“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 402 — #425
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Paléoclimatologie
correspond à une diminution du bilan énergétique de la Terre lorsque sa température augmente. En réponse à un forçage radiatif ΔQ, on peut calculer la
réponse en température si seul ce paramètre existait :
ΔT P = −ΔQ/λ P .
Cette réponse, dite de Planck, vaut 1,2
◦ C pour un forçage de 3,7 W/m
2
correspondant à un doublement de la concentration en CO 2 . C’est la réponse
d’un système idéalisé dans lequel seules les températures de l’atmosphère et
de la surface peuvent changer de façon uniforme et en n’affectant que la loi
d’émission du rayonnement (voir section 2.1 de ce même chapitre). On dira
que cette réponse est celle sans rétroaction du système climatique, c’est-àdire sans la prise en compte du changement des autres variables (e.g. vapeur
d’eau, nuages) induite par ce seul paramètre et par la non-uniformité du changement de température. En combinant les équations ci-dessus, on peut écrire
l’accroissement de température à l’équilibre ΔT en fonction de la réponse de
Planck :
ΔT = ΔT P /(1 − g)
où g est le gain de rétroaction du système :
g = −(λ L + λ c + λ w + λ a )/λ P .
Si le gain g est positif et inférieur à 1, les rétroactions amplifieront l’accroissement de température ΔT , par rapport à ΔT P , tandis qu’elles l’atténueront
si le gain est négatif. Dans le cadre de la préparation du quatrième rapport
du GIEC, des simulations de changements climatiques ont été réalisées avec
une vingtaine de modèles climatiques. En particulier, pour un doublement de
la concentration en CO 2 , les modèles simulent un réchauffement global, jusqu’à retrouver un nouvel état d’équilibre énergétique, qui est en moyenne de
3
◦ C (de 2,3 à 4,4
◦ C selon les modèles). Nous avons vu qu’en l’absence de
rétroactions, ce réchauffement serait de 1,2
◦ C. Les rétroactions climatiques
amplifient donc ce réchauffement d’un facteur de 2 à 4 selon les modèles.
D’autres développements permettent d’utiliser les paramètres de rétroaction pour estimer la part de l’accroissement de température due à la réponse de Planck et aux différentes rétroactions (Dufresne et Bony, 2008 [12]).
Ils ont été appliqués à 12 modèles ayant participé à la préparation du quatrième rapport du GIEC, et les résultats sont représentés sur la Figure 10.9
pour illustrer à la fois la contribution moyenne des modèles et la dispersion
inter-modèles.
Plusieurs des mécanismes régissant les valeurs des paramètres de rétroaction, et donc du gain, sont maintenant bien identifiés (Bony et al., 2006 [4]).
Par exemple, une augmentation de la température de l’atmosphère augmente
la pression de vapeur saturante de la vapeur d’eau. Si l’humidité relative varie
peu, cela se traduit par une augmentation de la concentration en vapeur d’eau
de l’atmosphère, et donc de l’effet de serre, constituant ainsi un mécanisme
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Paléoclimatologie
correspond à une diminution du bilan énergétique de la Terre lorsque sa température augmente. En réponse à un forçage radiatif ΔQ, on peut calculer la
réponse en température si seul ce paramètre existait :
ΔT P = −ΔQ/λ P .
Cette réponse, dite de Planck, vaut 1,2
◦ C pour un forçage de 3,7 W/m
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correspondant à un doublement de la concentration en CO 2 . C’est la réponse
d’un système idéalisé dans lequel seules les températures de l’atmosphère et
de la surface peuvent changer de façon uniforme et en n’affectant que la loi
d’émission du rayonnement (voir section 2.1 de ce même chapitre). On dira
que cette réponse est celle sans rétroaction du système climatique, c’est-àdire sans la prise en compte du changement des autres variables (e.g. vapeur
d’eau, nuages) induite par ce seul paramètre et par la non-uniformité du changement de température. En combinant les équations ci-dessus, on peut écrire
l’accroissement de température à l’équilibre ΔT en fonction de la réponse de
Planck :
ΔT = ΔT P /(1 − g)
où g est le gain de rétroaction du système :
g = −(λ L + λ c + λ w + λ a )/λ P .
Si le gain g est positif et inférieur à 1, les rétroactions amplifieront l’accroissement de température ΔT , par rapport à ΔT P , tandis qu’elles l’atténueront
si le gain est négatif. Dans le cadre de la préparation du quatrième rapport
du GIEC, des simulations de changements climatiques ont été réalisées avec
une vingtaine de modèles climatiques. En particulier, pour un doublement de
la concentration en CO 2 , les modèles simulent un réchauffement global, jusqu’à retrouver un nouvel état d’équilibre énergétique, qui est en moyenne de
3
◦ C (de 2,3 à 4,4
◦ C selon les modèles). Nous avons vu qu’en l’absence de
rétroactions, ce réchauffement serait de 1,2
◦ C. Les rétroactions climatiques
amplifient donc ce réchauffement d’un facteur de 2 à 4 selon les modèles.
D’autres développements permettent d’utiliser les paramètres de rétroaction pour estimer la part de l’accroissement de température due à la réponse de Planck et aux différentes rétroactions (Dufresne et Bony, 2008 [12]).
Ils ont été appliqués à 12 modèles ayant participé à la préparation du quatrième rapport du GIEC, et les résultats sont représentés sur la Figure 10.9
pour illustrer à la fois la contribution moyenne des modèles et la dispersion
inter-modèles.
Plusieurs des mécanismes régissant les valeurs des paramètres de rétroaction, et donc du gain, sont maintenant bien identifiés (Bony et al., 2006 [4]).
Par exemple, une augmentation de la température de l’atmosphère augmente
la pression de vapeur saturante de la vapeur d’eau. Si l’humidité relative varie
peu, cela se traduit par une augmentation de la concentration en vapeur d’eau
de l’atmosphère, et donc de l’effet de serre, constituant ainsi un mécanisme