Comment le monde peut-il lutter contre la hausse continue des températures mondiales ? Que diriez-vous de protéger la Terre d'une partie de la chaleur du soleil en injectant dans la stratosphère des aérosols réfléchissants ? Après tout, les volcans font essentiellement la même chose, bien que bref, éclats dramatiques :lorsqu'un Vésuve entre en éruption, il projette de fines cendres dans l'atmosphère, où les particules peuvent s'attarder comme une sorte de couverture nuageuse, réfléchissant le rayonnement solaire dans l'espace et refroidissant temporairement la planète.

Certains chercheurs étudient des propositions pour concevoir des effets similaires, par exemple en lançant des aérosols réfléchissants dans la stratosphère - via des avions, des ballons, et même des dirigeables—afin de bloquer la chaleur du soleil et de contrer le réchauffement climatique. Mais de tels schémas de géo-ingénierie solaire, comme ils sont connus, pourrait avoir d'autres effets durables sur le climat.

Les scientifiques du MIT ont découvert que la géo-ingénierie solaire modifierait considérablement les trajectoires des tempêtes extratropicales, les zones des latitudes moyennes et élevées où les tempêtes se forment toute l'année et sont dirigées par le courant-jet à travers les océans et les terres. Les trajectoires des tempêtes extratropicales donnent lieu à des cyclones extratropicaux, et non leurs cousins ​​tropicaux, ouragans. La force des trajectoires des tempêtes extratropicales détermine la gravité et la fréquence des tempêtes telles que le nord-est des États-Unis.

L'équipe a envisagé un scénario idéal dans lequel le rayonnement solaire était suffisamment réfléchi pour compenser le réchauffement qui se produirait si le dioxyde de carbone devait quadrupler en concentration. Dans un certain nombre de modèles climatiques mondiaux dans ce scénario, la force des trajectoires des tempêtes dans les hémisphères nord et sud s'est considérablement affaiblie en réponse.

Des traces de tempête affaiblies signifieraient des tempêtes hivernales moins puissantes, mais l'équipe prévient que des trajectoires de tempête plus faibles conduisent également à des conditions stagnantes, surtout en été, et moins de vent pour éliminer la pollution de l'air. Les changements de vent pourraient également affecter la circulation des eaux océaniques et, à son tour, la stabilité des calottes glaciaires.

"Environ la moitié de la population mondiale vit dans les régions extratropicales où les traces de tempête dominent la météo, " dit Charles Gertler, un étudiant diplômé du Département de la Terre du MIT, Sciences de l'atmosphère et des planètes (EAPS). "Nos résultats montrent que la géo-ingénierie solaire n'inversera pas simplement le changement climatique. Au lieu de cela, elle a elle-même le potentiel d'induire de nouveaux changements climatiques."

Gertler et ses collègues ont publié leurs résultats cette semaine dans la revue Lettres de recherche géophysique . Les co-auteurs incluent le professeur EAPS Paul O'Gorman, avec Ben Kravitz de l'Université d'État de l'Indiana, John Moore de l'Université normale de Pékin, Steven Phipps de l'Université de Tasmanie, et Shingo Watanabe de l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres

Une photo pas si ensoleillée

Les scientifiques ont déjà modélisé à quoi pourrait ressembler le climat de la Terre si les scénarios de géo-ingénierie solaire devaient se dérouler à l'échelle mondiale, avec des résultats mitigés. D'un côté, la pulvérisation d'aérosols dans la stratosphère réduirait la chaleur solaire entrante et, à un degré, contrer le réchauffement causé par les émissions de dioxyde de carbone. D'autre part, un tel refroidissement de la planète n'empêcherait pas d'autres effets induits par les gaz à effet de serre tels que les réductions régionales des précipitations et l'acidification des océans.

Il y a également eu des signes que la réduction intentionnelle du rayonnement solaire réduirait la différence de température entre l'équateur et les pôles de la Terre ou, dans le jargon climatique, affaiblir le gradient de température méridional de la planète, refroidissement de l'équateur tandis que les pôles continuent de se réchauffer. Cette dernière conséquence intriguait particulièrement Gertler et O'Gorman.

"Les traces de tempête se nourrissent de gradients de température méridionaux, et les traces de tempêtes sont intéressantes car elles nous aident à comprendre les extrêmes météorologiques, " dit Gertler. " Nous nous sommes donc intéressés à la façon dont la géo-ingénierie affecte les trajectoires des tempêtes. "

L'équipe a examiné comment les trajectoires des tempêtes extratropicales pourraient changer dans le cadre d'un scénario de géo-ingénierie solaire connu des climatologues sous le nom d'expérience G1 du Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP), un projet qui fournit divers scénarios de géo-ingénierie aux scientifiques à exécuter sur des modèles climatiques pour évaluer leurs divers effets sur le climat.

L'expérience G1 suppose un scénario idéalisé dans lequel un schéma de géo-ingénierie solaire bloque suffisamment de rayonnement solaire pour contrebalancer le réchauffement qui se produirait si les concentrations de dioxyde de carbone devaient quadrupler.

Les chercheurs ont utilisé les résultats de divers modèles climatiques avancés dans le temps dans les conditions de l'expérience G1. Ils ont également utilisé les résultats d'un scénario de géo-ingénierie plus sophistiqué avec un doublement des concentrations de dioxyde de carbone et des aérosols injectés dans la stratosphère à plus d'une latitude. Dans chaque modèle, ils ont enregistré le changement quotidien de la pression atmosphérique à la pression au niveau de la mer à divers endroits le long des trajectoires de tempête. Ces changements reflètent le passage des tempêtes et mesurent l'énergie d'une trajectoire de tempête.

"Si nous regardons la variation de la pression au niveau de la mer, nous avons une idée de la fréquence et de la force avec laquelle les cyclones passent sur chaque zone, " explique Gertler. " Nous faisons ensuite la moyenne de la variance sur l'ensemble de la région extratropicale, pour obtenir une valeur moyenne de la force de la trajectoire des tempêtes pour les hémisphères nord et sud."

Un contrepoids imparfait

leurs résultats, à travers les modèles climatiques, a montré que la géo-ingénierie solaire affaiblirait les trajectoires des tempêtes dans les hémisphères nord et sud. Selon le scénario envisagé, la trajectoire des tempêtes dans l'hémisphère nord serait de 5 à 17 % plus faible qu'elle ne l'est aujourd'hui.

"Une piste de tempête affaiblie, dans les deux hémisphères, signifierait des tempêtes hivernales plus faibles mais conduirait également à un temps plus stagnant, qui pourraient affecter les vagues de chaleur, " dit Gertler. " En toutes saisons, cela pourrait affecter la ventilation de la pollution de l'air. Elle peut également contribuer à un affaiblissement du cycle hydrologique, avec des réductions régionales des précipitations. Ce ne sont pas de bons changements, par rapport à un climat de référence auquel nous sommes habitués."

Les chercheurs étaient curieux de voir comment les mêmes trajectoires de tempête réagiraient au seul réchauffement climatique, sans l'ajout de géo-ingénierie sociale, ils ont donc réexécuté les modèles climatiques sous plusieurs scénarios de réchauffement uniquement. Étonnamment, ils ont trouvé que, dans l'hémisphère nord, le réchauffement climatique affaiblirait également les trajectoires des tempêtes, de la même ampleur qu'avec l'ajout de la géo-ingénierie solaire. Cela suggère la géo-ingénierie solaire, et les efforts pour refroidir la Terre en réduisant la chaleur entrante, ne ferait pas grand-chose pour modifier les effets du réchauffement climatique, au moins sur les trajectoires des tempêtes, un résultat déroutant que les chercheurs ne savent pas comment expliquer.

Dans l'hémisphère sud, il y a une histoire un peu différente. Ils ont découvert que le réchauffement climatique à lui seul renforcerait les trajectoires des tempêtes là-bas, considérant que l'ajout de la géo-ingénierie solaire empêcherait ce renforcement, et même plus loin, affaiblirait les traces de tempête là-bas.

« Dans l'hémisphère sud, les vents entraînent la circulation océanique, qui à son tour pourrait affecter l'absorption de dioxyde de carbone, et la stabilité de la calotte glaciaire de l'Antarctique, " O'Gorman ajoute. " Donc, la façon dont les trajectoires des tempêtes changent dans l'hémisphère sud est assez importante. "

L'équipe a également observé que l'affaiblissement des trajectoires des tempêtes était fortement corrélé aux changements de température et d'humidité. Spécifiquement, les modèles climatiques ont montré qu'en réponse à la réduction du rayonnement solaire entrant, l'équateur s'est considérablement refroidi alors que les pôles continuaient à se réchauffer. Ce gradient de température réduit semble suffire à expliquer l'affaiblissement des trajectoires des tempêtes, résultat que le groupe est le premier à démontrer.

"Ce travail met en évidence que la géo-ingénierie solaire n'inverse pas le changement climatique, mais substitue un état climatique sans précédent à un autre, " dit Gertler. " La réflexion de la lumière du soleil n'est pas un contrepoids parfait à l'effet de serre. "

O'Gorman ajoute :"Il y a plusieurs raisons d'éviter de faire cela, et plutôt de privilégier la réduction des émissions de CO 2 et d'autres gaz à effet de serre."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.