L’impact des transformations de la phase nuageuse sur le changement climatique
Les nuages jouent un rôle crucial dans la régulation du climat de la Terre, évitant un réchauffement excessif en réfléchissant le rayonnement solaire vers l’espace et maintenant un climat stable en piégeant le rayonnement infrarouge. Cependant, le réchauffement climatique modifie les propriétés des nuages, créant ainsi une boucle de rétroaction qui amplifie ou atténue les changements de température. Cette boucle de rétroaction, appelée «rétroaction nuageuse», constitue la principale source d’incertitude au sein des projections des modèles de sensibilité climatique de la Terre aux variations du dioxyde de carbone atmosphérique», explique Casey Wall, coordinateur du projet CPFC et professeur adjoint de météorologie à l’université de Stockholm. Cette recherche, entreprise avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, entend combler cette lacune de la science du climat en développant des méthodes quantitatives pour comprendre l’un des mécanismes physiques clés qui déterminent la rétroaction nuageuse.
Quantifier la rétroaction nuageuse
Le projet CCFDP a concentré ses efforts sur la quantification de la rétroaction radiative causée par la transformation des particules de glace des nuages en gouttelettes liquides lorsque l’atmosphère se réchauffe. Les recherches ont révélé que ces changements représentent environ 19 % de la rétroaction nuageuse globale dans les modèles climatiques. La transformation de la glace en liquide augmente l’épaisseur optique des nuages, ce qui leur permet de réfléchir davantage le rayonnement solaire vers l’espace. Ces variations de l’opacité nuageuse étaient auparavant considérées comme un mécanisme de rétroaction négative potentiellement puissant mais très incertain, susceptible de réduire la sensibilité du climat aux variations des niveaux de CO2 atmosphérique. «Le projet CPFC a révélé que ce mécanisme de rétroaction n’est pas aussi solide qu’on avait pu penser. Il apporte donc une preuve supplémentaire du fait que la rétroaction nuageuse n’atténuera pas sensiblement le réchauffement climatique futur. Cela a des implications directes sur l’élaboration des politiques relatives aux futures émissions de carbone», explique Casey Wall.
Développement d’outils avancés pour la modélisation du climat
Pour soutenir ces découvertes, le projet a développé des produits innovants à partir de données satellitaires et de modèles climatiques qui permettent de suivre l’altitude, l’épaisseur optique et la composition des nuages, en distinguant la glace du liquide au sommet des nuages. Le développement d’une nouvelle technique mathématique qui exploite ces données pour mesurer les effets de la conversion de la glace en liquide sur les propriétés radiatives des nuages a constitué une avancée majeure. CPFC a également amélioré le Cloud Feedback Model Intercomparison Project (CFMIP Observation Simulator Package), connu sous le nom de logiciel COSP, un logiciel libre largement utilisé pour la modélisation du climat. Celui-ci simule les observations satellitaires des nuages générés par le modèle, ce qui permet des comparaisons directes entre les simulations et les données satellitaires réelles. CPFC a étendu les capacités du COSP en incorporant de nouvelles variables relatives aux transitions de phase nuageuse. Le projet a également collaboré avec l’équipe scientifique du satellite MODIS pour créer des variables équivalentes dans un jeu de données d’observation. Outre ses contributions aux produits de données satellitaires et au logiciel de modèles climatiques, le projet a développé des techniques d’analyse qui ont été gratuitement mises à la disposition de la communauté scientifique afin d’explorer plus avant les interactions entre les nuages et le climat.
Futures perspectives de la science du climat
CPFC a considérablement fait avancer la compréhension de la complexité de la rétroaction nuageuse et de son impact sur la sensibilité du climat mondial. Forts de la réussite du projet, les chercheurs appliquent désormais son cadre à un autre domaine essentiel de la science du climat. «Nous adaptons actuellement les méthodes développées dans le cadre de CPFC pour étudier le forçage radiatif du changement climatique, causé par les interactions entre les particules d’aérosols et les nuages. Cela demeure une des principales incertitudes de la science du climat», ajoute Casey Wall. Comprendre ces interactions est essentiel pour affiner les projections climatiques et éclairer les décisions politiques futures.
Mots‑clés
CPFC, rétroaction nuageuse, changement climatique, réchauffement climatique, modèles climatiques
