L’incertitude sur la valeur de la sensibilité climatique du climat n’a pas été réduite en 45 ans

Article publié le 17 décembre par Andy May Traduit par la rédaction.

Selon le GIEC, il y a « consensus » sur le fait que l’essentiel du réchauffement depuis 1750 est dû aux émissions de CO₂ et aux autres gaz à effet de serre d’origine humaine, comme le montre la figure 1, extraite du rapport du GIEC (2021, p. 961).

Depuis 45 ans on spécule sur la valeur de la sensibilité climatique, c’est à dire sur l’augmentation de la température qui résulterait d’un doublement de la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre, une fois l’équilibre radiatif atteint. Pourtant, après 45 ans de recherche, non seulement cette incertitude n’a pas été réduite, mais elle est désormais plus grande que dans les rapports précédents (GIEC, 2021, p. 927). Il est désormais clair que les modèles climatiques modernes font de nombreuses hypothèses critiques qui sont mal étayées et parfois en conflit avec les observations. Il est grand temps que le « consensus » cesse d’ignorer les faiblesses évidentes de son modèle conceptuel du climat, vieux de 60 ans .

Les premiers modèles

Syukuro Manabe a construit le premier modèle climatique de circulation générale avec plusieurs collègues dans les années 1960 (Manabe & Bryan, 1969) et (Manabe & Wetherald, 1967). Il a commencé avec un modèle d’équilibre radiatif unidimensionnel de température moyenne horizontale, mais s’est rendu compte que la troposphère n’était pas en équilibre radiatif en raison de la convection. La basse atmosphère est presque opaque à la plupart des rayonnements infrarouges émis par la surface ou au rayonnement à ondes longues sortant (OLR) en raison des gaz à effet de serre. En conséquence, la surface de la Terre n’est pas tant refroidie par l’émission de rayonnements, que par l’évaporation de l’eau de surface qui transporte la chaleur de surface dans l’atmosphère sous forme de chaleur latente à l’intérieur de la vapeur d’eau. La vapeur d’eau est moins dense que l’air sec, elle monte donc. Une fois que la vapeur d’eau est suffisamment élevée, elle se refroidit lorsque la pression de l’air environnant baisse, ce qui permet aux particules d’air de se dilater, provoquant la condensation de la vapeur d’eau qui libère sa chaleur latente. Si cette opération est réalisée à une altitude suffisamment élevée, une partie de la chaleur latente peut atteindre l’espace sous forme de rayonnement ou atteindre les molécules de gaz à effet de serre environnantes plus haut dans l’atmosphère. Le reste de la chaleur libérée réchauffe simplement le voisinage. Ce processus est appelé « adiabatique humide ».

Ce processus fonctionne parce que la température diminue avec l’altitude dans la troposphère selon un gradient (taux de décroissance), qui varie beaucoup autour de la Terre, mais dont la moyenne reste assez constante autour de 5,08 °C/km (Benestad, 2017, pp. 24-26, supp. mat.). Le taux de décroissance est généralement donné sous la forme d’un nombre positif, mais il s’agit de la diminution de la température avec l’altitude. La valeur la plus souvent invoquée est de 6,5 °C/km, même si le taux moyen réel est plus bas. Le taux de décroissance réel à un endroit et à une heure de la journée donnés varie beaucoup. Il varie également en fonction de l’humidité et de la saison. Le taux de décroissance peut être négatif, un état appelé inversion de température.

Pour ses premiers modèles, Manabe a ajouté une contrainte sur le gradient thermique de sorte qu’il ne puisse pas dépasser une valeur fixe préétablie, de sorte que le modèle prédisait correctement la position de la tropopause. La tropopause est l’altitude à laquelle le gradient de température cesse d’être contrôlé par la convection. Au-dessus de la tropopause, l’atmosphère est plus proche de l’équilibre thermique et la température augmente avec l’altitude. Dans les premiers modèles de Manabe, le gradient thermique troposphérique était supposé linéaire et fixe (Held & Soden, 2000).

Manabe a également supposé une humidité relative fixe et une couverture nuageuse fixe. Comme l’écrit Held, il est simpliste de supposer que le taux de décroissance ne change pas avec la température, mais c’était une hypothèse pratique (Held & Soden, 2000). L’hypothèse d’une humidité relative fixe entraîne une sensibilité au CO₂ très élevée. Dans les tropiques, le profil de température est similaire à une adiabatique humide (décrite ci-dessus). La condensation de la vapeur d’eau en altitude est le processus qui forme les nuages ​​(Held & Soden, 2000). Les modèles climatiques ont beaucoup de mal à reproduire le profil de température troposphérique dans les régions tropicales critiques car ils prédisent un réchauffement trop important dû aux gaz à effet de serre (GIEC, 2021, p. 443).

Aux latitudes plus élevées, l’adiabate humide ne fonctionne pas, car le transport horizontal de chaleur sensible et latente par les tempêtes des latitudes moyennes et élevées joue un rôle important dans le climat général (Held & Soden, 2000).

Hypothèse d’un taux de décroissance fixe

Un taux de décroissance fixe signifie que la température moyenne globale des émissions ne change jamais, donc le rayonnement à ondes longues sortant ne change pas, sauf brièvement lorsque la température de surface change. Une description courante de l’effet de serre (GHE) est représentée par un diagramme du taux de décroissance illustré dans la figure 1 (Held & Soden, 2000).

La figure 2 illustre les effets du doublement du CO₂ avec un taux de décroissance fixe et linéaire dans le modèle simplifié de Held. Le CO₂ supplémentaire réchauffe la basse atmosphère avec un rayonnement de retour supplémentaire, puis l’hypothèse d’un taux de décroissance fixe entre en jeu, forçant le niveau d’émission à monter à une altitude plus élevée, ce qui signifie qu’il a une température plus basse, le contraignant à émettre moins dans l’espace. Comme il émet moins de rayonnement (autrement dit de « chaleur »), après une courte période, le nouveau niveau d’émission se réchauffe à la température de l’ancien niveau d’émission et la température d’émission effective reste inchangée, tout comme l’OLR (rayonnement à ondes longues sortant), Cf Held & Soden, 2000.

Ce modèle simple de l’effet de serre présente de nombreuses faiblesses. Il n’est vraiment approprié que dans des conditions parfaites sous les tropiques, et même là, le taux de décroissance pendant la nuit est différent de celui de la journée. De plus, le modèle prédit un réchauffement beaucoup trop important sous les tropiques. Aux latitudes moyennes, avec une circulation horizontale persistante et de nombreuses tempêtes, cela n’a aucun sens. Dans les régions polaires, en particulier pendant les longs hivers sombres, l’atmosphère est souvent plus chaude que la surface, ce qui invalide complètement le modèle. De plus, le rayonnement à ondes longues sortant (OLR) augmente actuellement à mesure que le globe se réchauffe. Il ne reste pas inchangé comme le modèle le prévoit, bien que le rayonnement solaire total entrant ait très peu changé.

Le rayonnement à ondes longues sortant (OLR) augmente

La figure 3 suggère que le modèle de Held et Soden sur le fonctionnement de l’effet de serre est incorrect ou que le CO₂ n’est pas la cause du réchauffement récent, comme l’explique Javier Vinós. Notez que le modèle qualitatif de l’OLR correspond à chaque cycle solaire. Cela suggère que les cycles solaires contribuent au modèle de l’OLR. Ainsi, bien que l’augmentation du CO₂ puisse influencer le réchauffement récent, les variations tout au long d’un cycle solaire y contribuent probablement aussi.

Le rôle de l’ENSO et de l’AMO

Le diagramme de la figure 4 ci-dessous montre que de 1950 à 1975, l’indice cumulatif ENSO de Dewitte (MEI ) a diminué, suggérant une période de fortes Las Niñas. De 1975 à 1998, il a augmenté, suggérant une période de fortes Los Niños. De 1998 à 2014, il est resté stable et Los Niños et Las Niñas étaient plus ou moins égaux.

La ligne bleu foncé de la figure 4, sans repère, correspond à l’ AMO ou oscillation multidécennale atlantique. Notez qu’elle correspond à peu près à l’indice cumulatif MEI (Multivariate ENSO Index). Cela suggère que les températures de surface de la mer de l’Atlantique Nord sont liées d’une manière ou d’une autre à la fréquence de Los Ninos et de Las Ninas ( An, Wu, Zhou et Liu, 2021 ), ou qu’elles suivent toutes deux une autre influence, comme la variabilité solaire. Là encore, il semble peu probable que le CO₂ soit le « bouton de contrôle du climat » (GIEC, 2021, p. 179).

Nuages ​​et sensibilité climatique

Selon de (Loeb, et al., 2021) :

« Le climat est déterminé par la quantité d’énergie solaire absorbée par la Terre et par la quantité d’énergie qu’elle rejette par émission de rayonnement infrarouge thermique. La somme de ces deux phénomènes détermine le réchauffement ou le refroidissement de la Terre. »

Il s’agit d’une simplification excessive, car elle ne tient pas compte de l’impact du temps de séjour de l’énergie , qui varie en permanence. Le temps de séjour de l’énergie varie en fonction des tendances de la circulation atmosphérique et océanique, qui sont influencées par la variabilité solaire (voir les figures 5.3, 5.4 et 5.5 ici ).

Loeb, 2021 note qu’une augmentation de l’énergie absorbée par la Terre de 2005 à 2019 s’accompagne d’une diminution de la couverture nuageuse (voir figure 4). La diminution de la couverture nuageuse réduit la réflexion de l’énergie solaire entrante, mais diminue également l’absorption de l’IR de surface sortant par les nuages. Dewitte (voir ci-dessus) signale une augmentation du rayonnement à ondes longues sortant au même moment.

Kauppinen et Malmi, 2019 montrent que la couverture nuageuse basse a diminué, comme le montre leur figure 5.

Comme l’expliquent Kauppinen et Malmi, la couverture nuageuse basse de 2019 (ainsi que la couverture nuageuse totale) diminue en même temps que la « pause » du réchauffement climatique a commencé vers l’an 2000. Globalement, lorsque la couverture nuageuse basse augmente de 1 %, la température moyenne de surface mondiale diminue de 0,11 °C en moyenne. En fonction de la fraction nuageuse globale d’EUMETSAT, la température de surface mondiale HadCRUT4 diminue de 0,15 °C par pour cent de couverture nuageuse totale, comme l’illustre la figure 5.

Les données présentées dans les figures 2 à 6 ne peuvent pas être expliquées comme une fonction de l’augmentation monotone du CO₂ atmosphérique et d’autres gaz à effet de serre et de leurs capacités dites de « piégeage de la chaleur » ou de « retardement de l’OLR ». L’influence sur l’augmentation des températures de surface des gaz à effet de serre supplémentaires ne se retrouve pas dans ces données.

Ceppi et Nowack, 2021, tentent de montrer que la couverture nuageuse réagit à la température de surface et la figure 6 semble étayer cette idée. Cependant, ils estiment avec le GIEC que les changements de couverture nuageuse dus au réchauffement de la surface augmentent le réchauffement net, c’est-à-dire que les changements de couverture nuageuse dus au réchauffement de la surface constituent une rétroaction positive nette (GIEC, 2021, p. 95). Ils sont flous dans leur formulation et n’affirment pas que l’augmentation de la couverture nuageuse augmente le réchauffement, mais ils disent plutôt que le changement net de la couverture nuageuse dû au réchauffement de la surface est une rétroaction positive. Ainsi, ils divisent les nuages ​​en types, certains sont à réchauffement net, d’autres à refroidissement net, le changement global étant positif.

Les figures 5 et 6, ainsi que les travaux de Kauppinen et Malmi, suggèrent qu’une augmentation de la couverture nuageuse, à mesure que la planète se réchauffe, diminue le réchauffement. La figure 2 suggère que l’OLR augmente à mesure que la planète se réchauffe et que la couverture nuageuse diminue, ce qui n’est pas ce à quoi on pourrait s’attendre si les changements de couverture nuageuse sont une rétroaction positive nette au réchauffement de la surface. Cependant, les deux idées ne sont pas nécessairement incompatibles, car ni le GIEC, ni Ceppi et Nowack ne disent que l’augmentation de la couverture nuageuse augmente le réchauffement, ils disent que les « changements de couverture nuageuse » augmentent le réchauffement net. Le temps nous dira si leur hypothèse complexe est correcte.

Ceppi et Nowack partent explicitement du principe que les gaz à effet de serre sont à l’origine du réchauffement climatique selon le scénario RCP4.5. Ils n’envisagent pas la possibilité que les variations de l’activité solaire (figure 3) ou les oscillations océaniques (comme l’AMO représentée sur la figure 4) aient un impact. Loeb, 2021, évoque les changements dans la PDO, non pas comme un facteur de changement climatique, mais simplement comme un type de variabilité naturelle interne.

Comme le montrent Ceppi et Nowak, l’ECS est très bien corrélé à la couverture nuageuse, voir la figure 2 ici . Il est également vrai que la couverture nuageuse est la rétroaction la plus incertaine dans les modèles climatiques à gaz à effet de serre et que les modélisateurs du climat ont signalé qu’ils manipulaient le paramétrage des nuages ​​(Koonin, 2021, p. 93) pour obtenir une valeur préétablie de l’ECS. Cela diminue notre confiance dans les modèles climatiques lorsque la composante la plus incertaine et la moins bien comprise d’entre elles (les nuages) est utilisée pour créer un résultat souhaité. En outre, comme le rapporte le sixième rapport du Groupe de travail sur l’évaluation des risques à la page 927, l’ECS calculé par les modèles climatiques devient de plus en plus incertain et la raison invoquée est que les modélisateurs manipulent davantage leurs paramètres de nuages ​​pour essayer de faire correspondre les observations de nuages. Il est clair que quelque chose ne va pas dans les modèles climatiques modernes, et le problème s’aggrave avec le temps.

Le déséquilibre énergétique de la Terre (EEI)

Le rayonnement net entrant ou sortant est le déséquilibre énergétique de la Terre ou EEI ( Earth’s energy imbalance). Lorsqu’il est positif, la Terre se réchauffe et accumule de la chaleur et lorsqu’il est négatif, la Terre se refroidit. Étant donné que la majeure partie de l’énergie solaire absorbée à la surface de la Terre est stockée dans les océans (~ 90 %), la teneur en chaleur des océans est un indicateur sensible de l’EEI à long terme et peut être utilisée comme point de contrôle et d’étalonnage pour les mesures de rayonnement par satellite qui ne sont pas suffisamment précises à elles seules pour mesurer directement l’EEI (Loeb, et al., 2022).

Le tableau 1 de (Loeb et al., 2022) répertorie le rayonnement solaire absorbé (ASR), le rayonnement sortant à ondes longues (OLR) et le rayonnement net entrant (positif) et sortant (négatif) pour diverses analyses d’instruments satellitaires. Les tendances varient de 0,026 à 0,42 W/m2 par décennie ±~.24. Il s’agit d’une différence assez importante et incertaine. Les chiffres sont positifs puisque la planète se réchauffe.

L’EEI réel et la tendance de l’EEI sont inconnus, mais les estimations du contenu thermique des océans de 2005 à 2019 suggèrent qu’il est faible et compris entre 0,24 et 0,98 (±~0,7) W/m ² par décennie selon le tableau 4 de (Loeb, et al., 2022). Les balises ARGO ont considérablement amélioré nos connaissances sur la température des océans jusqu’à une profondeur de 2 000 mètres, mais les tendances de la température en dessous de 2 000 mètres et sous la banquise sont encore largement inconnues. Il semble prudent de conclure que la tendance, depuis 2000, se situe quelque part entre ~-0,7 et ~1,5 W/m ² par décennie et plus probablement positive que négative, car la Terre se réchauffe, mais au-delà, c’est incertain. Le rayonnement solaire entrant total et le rayonnement sortant total à ondes longues sont des nombres dont la valeur est très élevée, connus avec une grande incertitude, et la différence entre ces deux valeurs est très faible et inférieure à la précision des mesures actuelles.

L’évolution de la teneur en chaleur des océans est utile comme contrôle, mais nous n’avons pas une bonne idée des températures des océans, que ce soit dans les airs ou en profondeur. ARGO améliore les choses, mais la couverture est encore médiocre. Quant à la mesure du rayonnement entrant et sortant, il y a des difficultés de mesure dans le Pacifique oriental, l’Arctique et dans de nombreuses autres régions. Pour une discussion complète des problèmes d’estimation de la tendance de l’EEI, le lecteur intéressé est renvoyé à (Loeb, et al., 2022).

Pour un nouveau modèle conceptuel du climat

Comme je l’ai déjà écrit, les modèles climatiques actuels du GIEC/CMIP ne sont pas cohérents avec les observations et, paradoxalement, ils s’accordent mieux dans les tropiques si l’on élimine la part d’origine humaine de l’effet de serre accru. Il semble que le modèle conceptuel qu’ils poursuivent depuis 1990 (le premier rapport du GIEC) selon lequel le CO₂ est le « bouton de commande » du réchauffement climatique soit erroné. Il existe de nombreuses preuves que le climat obéit a de nombreux autres facteurs, et que le CO₂ d’origine humaine n’en est qu’un parmi d’autres , et qui n’est peut-être pas le plus important. Il est grand temps que le GIEC cesse de promouvoir cette idée de changement climatique d’origine humaine et retourne à ses études pour développer un nouveau modèle conceptuel tiennent compte des données présentées dans cet article.

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