudra de toute évidence attendre le sixième rapport WG-1 du GIEC prévu pour 2021.

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