Décoder le rôle des nuages en phase mixte dans le système climatique
Les nuages en phase mixte jouent un rôle clé dans notre météo et notre climat. Ces nuages peuvent contenir à la fois du liquide et de la glace et sont responsables de la majorité des précipitations qui atteignent la surface de la Terre. Il est essentiel de comprendre la manière précise dont ces nuages évoluent sous l’effet du réchauffement climatique pour pouvoir modéliser avec précision les changements climatiques à venir. Pourtant, les modélisations précédentes ont mal rendu compte de ces changements de phase. «Nous savons depuis une dizaine d’années que les modèles climatiques mondiaux ont tendance à simuler trop de glace et pas assez de liquide dans les nuages», explique Trude Storelvmo, spécialiste de l’atmosphère à l’université d’Oslo et coordinatrice du projet MC2. Les chercheurs du projet MC2, financé par le Conseil européen de la recherche, se sont efforcés d’obtenir une image plus précise des phases des nuages, ce qui aidera les modèles climatiques à simuler les rétroactions des nuages, et donc l’ampleur du réchauffement auquel nous pouvons nous attendre à l’avenir. «Les nuages contenant de la glace deviendront progressivement plus liquides avec le réchauffement», explique Trude Storelvmo. «Lorsque cela se produit, ils réfléchissent également plus de rayonnement solaire vers l’espace, atténuant ainsi le réchauffement dû aux gaz à effet de serre.» Si les modèles simulent trop de glace au départ, ils exagéreront également cet effet d’amortissement, ce qui donnera l’impression que le climat est moins sensible aux gaz à effet de serre qu’il ne l’est en réalité.
Combiner des observations sur le terrain et des simulations à haute résolution
L’équipe a d’abord procédé à des essais sur le terrain pour recueillir des données sur les nuages, en prenant des mesures sur le terrain dans les hautes latitudes septentrionales, où les nuages suffisamment froids pour contenir de la glace sont abondants. Ils ont utilisé une combinaison de mesures au sol et de mesures par ballon captif et par avion à l’intérieur des nuages Ces données de terrain – sur l’abondance des particules de nucléation de la glace, par exemple – ont été introduites dans les simulations de modèles de l’équipe. Ils ont également aidé les chercheurs à évaluer les simulations en fonction de leur représentation des phases présentes dans les nuages et de leur structure spatiale. Les chercheurs ont ensuite combiné leurs observations sur le terrain avec les simulations à haute résolution et les observations par satellite. Cela leur permet d’apporter les ajustements nécessaires aux modèles climatiques mondiaux et de réévaluer la façon dont ils réagissent aux changements liés aux gaz à effet de serre.
Des relations entre la rétroaction des nuages et le réchauffement
L’équipe est tombée sur un résultat très intéressant à mi-parcours du projet. «Nous avons découvert que la rétroaction négative de la phase nuageuse change au fil du temps avec un réchauffement soutenu. En d’autres termes, l’effet d’amortissement s’affaiblit un peu plus à chaque nouvelle augmentation de température, jusqu’à disparaître complètement», explique Trude Storelvmo. Cela entraîne une accélération du réchauffement et le passage à un nouvel état climatique plus sensible aux perturbations dues aux gaz à effet de serre. «Nous n’avons pas parlé de point de basculement lorsque nous avons publié les résultats, mais cela pourrait être considéré comme tel», fait remarquer Trude Storelvmo. La chercheuse a récemment reçu une bourse du CER pour étudier cet effet de manière plus approfondie dans le cadre du projet STEP-CHANGE.
Des avantages pour la communauté scientifique au sens large
La communauté des chercheurs sur la rétroaction climatique s’est surtout concentrée sur les propriétés macroscopiques des nuages et leur lien étroit avec les schémas de circulation atmosphérique, qui sont manifestement importants, selon Trude Storelvmo. La rétroaction de la phase nuageuse, quant à elle, est principalement déterminée par des propriétés microscopiques, telles que les particules d’aérosols, les gouttelettes nuageuses et les cristaux de glace, ainsi que par leurs interactions. «Je pense que le projet MC2 a démontré que ces propriétés à micro-échelle sont vraiment importantes pour le réchauffement climatique et qu’elles ne peuvent donc pas être ignorées», ajoute Trude Storelvmo. «J’espère que le projet a ouvert les yeux des gens sur l’importance de la phase nuageuse pour les projections climatiques.»
Mots‑clés
MC2, nuage, phase mixte, climat, changement, modèle, glace, eau, nucléation, aérosols, terrain, observations