“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 175 — #198
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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Fig. 4.7 – Modèle simplifié de Budyko et Sellers. En haut, en tiretés, le terme solaire
du bilan radiatif, i.e. (1 − α(T )) × S/4, avec α(T ) linéaire entre −15
◦ C et +15
◦ C,
et constant au-delà. En trait plein, le terme infrarouge, pour différentes valeurs de
l’effet de serre. Le bilan est équilibré lorsque les courbes se croisent. On remarque
la présence d’équilibres multiples, en particulier pour la situation actuelle (ε = 0,4).
En bas, les équilibres radiatifs correspondants en fonction de l’effet de serre ε (à
gauche), ou en fonction de la constante solaire S (à droite). L’équilibre indiqué en
pointillé est instable. Pour les paramètres actuels, il y a donc deux équilibres stables
possibles, qui correspondent à notre climat (température de l’ordre de +15
◦ C) ou
bien à une planète entièrement gelée (température de l’ordre de −40
◦ C).
L’existence d’équilibres multiples conduit à l’existence de seuils au-delà
desquels le système climatique bascule brutalement vers un nouvel état d’équilibre. Par ailleurs, ceci conduit à un phénomène d’hystérésis, car il n’est pas
possible de revenir facilement en arrière en inversant la perturbation. Ainsi,
pour revenir à l’état initial, il est nécessaire d’avoir une perturbation inverse
d’amplitude beaucoup plus considérable. C’est d’ailleurs là une des difficultés
de la théorie de la « boule de neige » : s’il est assez « facile » de geler complètement la planète, comme cela a été souligné par Budyko et Sellers, il est très
difficile de sortir de cet état froid.
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4. La modélisation en paléoclimatologie
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Fig. 4.7 – Modèle simplifié de Budyko et Sellers. En haut, en tiretés, le terme solaire
du bilan radiatif, i.e. (1 − α(T )) × S/4, avec α(T ) linéaire entre −15
◦ C et +15
◦ C,
et constant au-delà. En trait plein, le terme infrarouge, pour différentes valeurs de
l’effet de serre. Le bilan est équilibré lorsque les courbes se croisent. On remarque
la présence d’équilibres multiples, en particulier pour la situation actuelle (ε = 0,4).
En bas, les équilibres radiatifs correspondants en fonction de l’effet de serre ε (à
gauche), ou en fonction de la constante solaire S (à droite). L’équilibre indiqué en
pointillé est instable. Pour les paramètres actuels, il y a donc deux équilibres stables
possibles, qui correspondent à notre climat (température de l’ordre de +15
◦ C) ou
bien à une planète entièrement gelée (température de l’ordre de −40
◦ C).
L’existence d’équilibres multiples conduit à l’existence de seuils au-delà
desquels le système climatique bascule brutalement vers un nouvel état d’équilibre. Par ailleurs, ceci conduit à un phénomène d’hystérésis, car il n’est pas
possible de revenir facilement en arrière en inversant la perturbation. Ainsi,
pour revenir à l’état initial, il est nécessaire d’avoir une perturbation inverse
d’amplitude beaucoup plus considérable. C’est d’ailleurs là une des difficultés
de la théorie de la « boule de neige » : s’il est assez « facile » de geler complètement la planète, comme cela a été souligné par Budyko et Sellers, il est très
difficile de sortir de cet état froid.