Depuis l'avènement de la révolution industrielle au début du XIXe siècle, Les scientifiques pensent que l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre a régulièrement entraîné l'augmentation de la température de surface moyenne mondiale, connu sous le nom de réchauffement climatique. Ce phénomène devrait affecter les humains par l'élévation du niveau de la mer et les vagues de chaleur fréquentes, entre autres impacts négatifs. La grande complexité du système climatique, cependant, a rendu difficile pour les scientifiques de prédire avec précision l'ampleur du réchauffement climatique à l'avenir et la gravité de ses impacts. Le principal des problèmes est que les interactions complexes entre les nombreux composants du système climatique amplifient ou suppriment le réchauffement déclenché par l'augmentation des gaz à effet de serre et il est difficile de démêler ces liens et leur importance pour le réchauffement climatique. Une nouvelle étude co-écrite par Xiaoming Hu, Ming Cai, Song Yang, et Sergio Sejas publié dans Science Chine Sciences de la Terre fournit de nouvelles informations sur la façon dont ces interactions amplifient le réchauffement climatique.

« Processus de rétroactions climatiques positives, tels que l'augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère et la fonte de la glace/neige à la surface, sont responsables du réchauffement amplifié, " a déclaré Xiaoming Hu Ph.D., chercheur associé à l'École des sciences de l'atmosphère, Université de Sun Yat-sen, à Canton, Chine et auteur principal de l'article. "Toutefois, les changements de température de l'air ont été traditionnellement classés comme un processus de rétroaction climatique négative, car l'air plus chaud agit pour augmenter le rayonnement thermique sortant vers l'espace. Le développement récent d'outils d'analyse de rétroaction climatique basés sur la surface permet un nouveau regard sur le rôle de la température de l'air dans la régulation de la réponse de la température de surface au forçage climatique."

Les scientifiques savent depuis longtemps que l'atmosphère est transparente à la lumière visible, qui permet à la surface d'absorber la majeure partie de l'énergie solaire disponible pour le système Terre-Atmosphère; d'autre part, cependant, il absorbe l'essentiel de l'énergie thermique émise par la surface grâce à ses composants gazeux "à effet de serre", y compris la vapeur d'eau, gaz carbonique, des nuages, et du méthane qui réchauffent l'atmosphère. En retour, l'atmosphère émet de l'énergie thermique vers la surface, fournir de l'énergie supplémentaire à la surface, maintenir sa chaleur. C'est l'effet de serre. Les auteurs de cette étude montrent qu'un tel couplage thermique-radiatif entre l'atmosphère et la surface, qu'ils appellent le "retour de température de l'air, " agit pour amplifier le réchauffement de la surface en réponse à un forçage extérieur, de la même manière qu'il maintient la température de surface moyenne dans le temps d'environ 30 °C plus chaude que celle déterminée en calculant simplement l'apport d'énergie solaire à la surface seule.

Dans cette étude, les auteurs proposent le noyau de rétroaction de la température de l'air pour mesurer la capacité de la rétroaction de la température à amplifier le réchauffement de surface. Ils ont utilisé les observations de la réanalyse ERA-Interim pour révéler la configuration spatiale du noyau de rétroaction de la température de l'air et relier la force de la rétroaction de la température de l'air aux distributions spatiales climatologiques de la température de l'air, la vapeur d'eau et la teneur en nuages. "Une telle dépendance de la capacité de la rétroaction de la température à amplifier le réchauffement de surface sur l'état moyen climatologique est peut-être l'une des causes profondes d'une large gamme de projections de réchauffement planétaire sous le même forçage anthropique par différents modèles climatiques, comme ces modèles ont souvent tendance à le faire. ont leurs propres états moyens climatologiques, " a déclaré Xiaoming Hu.

Les chercheurs révèlent également que les augmentations de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau dans l'atmosphère réchauffent principalement la surface grâce à la rétroaction de la température de l'air. Ils constatent que la rétroaction de la température de l'air amplifie le réchauffement dû à l'effet radiatif direct causé par l'augmentation du dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'un facteur 3-4. Il amplifie également le réchauffement de surface dû à l'augmentation de l'humidité atmosphérique de la période 1984-1995 à 2002-2013. Plus important encore, ils constatent que le couplage thermique-radiatif entre l'atmosphère et la surface amplifie le signal d'absorption de chaleur océanique, ajoutant 2,5 W/m2 à la surface en plus de 1,75 W/m2 en raison d'une réduction de la prise de chaleur océanique entre ces deux périodes.

Les auteurs déclarent en outre qu'une implication de l'étude est que l'amplification des signaux de réchauffement de ces processus par la rétroaction de la température indique que les incertitudes de réchauffement liées à l'incertitude de ces processus peuvent également être amplifiées. "Par exemple, l'incertitude sur l'augmentation de la vapeur d'eau implique une incertitude sur son signal de réchauffement, et cette incertitude est alors amplifiée par le retour de température. L'incertitude du réchauffement climatique dans les projections et les observations des modèles climatiques est donc probablement liée à la rétroaction de la température. Faire de la réduction de l'incertitude liée au réchauffement climatique une tâche plus inextricable, " a déclaré Sergio Sejas, l'un des quatre auteurs de cette étude.

Globalement, cette étude basée sur l'observation corrobore les conclusions d'une récente analyse basée sur un modèle climatique montrant que "la rétroaction de la température est responsable de la majeure partie du réchauffement de la surface à l'échelle mondiale, représentant près de 76 pour cent du réchauffement de la surface moyenne mondiale."