Dimanche 19 février 2012 7 19 /02 /Fév /2012 17:37

 

 

 

Ainsi que nous l'avons vu plusieurs fois, on assiste, depuis une décennie environ, à la stabilisation de la température moyenne de surface.

 

Pour expliquer cette stabilisation, en restant déterministe et dans le consensus, il y a deux possibilités évidentes:

 

- l'augmentation du flux de chaleur captée par l'océan profond (hypothèse océanique)

- la diminution du forçage TOA (hypothèse forçage)

 

Bien qu'il existe peut-être d'autres possibilités plus ou moins exotiques ou plus ou moins complexes, je me limiterai à ces deux là.

 

hypothèse océanique

 

données de chaleur océanique

 

Je me réfère à la plus récente étude à ce sujet à savoir Loeb 2012, ainsi qu'aux données 0-2000m de Levitus

 

Selon Loeb 2012, de janvier 2001 à décembre 2010, le flux de chaleur moyen a été de 0.50+-0.43W/m2 sur l'ensemble de la surface terrestre.

Ceci correspond, pour la valeur médiane, et si on néglige les termes glace, atmosphère et terres à 0.7W par m2 de surface océanique.

Comme j'utilise un logiciel qui fonctionne sur une aqua planète, c'est ce chiffre de 0.7W/m2 qui sera utilisé.

 

Les données de Levitus  sont très proches pour la période 2001-2010 puisqu'on obtient 0.60W/m2.

Pour la période 1964-2000, le flux de chaleur est de 0.46W/m2.

D'après Levitus, il y a bien augmentation du flux vers les années 2000.

 

levitus

 

forçage et sensibilités utilisés

 

Je calcule une variation de forçage telle que la variation des SST soit égale à la variation observée de 1964 à 2003 soit 0.115°C/décennie.

Cette variation de forçage correspond quasiment à une allure de doublement de la teneur en CO2 en 110 ans et à un forçage de 1.4W/m2 en 2005, soit largement dans les clous de la fourchette GIEC présentée dans l'AR4 (1.6+-1.0W/m2).

Ces données et calculs sont choisies et réalisés pour ne pas être trop éloigné des observations et estimations de forçage.

Toutefois, c'est plutôt sur le principe qu'il faut regarder les résultats.

 

sensibilité : 0.8K.m2/W

 

flux de chaleur océanique calculé

 

On considère la période 1964-2010 tout d'abord sans stabilisation des températures.

 

 

graphe1

 

Le flux océanique moyen calculé, entre 1964 et 2000, est de 0.38W/m2 assez proche des 0.46W/m2 de Levitus, mais le flux moyen entre 2001 et 2010 est de 0.77W/m2 pour un flux moyen Levitus de 0.60W/m2 et selon Loeb 2012 de 0.70W/m2.

Le flux trouvé par simulation est donc plus fort que la valeur médiane observée mais dans le domaine d'incertitude toutefois.

Rappelons que les SST augmentent "normalement" dans la période.

 

voyons maintenant ce que donne ce même flux avec stabilisation des températures par modification interne du transfert océanique

 

 

graphe2

 

si on veut stabiliser les températures à partir de 2001, il faut  augmenter le transfert océanique interne à partir de 2001, pour atteindre 0.84W/m2 en moyenne sur 2001-2010.

Ce dernier chiffre est toujours dans le domaine d'incertitude de Loeb 2012.

 

Cette hypothèse de stabilisation des températures par augmentation interne du transfert de chaleur océanique est donc compatible avec les données Loeb 2012.

 

Le terme "interne" signifie une augmentation du flux non liée au forçage mais dépendant de l'océan lui-même, par exemple si on imagine un mélange mécanique accru.

 

 

 

hypothèse forçage

 

 

Nous appliquons une variation de forçage sans toucher aux échanges océaniques internes.

 

 

graphe3

 

On calcule qu'il faut une forte baisse du forçage (-0.49W/m2) compatible, par exemple, avec la variation de TSI entre un maxi et un mini solaire affectée d'un coefficient d'amplification de 3.

 

Le flux océanique moyen entre 2001 et 2010 baisse à 0.57W/m2 ce qui reste dans le domaine d'incertitude de Loeb 2012.

 

 

conclusion

 

Les flux océaniques obtenus dans les deux hypothèses, variation interne du transfert océanique ou variation du forçage, sont dans le domaine d'incertitude des valeurs de Loeb 2012.

Il n'est pas possible de choisir entr'elles à partir de valeurs aussi imprécises.

Il est d'ailleurs possible qu'on ait un mélange des deux à savoir baisse du forçage et augmentation du transfert interne océanique.

 

Néanmoins, dans les deux cas, malgré une stabilisation de la température de surface (ici les SST mais c'est transposable à la température de surface globale), les deux hypothèses sont compatibles avec l'augmentation continue de la chaleur océanique observée ou estimée.

 

Dans le cas de l'augmentation du transfert océanique, on doit se poser la question de la cause.

En effet, il est à rappeler qu'il y a théoriquement assez de "froid" stocké sur Terre (le froid représentant ici les couches océaniques dont la température est inférieure à la température moyenne de surface et la glace) pour stabiliser la température pendant des durées considérables (1000 à 2000 ans).


Moyennent ce stock de froid considérable, si augmentation du transfert il y a, il est donc impératif d'en comprendre les mécanismes afin d'en prédire leur pérennité.

Les implications pour la température future et les conséquences en général seraient bien moindres si le transfert interne océanique augmentait que si la stabilisation actuelle des températures, comme je le pense, provenait tout simplement de la baisse de l'activité solaire et était donc tout à fait provisoire.

Par meteor - Publié dans : mécanismes climatiques - Voir les 6 commentaires
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Commentaires

je ne suis pas tout a fait d'accord avec l'article ...
Commentaire n°1 posté par météo le 11/03/2012 à 17h37
Intéressant.

Dans le premier schéma sur l'OHC 0-2000 m, on voit que dans les années 1990 il y a eu une hausse notable par rapport aux années 1980 (on gagne 6*10^22 J entre 1990 et 2000 au lieu d'environ 2,5*10^22 J entre 1980 et 1990). Et sauf erreur, on avait aussi simultanément une hausse notable en surface des Tm 1990 par rapport aux Tm 1980, de même qu'une première accélération de la fonte des glaces.

Dans la décennie 2000, on semble être à peu près en même hausse de l'OHC par rapport aux années 1990 (un peu plus, peut-être 7*10^22 J), de même que l'accélération de la fonte a continué, mais les Tm de surface n'ont pas suivi la même pente. C'est finalement ce dernier point que l'on veut expliquer.

J'aurais tendance à privilégier l'hypothèse forçage (plus généralement atmosphère) parce que si l'océan avait conservé l'essentiel de la "chaleur manquante" (baisse de l'évaporation, de la radiation ou de la conduction, qui sont les trois modes d'échange avec l'air), on l'aurait sans doute identifié dans la couche supérieure 0-300 m ou 0-700 m. Enfin, je suppose que le mélange 0-2000 m prend un certain temps, donc une conservation de la chaleur devrait donner un premier signal clair dans les couches supérieures de l'océan. Il faudrait voir idéalement sur un même graphique comment on évolué entre 2001 et 2010 les couches 0-300 m, 300-700 m et 700-2000m. On voit parfois des schémas colorés avec toute la colonne d'eau, mais c'est dur à interpréter "à l'oeil", vaudrait mieux calculer en J comment chaque couche a évolué année par année.

Pour l'hypothèse atmosphère, il y a des candidats qui ont été signalés dans la littérature : la vapeur d'eau stratosphérique, le volcanisme tropical, la hausse des aérosols issus du charbon, les cycles 23-24 du soleil. S'y ajoute la nébulosité, pas vraiment un forçage mais on ne la mesure pas assez finement pour savoir s'il y a des variations dans les couches basses, moyennes et hautes, variations pouvant modifier un peu les équilibres de court terme (quelques années de suite avec un peu plus de nuages bas que haut ou l'inverse, ce ne serait pas non plus une surprise énorme, pourquoi on aurait des quantités parfaitement identiques d'une année l'autre?).

Au fond, si l'on prend les best estimate, il n'y a pas une si grosse anomalie à expliquer. Dans la décennie 2000, les océans se sont réchauffés, les glaces ont fondu, le signal de surface est simplement plus faible. Mais ce signal de surface ne mesure pas en soi une grosse variation dans le contenu de chaleur du système (quelques %). Enfin, c'est comme cela que je le vois.
Commentaire n°2 posté par skept le 25/02/2012 à 11h36
bon excuse, si c'est à 90 %, le 0,43 n'est pas à 1 sigma mais à 1,7 sigma :). Et donc le résultat est à 0.5 /0.43 * 1,7 = 2 sigmas

Le problème de ces estimations est qu'il faut être bien sûr des barres d'erreurs, sinon, la significativité descend très vite : c'est pour ça qu'on préfère avoir de la marge et préférer des résultats au moins à 3 sigmas, si ce n'est 5. Par comparaison les résultats sur la présence d'un boson de Higgs dans le LHC étaient à 2,5 sigmas, donc meilleurs que ça, mais néanmoins ils n'ont pas prétendu l'avoir découvert. On appelle donc ça plutot un indice qu'une certitude ...
Commentaire n°3 posté par Gilles le 24/02/2012 à 18h25
"Je préfère formuler ainsi:
Le réchauffement océanique selon Loeb 2012 est compris entre 0.07W/m2 et 0.93W/m2.
"
si "est compris" a le sens d'une certitude, alors ce n'est pas la signification d'une barre d'erreur :). Un résultat à 1 sigma n'est en général pas considéré comme significatif, parce qu'en réalité, la majeure partie des résultats trouvés quand le signal réel est nul sont de l'ordre de grandeur de un sigma.
Commentaire n°4 posté par Gilles le 24/02/2012 à 13h44

je ne vois pas ce que tu veux dire par un "résultat à 1 sigma".

voilà ce que dit Loeb2012:

"We combine satellite data with ocean measurements to depths of 1,800 m, and show that between January 2001 and December 2010, Earth has been steadily accumulating energy at a rate of 0:50+0:43Wm2 (uncertainties at the90%confidence level).
We conclude that energy storage is continuing to increase in the sub-surface ocean."

pour moi il y a 90% de confiance que le flux soit compris entre 0.07 et 0.93W/m2.

 

 

 

Réponse de meteor le 24/02/2012 à 17h17
"Selon Loeb 2012, de janvier 2001 à décembre 2010, le flux de chaleur
moyen a été de 0.50+-0.43W/m2 sur l'ensemble de la surface terrestre."

J'en conclus donc que selon Loeb 2012, il n'y a pas eu de réchauffement significatif mesuré de janvier 2001 à décembre 2010 ...
Commentaire n°5 posté par Gilles le 24/02/2012 à 08h17

Je préfère formuler ainsi:

Le réchauffement océanique selon Loeb 2012 est compris entre 0.07W/m2 et 0.93W/m2.

 

 

Réponse de meteor le 24/02/2012 à 10h05
Une petite question à 2 balles.
Pendant un Maunder ou avec une très grosse activité volcanique par ex, dans une zone de l'océan où elle est sensée le faire habituellement, on a une certaine quantité d'eau de surface anormalement froide qui va plonger vers les profondeurs, elle va circuler cachée pendant des centaines d'années avant de refaire surface. Que devient l'anomalie d'origine de cette quantité d'eau quand elle ressort à la surface, qu'est-ce qui la modifie le plus (si elle est significativement modifiée) dans les profondeurs avant de revenir à la surface ?

Sinon vous avez dû remarquer le problème de l'analyse de ces changements ou non (à court-terme), avec les barres d'erreur :
http://davidappell.blogspot.com/2012/01/trenberth-response-to-todays-loeb-et-al.html
Commentaire n°6 posté par ChristianP le 21/02/2012 à 10h19

oui c'est une théorie que j'ai déjà vue mais pas en peer-review.

en fait celà revient à considérer que le conveyor belt est une bande magnétique qui enregistre les évènements de surface.

cet effet doit exister mais l'influence qu'il a lors de la remontée des eaux profondes est à la mesure de la faible diffusion, tout de même, de la chaleur de surface vers l'océan profond.

pour moi il est donc très très faible et sans doute pas discernable.

 

PS: j'ajoute que, d'autre part, si la circulation thermohaline a un temps de cycle de 500 ans environ, il s'agit d'une moyenne.

Des parcelles d'eau remontent peut-être au bout de 100 ans, 200 ans, ...1000 ans.

Et elles ne ramènent pas à la surface, par conséquent, le même signal.

 

Non pour moi, ce qui est important, et pour revenir, à l'article c'est le déphasage entre l'upwelling et le downwelling qui n'ont pas la même intensité sur le moyen terme.

 

Réponse de meteor le 21/02/2012 à 11h41

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