Le réchauffement de notre monde au cours de ce siècle dépend des mesures que nous prendrons au cours des prochaines décennies. Afin de maintenir l'augmentation de la température mondiale en dessous de 1,5°C et d'éviter des niveaux dangereux de réchauffement, les gouvernements doivent savoir combien de carbone ils peuvent émettre, et sur quelle période.

Mais les modèles climatiques actuels ne s'accordent pas sur l'emplacement de ce seuil. Dans de nouvelles recherches, nous avons découvert l'une des raisons pour lesquelles il existe un si large éventail d'estimations de la quantité de carbone pouvant être émise en toute sécurité :le comportement incertain des nuages. Dans certains modèles climatiques, les nuages ​​amplifient fortement le réchauffement. Chez les autres, ils ont un effet neutre ou même atténuent légèrement le réchauffement. Alors pourquoi les nuages ​​sont-ils susceptibles de jouer un rôle aussi central dans la décision de notre destin ?

Les projections des modèles climatiques révèlent généralement que les températures mondiales augmentent presque parallèlement à la quantité totale de carbone émise au fil du temps. Ceci est représenté par la ligne noire dans le graphique ci-dessous. Pour éviter de dépasser un certain niveau de réchauffement, le monde doit limiter la quantité de carbone émise afin qu'elle reste dans un certain budget carbone. Dans les modèles climatiques où les nuages ​​amplifient le réchauffement, ce budget carbone est plus petit (ligne pointillée rouge et flèche). Là où les nuages ​​ont un effet quasi neutre ou d'amortissement, le budget carbone est plus important (ligne pointillée bleue et flèche).

Budgets de carbone restants dans les projections des modèles climatiques

Pourquoi les nuages ​​sont-ils si importants ?

Les nuages ​​peuvent agir comme un parasol, refroidir la Terre en réfléchissant la lumière du soleil loin de la surface de la planète et en la renvoyant dans l'espace. Mais ils peuvent aussi agir comme une couverture isolante, réchauffer la Terre en empêchant une partie de la chaleur de notre atmosphère de s'échapper dans l'espace sous forme de rayonnement infrarouge. Cet effet "couverture" est particulièrement perceptible pendant l'hiver, lorsque les nuits nuageuses sont généralement beaucoup plus chaudes que les nuits sans nuages.

Lequel de ces deux effets domine (parasol ou couverture) dépend de l'altitude et de l'épaisseur des nuages. En règle générale, plus un nuage est haut, plus il est efficace pour empêcher la chaleur de s'échapper dans l'espace. Plus un nuage est épais, mieux il réfléchit la lumière du soleil loin de la surface de la Terre.

Haute, les nuages ​​minces laissent passer la lumière du soleil tout en empêchant efficacement la chaleur de s'échapper dans l'espace sous forme de rayonnement infrarouge, fournissant un effet de réchauffement net. Meugler, les nuages ​​épais reflètent fortement la lumière du soleil, tout en ayant peu d'impact sur le rayonnement infrarouge s'échappant vers l'espace, créant un effet de refroidissement net.

Comme l'atmosphère contient beaucoup plus de basses, nuages ​​épais que haut, nuages ​​minces, l'effet parasol domine et notre planète serait bien plus chaude si les nuages ​​n'existaient pas.

Les nuages ​​changent

Le réchauffement climatique devrait entraîner des changements dans la quantité de couverture nuageuse, et la hauteur et l'épaisseur de ces nuages ​​dans le futur, en déplaçant l'équilibre entre les effets de parasol et de couverture des nuages. L'effet d'entraînement que cela aura sur la température est connu sous le nom de rétroaction des nuages. Les projections du changement climatique ne peuvent ignorer la rétroaction des nuages, car même des changements relativement faibles dans les propriétés des nuages ​​peuvent avoir des implications importantes pour la température mondiale.

Pour prédire comment les nuages ​​vont changer à l'avenir, notre recherche combine des preuves provenant d'observations et de modèles climatiques avec une compréhension théorique de la physique des nuages. Pris ensemble, cela nous indique que les nuages ​​sont plus susceptibles d'amplifier le réchauffement climatique que de l'atténuer pour deux raisons.

D'abord, la couverture de nuages ​​bas devrait diminuer sous les tropiques à mesure que les températures mondiales augmentent, réduisant leur effet parasol. Seconde, il est bien entendu que les nuages ​​élevés se déplaceront dans les régions plus élevées de l'atmosphère à mesure qu'il se réchauffera, ce qui en fait des couvertures plus efficaces. Ces effets de réchauffement peuvent être légèrement atténués par une augmentation de l'épaisseur des nuages ​​uniquement aux hautes latitudes, en particulier sur l'océan Austral autour de l'Antarctique, mais cela n'annulera pas l'effet de réchauffement global.

Bien que nous sachions que les nuages ​​vont probablement amplifier le réchauffement climatique, il y a encore beaucoup d'incertitude quant à la force de cet effet. Ici, les modèles climatiques sont de peu d'aide, car ils ne peuvent simuler les propriétés globales de l'atmosphère que sur des échelles de dizaines de kilomètres et de plusieurs heures. De minuscules gouttelettes de nuage se forment et s'évaporent en quelques minutes. Les modèles manquent ces détails à petite échelle, mais ils sont nécessaires pour des prédictions précises.

Les modèles climatiques doivent recourir à des simplifications pour représenter les nuages, qui introduit l'erreur. Comme différents modèles font des simplifications différentes dans leur représentation des processus cloud, ils font également différentes prédictions de la rétroaction du cloud, ce qui se traduit par une série de projections de réchauffement climatique et des différences dans notre bilan carbone restant. Pour un scénario d'émissions de carbone futur donné, les nuages ​​sont le facteur le plus important derrière les différences de réchauffement futur prédit entre les modèles.

Doit-on s'inquiéter ?

Sensibilité climatique, la quantité de réchauffement climatique à long terme attendue si nous doublons la quantité de carbone dans l'atmosphère, est actuellement estimée entre 1,5° et 4,5°C. Les conséquences de ce niveau de réchauffement sont déjà inquiétantes, mais plusieurs nouveaux modèles climatiques actuellement développés par des chercheurs de renommée mondiale prévoient un réchauffement supérieur à 5 °C. Ces nouveaux modèles offrent également une représentation améliorée des processus cloud, cela semble donc suggérer que le réchauffement climatique pourrait être encore pire que ce que nous pensions.

Heureusement, il existe des projections alternatives qui pointent vers un réchauffement plus modéré. Les mêmes modèles avec le réchauffement à long terme le plus élevé ont également surestimé les tendances de réchauffement qui ont déjà été observées. En attendant, d'autres efforts de recherche sont en cours pour cerner le rôle des nuages ​​dans la sensibilité au climat.

Il est clair que notre planète continuera à se réchauffer à mesure que nous continuerons à émettre du carbone dans l'atmosphère. Mais de combien restera-t-il écrit dans les nuages.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.