Dans quelle mesure les variations du cycle solaire influencent-elles notre système climatique ? La hausse des températures de la Terre due aux effets anthropiques pourrait-elle être partiellement compensée par une réduction du forçage solaire à l'avenir ? Ces questions font depuis longtemps l'objet de recherches sur le climat. Les chercheurs doivent connaître les fluctuations du forçage solaire à l'échelle de temps du cycle des taches solaires de 11 ans aussi précisément que possible afin de les utiliser comme paramètres d'entrée pour les simulations de modèles climatiques. Une équipe de recherche internationale dirigée par le GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel et l'Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) à Grenade (Espagne) ont maintenant publié un nouvel ensemble de données, qui servira de base à toutes les prochaines études d'intercomparaison de modèles, et en particulier, le prochain rapport d'évaluation climatique du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC).

"Pour le rayonnement solaire, nous avons essentiellement combiné deux ensembles de données, un de nos collègues américains et un de l'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire à Göttingen, " explique le premier auteur Prof. Dr. Katja Matthes de GEOMAR. " Dans ce nouvel ensemble de données, la variabilité de la gamme UV est plus forte qu'auparavant. Cela conduit à un réchauffement de la stratosphère et à une augmentation de la production d'ozone au maximum de l'activité du soleil."

Les scientifiques s'attendent à ce que ce nouveau forçage solaire conduise à des signaux plus prononcés dans la stratosphère à des hauteurs comprises entre 15 et 50 kilomètres, qui pourraient influencer le climat de surface par des mécanismes d'interaction complexes. D'autres innovations de l'ensemble de données sont une nouvelle valeur de référence pour la soi-disant "constante solaire, " l'ensoleillement total, c'est-à-dire l'éclairement moyenné sur toutes les longueurs d'onde. La nouvelle estimation est à 1, 361 watts par mètre carré de moins qu'avant. En outre, les effets des particules énergétiques sont pris en compte.

Le nouvel ensemble de données sera utilisé dans les années à venir comme référence pour le sixième cycle d'un projet d'intercomparaison coordonné au niveau international de modèles couplés océan-atmosphère. Les expériences dites CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) constituent un contrôle de qualité important pour les modèles climatiques et constituent la base des rapports d'évaluation climatique du GIEC.

Qu'attendent les scientifiques du nouvel ensemble de données ? "Dans notre scénario futur pour CMIP6, nous fournissons une estimation plus sophistiquée du développement futur de l'activité solaire après 2015, " explique le Dr Bernd Funke, co-auteur de l'étude. « D'ici 2070, une diminution de l'activité moyenne du soleil à un plus petit minimum solaire est attendue. Cela contrecarre le signal de réchauffement climatique anthropique, mais n'aura pas d'influence significative sur l'évolution des températures de surface moyennes mondiales, " poursuit le Dr Funke. Cependant, les effets régionaux ne devraient pas être négligeables. En outre, pour la première fois, une quantification de l'irradiance solaire et des effets des particules sera possible.

Le nouvel ensemble de données est le résultat d'un vaste effort d'équipe interdisciplinaire, des physiciens solaires et experts en particules énergétiques aux modélisateurs climatiques. Ce travail a été réalisé dans le cadre d'un projet international du Programme mondial de recherche sur le climat. Sous la direction de Katja Matthes et Bernd Funke, l'expertise mondiale sur ce sujet a été combinée pour créer la meilleure évaluation possible du passé, variabilité solaire présente et future.

"Le nouvel ensemble de données aidera à améliorer encore notre compréhension de la variabilité naturelle du climat décennal et à distinguer plus clairement les processus naturels des processus anthropiques, " conclut le Pr Matthes.