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.

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.

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

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.

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.

La combustion de carbone fossile (pétrole, gaz, charbon), du fait des activités humaines, entraîne l'émission de quantités importantes de CO2 dans l'atmosphère.

Les puits de carbone océanique et terrestre absorbent un peu moins de la moitié du CO2 émis annuellement et cette proportion est remarquablement constante.

Néanmoins c'est la pression partielle de CO2 dans l'atmosphère qui pilote l'absorption et, en conséquence, lorsque la pression baisse (en l'absence d'émissions par exemple) l'absorption par les puits diminue jusqu'à zéro suivant leur constante de temps.

In fine c'est du puits terrestre minéral (silicates) que va dépendre la teneur résiduelle en CO2 dans l'atmosphère.

Comme la constante de temps de ce puits est très grande (le puits réagit très lentement) les émissions de CO2 anthropiques passées, actuelles, et futures, laisseront une trace non négligeable pendant des durées très grandes de plusieurs dizaines de millénaires.

L'influence climatique du CO2 étant avérée, on peut alors parler d'irréversibilité du changement climatique à des échelles dépassant largement l'échelle historique (5000 ans environ).

Gillett 2011

Afin de quantifier cette irréversibilité, du moins pendant le 3ème millénaire, Gillett et al ont, dans Ongoing climate change folowwing a complete cessation of carbon dioxyde emissions, étudié les conséquences d'un arrêt brutal des émissions après un cumul de 500 Gt en 2010 et un cumul de 2200 Gt en 2100.(émissions exprimées en Gt de carbone)

Ces cumuls correspondent au scénario A2 caractérisé par une émissions d'une trentaine de Gt/an en 2100.

Le cumul en 2100 est compatible avec les estimations des ressources ultimes et les émissions en 2100 correspondent à un taux d'augmentation annuel inférieur à 1.3% inférieur lui-même à celui des 90 années précédentes,  soit 2.5% de 1918 à 2008 en tenant compte du carbone fossile uniquement et pas de celui issu de l'usage des sols (CDIAC).

Mais ceci reste un scénario bien entendu.

Nous nous intéresserons ici au scénario arrêt en 2100 (ZE2100) en soulignant quelques points qui semblent importants avec des explications à la fois tirées du texte et personnelle.

1- la teneur en CO2 baisse d'abord rapidement puis bien plus lentement

voir fig 1

- c'est la pression partielle en CO2 qui pilote l'absorption par les puits

- la végétation terrestre commence à relarguer du CO2 à partir des températures élevées.

- in fine c'est le puits silicate terrestre qui "règle" la teneur en CO2 dans l'atmosphère

2- la température globale reste constante

 voir fig 2

- La température de surface des océans, driver important de la température globale, se réchauffe suite au forçage et se refroidit par échange avec les couches plus profondes.

En cas de baisse du forçage (relativement modérée puisque le CO2 reste à une valeur bien supérieure à celle de l'équilibre initial) le réchauffement des couches plus profondes diminue le flux de chauffage océanique et permet à la température de surface de ne pas baisser.

3 - la température de l'océan profond continue à augmenter

voir fig 4

Le flux de chauffage de l'océan diminue fortement lorsque le forçage baisse mais reste néanmoins positif grâce au relatif maintien de ce forçage.

L'océan profond continue alors de se réchauffer, et, sur 900 ans, son élévation de température atteint 2.6°C à 1400m.

4 - déclinaison régionale de la température après 2100

Si jusqu'en 2100, l'évolution régionale de la température est "habituelle", l'après 2100 est un peu plus difficile à comprendre.

Les explications des auteurs manquent quelque peu de clarté à ce point de vue.

Par exemple concernant le refroidissement de l'hémisphère nord et en particulier celui des SST de la zone arctique (au dessus de la Scandinavie) après 2100.

Selon les auteurs ce serait le refroidissement plus poussé des terres de la zone arctique qui piloterait ce refroidissement plus intense des SST jouxtant ces zones.

Mais l'étagement des températures figurant sur leur graphe justifierait plutôt l'inverse.

On pourrait plutôt penser à un déplacement de la zone de plongée des eaux profondes plus au sud du Groenland comme ils le suggèrent eux-mêmes.

Le changement le plus significatif, qui saute aux yeux, est la toujours forte augmentation des températures de l'océan austral et de l'Antarctique après l'arrêt des émissions.

Il ne semble pas que ce soit cet arrêt qui en soit à l'origine mais plutôt le fait que les eaux profondes de l'hémisphère nord subissent un upwelling dans l'océan austral.

5- les précipitations

(voir fig 3 ci dessus)

L'évolution des précipitations ressemble fortement à ce que nous avons l'habitude de voir dans les modèles, du moins jusqu'en 2100.

L'évolution après 2100 suit grossièrement l'évolution des températures mais les explications données par les auteurs notamment lorsqu'ils disent ceci:

"Global mean precipitation increases through the ZE2100 simulation, particularly in the first decades after emissions cease (Fig. 2b): such an increase in global mean precipitation is an expected response to decreasing atmospheric CO2 concentration in the presence of constant global mean surface temperatures12,13, because more efficient radiative cooling to space allows a larger latent heat release in the troposphere"

mériterait d'être un peu plus expliqué car, a priori, la diminution du CO2 devrait faire diminuer le refroidissement radiatif de la troposphère.

6-niveau des océans

(voir fig 2)

Le niveau stérique (du à la température) augmente d'environ 1m jusqu'en l'an 3000.

Les auteurs font cependant l'impasse sur une estimation de l'augmentation du niveau massique (fonte des glaces continentales) ce qu'on peut évidemment comprendre.

Toutefois ils mettent l'accent sur l'importance du très fort réchauffement de l'Antarctique et de l'océan austral dans les processus de fonte de l'inlandsis notamment dans sa partie ouest.

conclusion

Les causes de la déclinaison locale de la température après 2100  semblent quelque peu complexes et difficiles à comprendre au premier abord (voire l'évocation de la cellule de Deacon).

D'autre part, on ne sait pas bien si c'est l'arrêt des émissions ou la continuation des processus suite au réchauffement initial (évolution au cours d'un temps long) qui sont à l'origine des différences régionales constatées.

Le plus important reste cependant la mise en évidence d'un certain caractère irréversible du réchauffement puisque la température globale ne change pas pendant 900 ans après l'arrêt des émissions même si elle baisse assez légèrement dans l'hémisphère nord.

Dans un prochain article on regardera les résultats du petit modèle climat-evolution appliqué à ce cas et à un autre qui concernera l'exploitation d'une partie conséquente (environ 7000Gt sur un temps beaucoup plus long, 1150 ans) des ressources ultimes estimées, en essayant d'être un peu plus réaliste en ce qui concerne les consommations annuelles.

Une récente publication, résumée et obtenue grâce au site de Libération , permet de comparer les précipitations extrêmes observées (Hadley) à celles simulées par les modèles.

Les évènements de précipitations extrêmes étudiés ont une durée de 1j (RX1D) et 5j (RX5D)

Les modèles sont répartis en 2 catégories:

ANT (pour des modèles qui utilisent uniquement les forçages ANThropiques)

ALL (pour des modèles qui utilisent TOUS les forçages y compris les forçages naturels).

Selon cette étude, les modèles sous-estiment les probabilités de précipitations extrêmes, et ceux qui n'utilisent que le forçage anthropique ont le rapport signal/bruit le plus proche des observations.

Les précipitations extrêmes observées sont en augmentation de 1951 à 1999 de façon plus prononcée que les précipitations extrêmes simulées.

Ces résultats sont cependant à considérer avec prudence du fait, notamment, de la grande incertitude sur la valeur du forçage anthropique (aérosols en particulier)

Il semble un peu étrange, d'autre part, que l'ajout des forçages naturels  n'apporte  pas d'amélioration.

Dans le cadre de cette étude, qui fait un point intéressant sur les observations, les performances des modèles et qui tente de détecter un signal anthropique, il semble bon de donner quelques pistes très simples sur ce qui lie réchauffement et précipitations.

Je me suis basé principalement sur cette publication récente de  Kevin Trenberth avec ses références.

Influence du réchauffement sur la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère

La teneur en VE suit, à saturation, la loi de Clausius-Clapeyron (CC) qui lie sa pression partielle à la température T.

on a :

où

L est la chaleur latente de vaporisation, supposée, ici, constante

R, la constante des gaz parfaits

T₀ et p₀ les température et pression de référence.

la forme différentielle étant:

dans les conditions atmosphériques moyennes on a:

La pression partielle de la VE augmente de 7% par °C ou K d'augmentation de température.

Dans l'atmosphère réelle on n'est pas à saturation du fait du mélange d'air sec et d'air humide.

On définit l'humidité relative de l'air par le rapport de la pression partielle réelle de la VE sur la pression de vapeur saturante.

on a:

On fait l'hypothèse, à peu près bien vérifiée par les modèles et les observations, que RH est constant pour une variation de température faible.

La pression en vapeur d'eau réelle varie donc de 7% par °C ou K.

Autrement dit, l'air contient 7% de plus de vapeur d'eau s'il se réchauffe de 1°C ou K.

Cette augmentation, pour un réchauffement de 3K, est donc de 21% ce qui est considérable.

précipitations

Lorsque l'air humide se refroidit, la vapeur d'eau qu'il contient commence à se condenser quand la température atteint la température de saturation correspondant à sa pression partielle.

L'air se refroidit lorsqu'il perd de la chaleur et/ou lorsqu'il s'élève dans l'atmosphère de façon adiabatique, en effectuant un travail contre les forces de pression.

Le refroidissement adiabatique est majoritairement responsable de la baisse de  température.

Il s'effectue par des mouvements de convection ou par soulèvement de masses d'air humide dans les fronts froids et chauds, par exemple.

Il y a alors formation de nuages qui sont des ensembles de micro gouttelettes (ou cristaux de glace) en suspension.

Ces micro gouttelettes grossissent s'il y a alimentation  en vapeur d'eau et par coalescence.

Lorsqu'elles sont trop grosses pour rester en suspension, il y a précipitation.

Lors de la condensation, la vapeur d'eau cède de la chaleur à l'air dont la température baisse alors beaucoup moins qu'en adiabatique sec.

Ce phénomène entretient et renforce la convection humide jusqu'à ce que la chaleur dégagée soit insuffisante pour compenser les pertes.

origine  de la vapeur d'eau qui se condense en précipitations

Une colonne d'atmosphère de 1 m2 contient, du sol à la tropopause, une hauteur type d'eau précipitable de 25 mm.

Autrement dit si toute l'eau présente sous forme de vapeur et de nuages précipite on obtient une hauteur d'eau, au sol, de 25 mm.

Malgré les précipitations, il reste toujours de l'eau présente dans la colonne et la hauteur d'eau réellement précipitable n'atteint que 30% de cette valeur maximum, soit 7.5 mm.

L'intensité des précipitations atteint souvent cette valeur en 1 heure seulement et le taux de précipitation type est de 45 mm/j.(lorsqu'il pleut)

Autrement dit, il peut pleuvoir, typiquement, 6 fois la quantité d'eau précipitable, en une seule journée.

En moyenne, le taux de précipitation est de 2.8 mm/j.( hauteur de précipitation annuelle divisée par 365j)

A l'équilibre il n'y a pas de variation du stock d'eau atmosphérique et l'évaporation est égale aux précipitations.

Le taux d'évaporation moyen est donc de 2.8 mm/j.

L'évaporation est continue et dépendante de l'humidité disponible dans les sols (ce qui n'est pas une limitation pour les océans)

 La fréquence moyenne des pluies étant de 7% du temps total l'humidité nécessaire pour alimenter les pluies modérées ou fortes sur une région donnée, ne peut venir directement uniquement de l'évaporation locale mais aussi et surtout de la convergence de l'humidité provenant d'autres régions.

On considère qu'il y a un facteur 16 entre les surfaces des régions qui fournissent l'humidité et la surface où cette humidité est utilisée pour les pluies modérées ou fortes.

Si une zone de précipitations fait 4 km de diamètre, cas d'un petit orage, la région drainée est de 16km.

Si une zone de précipitations  de la zone barocline (rail des perturbations entre 40 et 60°N par exemple) a un diamètre de 800km, la zone drainée fait 3200km.

Ce sont des ordres de grandeur.

détermination de la variation des précipitations avec la température

Nous avons vu que le taux d'évaporation et de condensation était, actuellement, de 2.8 mm/j.

Ceci correspond à un flux de 76 W/m2.

Dans le même temps la surface émet 390 W/m2.

Si on suppose les caractéristiques de la circulation atmosphérique peu modifiées par une élévation de température globale faible on suppose que le taux de convection humide par rapport au flux est constant.

3K d'augmentation entraînent un flux de 407 W/m2 rayonné par la surface et donc un flux convectif de 76/390*407 = 79.3W/m2

soit encore près de 1.5% par K (ou °C)

Le chiffre retrouvé par les modèles est de l'ordre de 2%/K soit assez proche du chiffre estimé grossièrement  plus haut.

humidité et précipitation en fonction du réchauffement

Il est intéressant de rapprocher l'augmentation de teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère et le taux d'évaporation et donc de précipitation.

On a  7%/K de variation de teneur alors que les précipitations n'augmentent que de 2%/K.

Alors, quid du changement de régime de ces précipitations?

Nous avons vu plus haut que les précipitations utilisaient l'humidité des zones avoisinantes.

Si  cette humidité augmente, la force des précipitations augmente puisque d'avantage d'humidité (du fait des 7%/K) alimente la zone.

Le schéma ci-dessous permet de se représenter très simplement, ce processus.

Lorsque les précipitations s'arrêtent, le faible taux d'évaporation supplémentaire entraîne une recharge plus lente de l'atmosphère en humidité.

Les précipitations sont donc plus fortes mais moins fréquentes.

Si on considère la circulation atmosphérique peu modifiée, les zones où il pleut déjà beaucoup seront des zones où il pleuvra  encore d'avantage, alors que celles affectées par la sécheresse seront encore plus sèches.

"Les riches seront plus riches et les pauvres plus pauvres"

Suivant cette approche simple il semble logique de considérer que les évènements extrêmes liés à l'humidité sont, effectivement, plus sévères en cas de réchauffement.

...lors des oscillations de l'ENSO et à long terme (voir PS2)

Décidément, Realclimate semble, enfin, renouer avec ses articles passionnants d'avant octobre 2009, avant donc que les sceptiques aient commencé leur offensive anti-Copenhague.

On aborde ici le toujours très intéressant, et fondamental, problème de la rétroaction des nuages à la suite d'une variation de température interne court terme (et non pas long terme)

Dessler étudie les nuages lors d'évènements climatiques à forte répercussion, telles les variations de l'ENSO.

Je n'ai pas encore eu le temps de regarder avec précision son étude mais les résultats indiquent une rétroaction positive de 0.54+-0.74W/m2 par degré de réchauffement.

Dessler n'exclut donc pas une rétroaction légèrement négative de -0.2W/m2 par degré, mais il n'exclut pas non plus une rétroaction, très positive cette fois, de 1.28W/m2 par degré.

Inutile de dire qu'avec une telle rétroaction on serait plus près des 4°C de sensibilité que des 3°C, si on pouvait étendre ces résultats au long terme.

On suivra, en parallèle, le "débat" avec le sceptique, et créationniste, Spencer.

Ce dernier prétendant, sans aucune preuve évidemment, que l'ENSO est provoquée par les nuages, alors qu'ils sont, à l'évidence, une rétroaction.

citons une partie du dialogue entre cet adorateur de la Bible, et Dessler:

" Spencer: l'ENSO est causée par les nuages. Vous ne pouvez pas déduire la réponse des nuages à la température de surface dans une telle situation.

    Dessler: l'ENSO n'est pas causée par les nuages, mais est entraînée par la dynamique interne du système océan-atmosphère. Les nuages peuvent amplifier le réchauffement, et c'est la rétroaction des nuages que je suis en train de mesurer."

Bref, on retrouve le gap habituel de compétence entre les scientifiques du climat et leurs quelques rares homologues sceptiques.

On pourra ainsi avoir une notion de l'abîme incommensurable séparant ces mêmes scientifiques de certains qui s'incrustent dans les blogs sceptiques français ou américains.

PS: il est bon d'insister sur le fait qu'extrapoler une rétroaction nuages à un forçage, comme celui résultant du CO2, à partir d'une rétroaction nuages/ENSO, n'est pas évident à prori.

lire ce que dit Raypierre en réponse à un commentaire, à ce sujet:

"[Response: What Andrew gets, strictly speaking, is the feedback of clouds on ENSO. For the reasons you point out, there are reasons to doubt that this feedback can be extrapolated to warming caused by CO2 increase. Still, it's one more number you can throw into the pot of estimates of feedbacks. If one is going to estimate cloud feedbacks from ENSO, one ought to at least do it right, and I think Andrew has done this a lot more right than Roy has. We can go into the reasons in a future post. Note also that, as Andrew noted, documenting cloud feedbacks of this sort give you another way of checking the cloud parameterizations in models. Given the large error bars, though, it doesn't help us narrow the estimates of climate sensitivity much, especially at the high end. It is another nail in the coffin of the idea that climate sensitivity is low, since to get low climate sensitivity you need a strong negative cloud feedback, and that is definitively ruled out by the data, to the extent that you can extrapolate from ENSO to CO2. --raypierre]"

photo college of geosciences ATM

PS2: dans ScienceDaily, Andrew Dessler se montre cependant plus clair quant à sa certitude du comportement long terme des nuages.

"C'est un cercle vicieux - à la suite d'une température globale plus élevée les nuages piègent plus de chaleur, ce qui, à son tour, entraîne encore plus de réchauffement", explique Dessler. Son travail est publié dans le magazine Science du 10 décembre et est soutenu par une subvention de recherche de la NASA.

Bien que les modèles climatiques avaient prédit depuis longtemps que la rétroaction nuageuse amplifiait le réchauffement dû à l'activité humaine, il était impossible, jusqu'à récemment, de tester les modèles à partir d'observations.
"Ce travail suggère que les modèles climatiques font un travail assez correct pour simuler la façon dont les nuages répondent à l'évolution climatique", dit Dessler.

Certains climatosceptiques ont récemment fait valoir que les nuages auraient pour effet de stabiliser le climat, empêchant ainsi un réchauffement significatif par les gaz à effet de serre.

 "Sur la base de mes résultats, je pense que les chances que les nuages nous sauvent de changements climatiques dramatiques sont très faibles", a t-il expliqué.

"En fait, mon travail montre que les nuages vont probablement amplifier le réchauffement d'origine anthropique."
"Je pense que nous pouvons être assez sûrs que les températures vont augmenter de plusieurs degrés Celsius au cours du siècle prochain(?), si nous continuons nos émissions actuelles de gaz à effet de serre."

Il s'agit ici de démonter une croyance basée sur l'absence de connaissance réelle de ce qu'est l'effet de serre ainsi de ce que sont certains mécanismes climatiques de base.

Inutile de dire qu'on rencontre cette croyance principalement chez les sceptiques, dont on sait, depuis longtemps, qu'ils sont fâchés avec la vraie science.

Mais comme certains lecteurs peuvent être légitimement troublés,

d'où vient la confusion?

Cette croyance, donc, c'est le fait que l'on impute la présence d'un hot spot (point chaud) dans les couches supérieures de l'atmosphère à l'effet de serre issu des émissions anthropiques de CO2 et autres gaz.

Elle vient, entre autres, d'une mauvaise interprétation de l'image ci-dessous parue dans le dernier rapport de l'AR4 qui décrit, comme explicité dans la légende:

"Figure 9.1. Zonal mean atmospheric temperature change from 1890 to 1999 (°C per century) as simulated by the PCM model from (a) solar forcing, (b) volcanoes, (c) well-mixed greenhouse gases, (d) tropospheric and stratospheric ozone changes, (e) direct sulphate aerosol forcing and (f) the sum of all forcings. Plot is from 1,000 hPa to 10 hPa (shown on left scale) and from 0 km to 30 km (shown on right). See Appendix 9.C for additional information. Based on Santer et al. (2003a)."

Les variations de température (en °C/siècle) pour chacun des différents forçages et calculées par les modèles pour la période 1890-1999.

La somme de toutes ces températures correspond à l'anomalie totale de la période.

Il ne s'agit donc pas, vous l'aurez compris, d'une même variation de température globale pour chacun des forçages, mais de la décomposition du signal global suivant les différents forçages.

Ce serait d'ailleurs ridicule si on songe que les volcans ne réchauffent pas mais refroidissent.

En conséquence, les couleurs sont différentes puisque les amplitudes de température sont différentes.

Par exemple, si les modèles considèrent que le forçage solaire représente maxi 0.1°C ou 0.2°C/siècle, il ne peut apparaître la couleur rouge sur la case solaire (a).

Ce qui n'est pas le cas pour le forçage par GES où la couleur rouge apparaît.

Pour mieux comprendre encore, voici, issu de Realclimate, ce que donnerait un doublement de CO2

et son équivalent solaire (soit environ 2% de variation de TSI)

Comme vous pouvez le constater, les graphes sont cette fois les mêmes, mis à part, principalement, le refroidissement de la stratosphère (bande violette en haut) pour le CO2, absent pour le solaire.

Voilà pour cette vieille antienne qu'on peut rêver de voir abandonner un jour par les sceptiques (non militants bien sûr).

Mais pourquoi ce hot spot est-il commun au CO2 et au solaire?

Principalement à cause de la convection humide.

Au dessus d'une région donnée on a un certain gradient de température qui, pour faire simple est situé entre le gradient adiabatique sec (-9.8K/km) et le gradient adiabatique humide (-3K/km environ à 40°C /1000hPa).

Lorsqu'on chauffe la surface celle-ci réagit en rayonnant mais aussi en chauffant l'air qui la surplombe.

Lorsqu'il y a présence d'eau liquide il y a également évaporation qui consomme de la chaleur et qui vient charger en vapeur d'eau l'air chaud.

On peut dire aussi que la pression de vapeur est plus élevée dans de l'air plus chaud ce qui revient au même.

Cet air chaud et humide est très souvent plus chaud que l'air un peu plus haut et s'élève donc, puisque plus léger.(on fera aussi intervenir l'instabilité atmosphérique mais faisons simple)

Le fait qu'il y ait de la vapeur entretient cette flottabilité puisqu'en se condensant (l'air qui monte se refroidit et la vapeur se condense) elle libère elle-même de la chaleur.

Enfin bref, on reparlera de ça plus tard, on va pas faire un cours.

Mais il est important de remarquer que plus on a de chaleur, plus on a de convection, et plus on a un gradient qui s'affaiblit ce qui correspond à un réchauffement des hautes couches.

Dans les régions tropicales ce phénomène est d'autant plus important que peu de rayonnement, provenant de la surface, peut s'échapper de l'atmosphère chargée en vapeur ce qui permet à la convection d'évacuer une partie importante de la chaleur en surplus, d'où un hot spot plus important qu'ailleurs.

Le CO2 supplémentaire qu'on peut ajouter dans les couches saturées en VE n'a qu'un effet marginal et, par conséquent, le hot spot n'est pas la signature de l'effet de serre mais c'est la signature du fait que le climat se réchauffe.

Comme vous le savez, il est très probable que ce réchauffement soit d'origine anthropique.

D'où le fait qu'on dise que le hot spot est la signature du réchauffement anthropique (en ajoutant , éventuellement, par émissions de gaz à effet de serre.

Voilà l'histoire et nous verrons par la suite la mise en évidence, laborieuse, il est vrai, de ce hot spot.

à lire cet article du Guardian concernant une nouvelle découverte sur l'action éventuelle de la vapeur d'eau (VE) stratosphérique.

traduction résumée

"La VE stratosphérique expliquerait 1/3 du réchauffement des années 90 et une diminution significative de sa teneur depuis 2000, pourrait être à l'origine de la stagnation relative des températures de ces toutes dernières années.

Cette nouvelle recherche, conduite par Susan Solomon, contributrice du dernier rapport du GIEC en 2007, a été publiée dans le journal Science.

Solomon indique que cela ne change pas le fait que les activités humaines "drivent" le climat, mais cela montre qu'il ne faut pas surinterpréter le court terme.

Cela montre aussi que des scientifiques travaillent dur pour expliquer honnêtement et ouvertement ce qui s'est passé lors de la dernière décennie.

Les mesures satellitaires montrent que la VE a diminué de 10% depuis 2000 et qu'elle pourrait bien avoir baissé de 25% selon les modèles.

Ce déclin pourrait avoir contribué à l'aplatissement de la courbe des températures au cours de la dernière décennie.

Les scientifiques ont examiné également la période 1980-2000, pendant laquelle les observations d'un seul ballon sonde rendraient probable une augmentation de VE stratosphérique expliquant 30% du réchauffement pendant cette période.

La VE stratosphérique (VES)  serait donc un important driver des variations climatiques décennales.

Ceci serait mal pris en compte par les modèles qui devraient progresser sur ce point.

Ces variations de VES, encore mal comprises, proviendraient de variations des SST (températures de surface océaniques) en envoyant, par convection, des quantités plus ou moins grandes de VE dans la stratosphère.

L'origine de la baisse de VES depuis 2000 pourrait provenir d'une fluctuation naturelle ou être induite par le réchauffement climatique (RC).

Dans ce dernier cas, cela pourrait constituer une rétroaction négative du RC et contribuer à freiner celui-ci."

Nouvelle très intéressante, qui nous laisse cependant sur notre faim.

Le fait que de la VE rentre dans la stratosphère peut venir, à mon sens, en grande partie tout au moins, de phénomènes de convection très profonde.

Cette forme de convection est surtout présente dans les régions tropicales, mais dans ces zones la stratosphère commence également à très haute altitude (>17km).

Ces phénomènes se seraient produits à partir des années 80 jusqu'en 2000 environ, puis se seraient mis à décroître.

Pour le moment on ne peut que se perdre en conjectures, mais le fait est qu'il y a encore du pain sur la planche pour les scientifiques et que l'avenir de la recherche dans le domaine climatique nous réserve sûrement encore bien des surprises.

Quant à la rétroaction négative espérée, elle ne peut être très conséquente étant donné de toute façon, la faible teneur en VE de la stratosphère.

à suivre...

PS: Realclimate consacre une page à ce sujet.(je n'ai pas encore lu)

On parle de l’effet direct des aérosols pour exprimer le forçage radiatif induit par l’aérosol lui-même.

Les aérosols peuvent servir de noyaux de nucléation autour desquels se forment les gouttelettes d’eau ou de glace qui composent les nuages.

Ils ont donc un effet sur la taille et la concentration (CDCN) de ces gouttelettes et, de ce fait, modifient les propriétés radiatives des nuages, notamment en augmentant  leur réflectivité.

Ils modifient également la façon dont les précipitations vont se former dans le nuage en les diminuant.

L’ensemble de ces effets sur les nuages constitue l’effet indirect des aérosols.

Dans cet article il sera question du forçage total des aérosols, résultant  de la somme des effets direct et indirect.

Etant donné l’immense hétérogénéité des propriétés des aérosols, les conditions infiniment variées d’émission (hauteur, circulation atmosphérique, lieu, …), la plus grande complexité des interactions avec le rayonnement (qu’elle ne l’est par exemple pour les GES) et enfin la complexité des phénomènes se passant dans les nuages, on conçoit que la détermination du forçage des aérosols soit plutôt ardue.

Cependant, de nombreuses techniques de mesures et ou détermination existent, aboutissant à une meilleure estimation de -1.2W/m2, avec cependant une marge d’erreur très importante.

Dans ce contexte, signalons cette étude très récente, parue dans JGR dont voici la traduction de l’abstract :

An observationally based energy balance for the Earth since 1950

Murphy, D. M., S. Solomon, R. W. Portmann, K. H. Rosenlof, P. M. Forster, and T. Wong (2009), An observationally based energy balance for the Earth since 1950, J. Geophys. Res., 114, D17107, doi:10.1029/2009JD012105.

« Nous examinons le bilan énergétique terrestre depuis 1950, identifiant des résultats obtenus sans l’utilisation de modèles climatiques.

les termes importants qui peuvent être obtenus en utilisant seulement les mesures, les modèles de transfert radiatifs, sont le contenu en chaleur de l’océan, les forçages radiatifs des GES (Gaz à effet de serre), et des volcans.

Nous considérons explicitement l’émission d’énergie d’une Terre qui se réchauffe, en utilisant les corrélations entre température de surface et les données de flux radiatifs mesurés par satellite et montrons que ce terme est déjà significatif.

Environ 20% du forçage des GES, des volcans et du Soleil, depuis 1950, a été rayonné dans l’espace.

Seulement 10% du forçage positif (soit 1/3 du forçage net) a réchauffé la Terre (presque entièrement les océans).

20% a été équilibré par les aérosols volcaniques.et les 50% restants sont principalement attribuables aux aérosols anthropiques.

Après avoir tenu compte des termes mesurés le forçage résiduel entre 1970 et 2000, du au forçage des aérosols, à l’effet semi direct ( ? ) des GES ainsi qu’à celui de mécanismes inconnus peut être estimé à 1.1 +-0.4 W/m2.

Ceci est consistant avec les meilleures estimations de l’IPCC mais exclut les valeurs très importantes de forçage indirect des aérosols.

Plus loin, les données impliquent une augmentation des années 50 aux années 80 suivie par une constance ou légère décroissance jusque dans les années 90 consistantes avec les enregistrements d’émissions de sulfates.

Une augmentation apparente dans la deuxième moitié des années 90 est discutée. »

Voici quelques explications complémentaires issues ou inspirées par la lecture de l’étude en elle-même.

Leur compréhension implique qu’on soit un peu familiarisé avec les bilans TOA et donc qu’on ait lu les articles de ce blog qui en parlent (entre autres sources bien sûr)

L’étude est donc bâtie autour de l’équation suivante :

N = -λ ΔT + F +ε

où :

N est le flux net TOA

λ ΔT est le flux induit par le changement de température (en supposant la linéarité)

F est le forçage net

ε est le bruit et la variabilité interne.

sur un temps suffisamment long 1/λ représente la sensibilité climatique S.

Cette formule n’est pas sans rappeler celle déjà utilisé ici dans cet article par exemple, mais on fera attention aux noms de variables différents.

détermination de λ

L’équation ci-dessus peut être utilisée de manière à ce que l’on ait:

flux montant – F = -λ T

on a d’autre part

F = Fc + Fi  où c et i désignent « connus » et « inconnus » respectivement.

Fc = F GES + F volcans + F solaire

Fi = F des aérosols, principalement.

Fi, par définition, n’est pas connu mais il est supposé constant au cours des 2 périodes de mesures satellitaires soit 1985-1999 pour ERBE et 2000-2005 pour CERES.

Des mesures de l’effet direct ainsi que les mesures de la concentration en sulfates piégés dans les glaces appuient cette hypothèse.

En conséquence la détermination de λ se fait par mesure de la pente de la régression linéaire de :

flux montant – Fc

on peut appeler le flux montant, N également, puisque les variations du flux descendant (solaire) sont prises en compte.

comme dans l’étude, Fc sera pris égal à F,  et donc λ est bien la pente de la droite (issue de la régression) N - F  en fonction de T.

notons que T est cette fois la température absolue de la surface.

les différents points de mesure concernent des mesures inter-saisonnières et interannuelles en conséquence les périodes sont trop courtes pour que l’on puisse assimiler 1/λ à S.

Toutefois, sur l’ensemble des 2 périodes, la relative constance de λ peut permettre le rapprochement de son inverse avec la sensibilité long terme.

Le flux montant N est la somme des flux SW (visible) et LW (IR) mesurés par les satellites.

Voici ci-dessous l’allure des régressions linéaires.

Le flux LW augmente avec la température, ce qui est assez normal

Pour le SW, il diminue, une partie de l’explication pouvant résider dans la diminution des zones enneigées avec la température, mais il n’y a pas grand chose à ce sujet dans l’étude.On peut aussi imaginer une variation des nuages.

La valeur de λ, déterminée par régression linéaire, est de 1.25 +- 0.5 W/m2.°K

notons que l’inverse de cette valeur aboutirait à une sensibilité 2*CO2 de 3.5 +- 1.4°C.

détermination du forçage des aérosols

revenons à l’équation initiale:

N = -λ ΔT + F +ε

qu’on peut modifier de la façon suivante :

N = -λ ΔT + Fc +Fi  (ε est intégré dans Fi)

λ est considéré comme une constante intrinsèque au système climatique terrestre, ne variant par conséquent pas, du moins dans l’intervalle 1950-2005.

ΔT est l’anomalie de température (par exemple l’anomalie issue de HadCRUT)

on connaît donc -λ ΔT

on connaît Fc

on connaît N = puissance thermique fournie au système par les mesures de chaleur de l’océan (Domingues, GECCO,…)

par conséquent on connaît Fi = N +λ ΔT - Fc

La valeur du Fi moyen de 1970 à 2000 est -1.1 +- 0.4 W/m2 avec les données de chaleur océanique de Domingues.

Cette valeur est consistante avec la meilleure estimation du GIEC, -1.2W/m2, mais elle en  restreint fortement la fourchette, excluant ainsi les valeurs très fortes de forçage indirect.

évolution du forçage de 1950 à 2005

les auteurs repèrent une augmentation du forçage des 50s aux 80s, puis une très légère diminution ou une quasi stagnation, avec toutefois un saut vers 1996.

Ce saut, corroboré par aucune autre analyse, laisse penser aux auteurs qu’il s’agit d’un biais du aux mesures de chaleur océanique.

quelques réflexions supplémentaires

L’attribution du forçage inconnu en quasi-totalité aux aérosols peut laisser dubitatif, surtout que cette attribution est utilisée dans la détermination de λ.

Néanmoins on ne connaît pas de forçage négatif naturel suffisamment important pour être pris en compte.

Alors c’est un peu par défaut, ce qui est dommage.

La prise en compte de courbes de chaleur océanique différentes donnent des valeurs de forçage d’aérosols quelque peu différentes, mais pas en dehors de la fourchette.

Cependant, les auteurs ne semblent pas douter de la variation de forçage aérosols au cours de la période sauf pour 1996. Leur raisonnement manque peut-être de rigueur quoique qu’il s’appuie sur les mesures altimétriques de niveau de la mer.

Si l’on s’attache aux résultats, en dehors de ces quelques critiques, les proportions signalées dans l’abstract peuvent paraître surprenantes.

en effet, l’énergie cumulée apportée au système depuis 1950 par les GES et le forçage solaire a été consommée de la façon suivante :

20% a été équilibrée par les volcans

20% a été rayonnée dans l’espace

10% a chauffé les océans

50% a été équilibrée par les aérosols anthropiques.

C’est le 20% rayonné dans l’espace qui nous donne la variation de température de surface.

Si on traduit en flux, 20% représente un flux moyen de 0.384 W/m2 rayonné vers l’espace, alors que la variation de température moyenne est de 0.3°C pendant cette période.

Ceci aboutit à une sensibilité climatique, en utilisant l’équation plus haut, de 0.78 °C.m2/W.

Ce, seulement, 20% de chaleur rayonnée, nous donne la mesure de ce pourrait être vraiment le RC, si aucun forçage négatif n’existait.

Rappelons que ce forçage négatif par les aérosols (si on tient compte des résultats de l’étude) compense 70% du forçage positif GES + solaire.

La hausse de la température moyenne aurait été 5 fois plus forte, soit de l’ordre de 1.5°C au cours des 50 dernières années, ce qui est, fort heureusement, une hypothèse d’école.

Le flux de réchauffage de la Terre est très faible en proportion, puisqu’il représente seulement 10% du flux positif total.

Cependant il témoigne du fait qu’il y a environ 0.15°C (toujours en moyenne sur les 50 dernières années) dans le « tuyau », ou si on raisonne en gros, et par rapport à la situation actuelle, 0.3°C par rapport à 0.6°C.

Voilà, c'est un peu compliqué, mais cela permet une évaluation du forçage des aérosols et de la sensibilité en se basant sur les observations (plus les modèles de transfert radiatif qui permettent de calculer les forçages connus) sans avoir recours aux modèles climatiques.

Parmi les nombreuses prédictions climatiques qui concernent les toutes prochaines décennies, signalons cette étude de Lean and Rind 2009 (LR2009)

Elle fait suite à  Lean and Rind 2008 qui concerne les influences naturelles et anthropiques sur les températures de 1889 à 2006.

Dans LR2009 les auteurs utilisent l’analyse directe des températures observées, en isolant et quantifiant les changements se produisant à la suite d’influences naturelles et anthropiques individuelles. Les causes des changements climatiques sont identifiées, ce qui rend possible les prédictions des prochaines décennies en faisant l’hypothèse que les scénarios, pour chacune des influences, sont connus.

Ils font ainsi l’impasse, relativement justifiée, de mon point de vue, d’effets de seuil assez peu probables pour les deux prochaines décennies.

Les auteurs n’utilisent donc pas les modèles GCM traditionnels, trop imprécis pour prévoir le court terme, ni ne prennent en compte, comme Smith et al 2007, ou Keelyside 2008, l’influence de la circulation océanique méridienne.

Rappelons nous d’ailleurs que ces deux derniers auteurs trouvaient des résultats d’augmentation de température pour la prochaine décennie complètement différents, 0.3°C pour le premier, et 0°C, voire moins, pour le deuxième (voir  ici )

Dans LR2009, la méthode utilisée semble simple (enfin en apparence) puisqu’elle consiste à faire des analyses de régression linéaire multiples, pour décomposer les variations de température depuis 1980 en 4 composants : l’ENSO (E), le volcanisme (V), le Solaire (S), l’Anthropique (A).

Cette analyse est faite globalement et régionalement, en 5° X 5°

Résultats

La combinaison de ces 4 composants permet de retrouver 76% de la variance de Ts mensuelle, ainsi que la variation de température globale de 1980 à 2008 avec projection jusqu’en 2030.

Voir ci-dessous les courbes de reconstruction avec les différents composants.

Les valeurs de 76% de la variance mensuelle ainsi que le coefficient de corrélation entre reconstruction et réalité égal à 0.87, sont remarquables.

Il est plutôt surprenant d’arriver à de tels résultats avec 4 composants climatiques seulement, sans tenir compte des différentes oscillations climatiques (excepté l’ ENSO bien entendu) telles que l’ AMO, la PDO, la NAO, etc, etc.

Les projections d’augmentation globale sont de 0.17+-0.03°C/décennie jusqu’en 2030, ce qui est conforme aux prédictions du GIEC.

De 2009 à 2014,sur 5 ans donc, la température globale devrait augmenter de 0.15°C, si le cycle solaire est « normal », et, de 2014 à 2019, de 0.03°C seulement.

Il se confirme donc, selon cette étude, que le cycle solaire a décidément une influence non négligeable sur la variation moyen terme de la température globale et, encore plus, des températures régionales.

En effet, comme le montre la figure ci-dessous, les moyennes latitudes, en particulier l’Europe de l’ouest, sont très sensibles, à la fois au forçage anthropique, mais surtout au forçage solaire.

La hausse des températures devrait atteindre, dans ses moyennes latitudes, de l'ordre de 1°C en 2014 par rapport à 2009, ce qui est considérable.

Bien entendu, ces mêmes régions resteraient stables ou se refroidiraient, de 2014 à 2019.

LR2009 envisage un cycle solaire normal, car il n’est pas possible de faire autrement, en l’état actuel de nos connaissances.

Toutefois, dans l’optique cette fois d’une période prolongée d’activité solaire très basse, l’influence globale serait très sensible, alors que l’influence sur les moyennes latitudes, dont notre Europe, serait telle que nous pourrions enregistrer une baisse de la température moyenne.

Lean and Rind envisagent de décliner ces différentes influences, au niveau de la saison, dans un prochain article.

Nous allons ici essayer de débroussailler ce problème et utilisant des hypothèses simplificatrices.

système thermodynamique

le système est composé de l’atmosphère, délimitée par la TOA (Top of Atmosphere), et l’océan (par exemple)

échanges d’énergie entre le milieu extérieur et le système

Le milieu extérieur est l’espace qui est composé de vide et de corps radiatifs comme le Soleil.

En conséquence, les échanges d’énergie entre le système et l'espace sont exclusivement radiatifs.

Ces échanges se traduisent par un flux entrant (F₊) compté positivement, et un flux sortant (F_-) compté négativement.

Il sont exprimés en W/m2.

La différence entre ces deux flux, F, est le déséquilibre radiatif du système.

Lorsque le système est en équilibre, c'est-à-dire que son énergie interne est constante, sa température est également constante, si on suppose qu’il n’y a pas de changement de phase ou autre variation d'énergie (cinétique, potentielle..).

A l’équilibre F = 0

si F > 0  ( ou <0) le système reçoit (ou perd) de l’énergie et sa température augmente (ou diminue) jusqu’au retour à l’équilibre c'est-à-dire jusqu’à F = 0

notion de forçage radiatif TOA

le forçage radiatif TOA ( F_R), du par exemple à l'introduction d'une substance dans l'atmosphère, à une variation de l'activité solaire,..., est égal au flux net (F) juste à la suite du processus modifiant ce flux net et avant toute variation de la température du système, autrement dit, toutes choses étant égales par ailleurs.

Si on imagine qu’on provoque un forçage instantané, F_R, la température va évoluer (baisser ou augmenter) en fonction du signe de ce forçage, jusqu’à une température d’équilibre T_E, telle que le flux net est nul.

sensibilité climatique

la sensibilité se définit comme l’augmentation de température à l’équilibre suite au doublement de la teneur en CO2.

On peut également la définir (on parle alors de coefficient de sensibilité climatique) comme le rapport entre la variation de température d’équilibre et le forçage à l'origine de cette variation.

Elle inclut toutes les rétroactions qu'elles soient positives ou négatives.

Dans la suite de cet exposé on désignera par T les variations de température.

la  sensibilité climatique, S, sera donc définie comme :

S = T_E / F_R    en °K.m2/W  (on peut aussi utiliser les °C)

hypothèse simplificatrice n°1

Nous allons supposer que les variations de température sont suffisamment faibles (quelques degrés) pour que les variations de flux radiatifs avec la température soient linéaires.

On supposera aussi que les processus sont linéaires.

Cette hypothèse nous permet d’établir une relation très simple entre F et T.

Si on suppose que

F = a T + b

si F =0 ==> T = T_E (on est à l'équilibre)

si F = F_R ==> T = 0 (on est juste au moment du processus de changement du flux net)

on trouve facilement :

F = -T/S + F_R

Comme on le voit, le flux n’est égal à F_R que pour T = 0, c'est-à-dire avant toute réaction du système

hypothèse simplificatrice n°2

on suppose que l’atmosphère a une capacité négligeable par rapport à l’océan et que celui-ci se réduit à une masse m correspondant à une couche d’épaisseur donnée.

On a alors F qui correspond à une puissance de chauffage égal à mc dT/dt

avec m masse de la couche et c capacité calorifique de l’eau (4186 J/°K kg)

(on peut avoir une approche plus exacte de la réalité en utilisant un modèle multicouches comme ici)

On a donc l’équation différentielle suivante qui relie T et t :

-T/S + F_R = mc dT/dt

elle a pour solution

T = F_R .S( 1- exp( -t/mcS))

solutions particulières

lorsque t = 0 (instant initial) T = 0

lorsque t tend vers l’infini T tend vers F_R .S = T_E

expression du flux net ou de la variation de chaleur instantanée de l’océan

on a

F = mc.dT/dt = F_R . exp( -t/mcS)

on retrouve lorsque t = 0, F = F_R et lorsque t tend vers l’infini, F tend vers 0.

la puissance instantanée n’est donc pas égale à F_R mais varie de F_R à 0.

la variation logarithmique de F est :

dF/F = -dt/mcS

en d’autres termes la variation relative de F ne dépend pas du forçage mais de la masse d’océan concernée et de la sensibilité climatique.

Autrement dit, plus la masse concernée est élevée et plus la variation de chaleur relative sera  faible et, plus surprenant, plus la sensibilité sera forte et plus également cette variation relative sera faible.

Dans le même ordre d'idées, plus la sensibilité climatique est élevée et plus lent sera le retour à l’équilibre.

Une autre conséquence de tout cela est qu’on ne peut calculer le forçage radiatif uniquement par la connaissance de la courbe de variation de chaleur, mais il faut connaître également la sensibilité du système.

le problème se compliquant évidemment par le fait que le forçage s’établit progressivement et pas brutalement comme simplifié plus haut et que de plus il varie non linéairement.

Dans ce cas, il faut passer par un petit modèle qui permet d’étudier la réponse transitoire.

Je vous épargnerai ça pour le moment.

Cet article reprend un thème, déjà abordé ici, qui concerne le délai entre variations des mesures satellitaires de la basse troposphère et ce qui se passe à la surface.

On sait que l'ENSO a une grande influence sur les températures de surface et, encore d'avantage, sur celles de la troposphère.

Les données de l'ENSO sont disponibles à la NOAA tandis que les données satellitaires sont fournies par RSS et UAH.

En principe les variations de température se répercutent très rapidement (délai de quelques minutes à 1 jour) de bas en haut d'une colonne troposphérique quelconque.

Il est donc étonnant de constater que ce n'est pas le cas lors des variations provoquées par l'oscillation El Niño.

L'explication que l'on peut tenter est que l'ENSO ne se manifeste pas seulement par des variations de température des SST et de la sub-surface océanique, mais que les phénomènes amplificateurs de l'oscillation, notamment convectifs, mettent un certain temps à se déclencher.

Qui dit convection (humide bien entendu dans ce cas) dit diminution du gradient vertical.

Autrement dit augmentation de la température à l'endroit où ça se condense, donc dans la troposphère.

Il semble, qu'au moment où ces lignes sont écrites, cela commence à bouger un peu du côté de ces mécanismes.

En effet, comme il est dit sur le site australien de météorologie, la couverture nuageuse a augmenté récemment sur le Pacifique central et ouest, ce qui constitue un signe important d'un Niño émergeant

Cloudiness near the date-line over the central to western Pacific is another important indicator of warm/cool ENSO conditions, as it normally increases/decreases (negative OLR/positive OLR anomalies) during these episodes. Cloudiness near the date-line has increased significantly in the last week, a trend that is consistent with an emerging El Niño.

Bien que les données de juin 2009 ne soient pas encore parues dans la base de données officielle de RSS, certaines sources ( woodfortrees ) citent une anomalie de l'ordre de 0.04°C, soit encore une diminution par rapport à mai (0.09°C).

(RSS a publié l'anomalie de juin égale à 0.075°C au lieu de 0.04°C ce qui ne change pas grand-chose.)

Alors que se passe t'il?

Je ne prétends pas avoir la solution, évidemment, mais je vais soumettre quelques données et graphiques.

Tout d'abord les évolutions comparées de l'ENSO et de l'anomalie globale de température de la basse troposphère.

on distingue un retard de la TLT par rapport à l'ENSO et on peut calculer facilement l'indice de corrélation entre TLT et ENSO.

le coefficient de détermination est de 0.28 soit relativement médiocre quoique significatif tout de même.

Appliquons la méthode simple qui consiste à décaler les séries de données afin de trouver le meilleur coefficient.

On aboutit à un meilleur coefficient de 0.70, très significatif donc, pour un décalage de 3 mois.

Ce décalage correspond à tout ce qui é déjà été dit sur ce blog à ce sujet, néanmoins je n'ai toujours rien trouvé dans la littérature à ce sujet.

Edit du 11/07/2009:

J'ai mal cherché car la littérature en parle tout de même.

Voir par exemple cet article de Trenberth (2000) dont voici un extrait :

"Evolution of El Niño Southern Oscillation and global atmospheric surface temperatures

Kevin E. Trenberth, Julie M. Caron, David P. Stepaniak, and Steve Worley

Following an El Niño the global surface air temperature

typically warms up by perhaps 0.1°C with a lag of 6 months

[Newell and Weare, 1976; Pan and Oort, 1983; Jones, 1989;

Wigley, 2000]. In an exceptional event such as the 1997-1998

El Niño the amount exceeds 0.2°C. Christy and McNider [1994]

and Angell [2000] show that the entire troposphere warms up with

an overall lag of 5-6 months, but the lag is slightly less in the

tropics and is greater at higher latitudes. Consequently, the empirical

evidence suggests a strong diabatic component to El Niño-

Southern Oscillation (ENSO)."

Le délai semble plus important, 6 mois au lieu de 3, et les causes de ce délai ne semblent pas aussi simples que cela.

le "strong adiabatic diabatic (personne ne suit, ça fait plaisir...) component" suggère que l'oscillation n'est pas seulement un échange de masses d'eau froide et chaude au travers du Pacifique équatorial.

fin EDIT

Enfin les faits sont là et on peut retracer alors les courbes des données décalées :

la comparaison des moyennes sur 3 mois avec décalage de 3 mois (le fait que les durées de la moyenne et du décalage soient les mêmes est fortuit) est encore plus parlante :

En conséquence, il est très probable que l'anomalie satellitaire de la basse troposphère du mois de juillet remonte sensiblement.

D'après les organismes qui s'occupent de surveiller l'ENSO, il semble se confirmer que nous allions vers un El Niño, dont on ne peut prévoir la force, dans le second semestre 2009.

Cette année sera donc assez vraisemblablement (mais les surprises ne sont pas impossibles) assez bien placée dans le classement des années les plus chaudes, d'autant que l'activité solaire redémarre enfin.

On suivra ça.

PS du 18/07/2009 : il semble que ce site fasse des émules

voir cet addendum dans cet article d'un site sceptique bien connu :

« Addendum: I should point out that there is a lag between surface and lower troposphere, so we'll see what July says as LT is already shaping up a bit warmer at UAH. - Anthony"

mais il va falloir que je fasse valoir des droits d'auteur