Nicola Scafetta travaille au département de physique de l’Université de Duke. Il est spécialisé dans les modèles mathématiques stochastiques et non-linéaires d’analyse des phénomènes complexes. Avec son collègue Bruce J. West, il vient de publier dans les Geophysical Research Letters une étude sur l’influence du rayonnement solaire sur le climat du XX^e siècle. On sait que l'apport énergétique de notre étoile, jadis présumé constant et appelé pour cette raison la constante solaire, varie en fait selon divers cycles courts. Ces variations ont un effet sur le climat terrestre, notamment les températures, que N. Scafetta et B.J. West ont voulu quantifier. Conclusion de ces deux chercheurs : les variations de l’activité solaire expliqueraient à elles seules la moitié du réchauffement des 100 dernières années. Si ces résultats sont confirmés, cela signifie que les modèles ont largement surestimé l’influence de l’homme sur le climat.

Quel est l’objet de votre récent travail publié dans les GRL ?
Le but de notre recherche était d’estimer la contribution solaire au réchauffement des températures de surface durant le siècle dernier. La méthode que nous avons adoptée est fondée sur l’évaluation de la sensibilité phénoménologique du climat au changement de l’irradiance solaire totale, sur la base méthodologique d’une fonction de transfert.

En quoi cette approche est féconde ?
L’approche traditionnelle pour le climat aurait consisté à se reposer sur un modèle théorique de circulation générale. Mais une telle approche demande une connaissance parfaite de tous les mécanismes associant le soleil au climat. Malheureusement, nombre de points théoriques concernant cette association sont encore en débat. La fonction de transfert a l’avantage de déterminer l’effet total (direct et indirect) du soleil sur le climat sans connaissance détaillée des mécanismes physiques ou chimiques sous-jacents. Un modèle climatique à approche théorique devrait distinguer et collecter chaque effet du soleil, souvent intriqué dans d’autres forçages.
La fonction de transfert de la sensibilité climatique aux changements de l’activité solaire est empiriquement et théoriquement connue pour être fréquence-dépendante et pour augmenter aux plus basses fréquences. Par ailleurs, nous avons posé que cette fonction peut être représentée par quatre paramètres aux temporalités diverses : la sensibilité aux cycles solaires de 11 ans, la sensibilité aux cycles de 22 ans, la sensibilité aux changements lissés de l’activité solaire et la sensibilité à l’équilibre.

Quelles sont vos principales conclusions ?
Une fois ces quatre paramètres estimés, nous avons reconstruit le signal des variations des températures induites par le soleil en utilisant sur tout le XX^e siècle des proxies sensibles à l’irradiance totale. Nos résultats concluent que le soleil pourrait avoir produit environ 50 % du réchauffement global du dernier siècle. Dans la période 1950-2000, la contribution du soleil s’établit à environ 30 %. Par ailleurs, la magnitude des valeurs des quatre paramètres de sensibilité climatique suggère que le climat est 1,5 à 3 fois plus sensible aux changements solaires que ne le simulent la plupart des modèles actuels.

Quelle est l’implication théorique de cette recherche ?
Une implication théorique de nos travaux est donc que les modèles climatiques doivent être grandement améliorés pour mieux reproduire les résultats phénoménologiques de la sensibilité du climat aux variations solaires. Les points inadéquats des modèles actuels semblent notamment : la paramétrisation des rétroactions de l’activité solaire dans le couple océan-atmosphère ; la non prise en compte de la réponse de la stratosphère ; les effets additifs du champ magnétique solaire, du rayonnement UV, des éruptions solaires et des modulations de l’intensité du rayonnement.

Et pour ce qui est du débat sur le réchauffement causé par l’homme ?
Bien que le forçage climatique induit par l’homme puisse avoir joué progressivement un rôle dominant dans les changements climatiques, l’impact de l’activité solaire est également déterminant. Le forçage anthropogénique a donc été surestimé. Nous devons nous montrer plus prudents à propos des prédictions des modèles, car ceux-ci doivent encore être beaucoup améliorés pour tenir compte de la variabilité naturelle du climat.
A l’avenir, nous souhaitons bien sûr continuer à tester l’exactitude du couplage phénoménologique entre l’évolution du climat et celle de l’activité solaire. Des modèles améliorés permettraient de mieux réaliser ce travail. Vu l’importance de la rétroaction du cycle de la vapeur d’eau et de la nébulosité dans les changements climatiques, des progrès de la simulation en ce domaine seraient précieux.


Références
Scafetta Nicola, Bruce J. West (2006), Phenomenological solar contribution to the 1900-2000 global surface warming, Geophys. Res. Lett., 33, L05708, doi:10.1029/2005GL025539

Autres travaux de N. Scafetta sur le même thème :
Scafetta N., B.J. West (2005), Estimated solar contribution to the global surface warming using the ACRIM TSI satellite composite, Geophys. Res. Lett., 32(24), doi:10.1029/2005GL023849.
Scafetta N., B.J. West (2005), Multiscaling comparative analysis of time series and geophysical phenomena, Complexity, 10, 51-56.
Scafetta N. et al. (2004), Solar turbulence in earth's global and regional temperature anomalies, Phys. Rev,. E 69, 026303.
Scafetta N., B.J. West (2003), Solar flare intermittency and the Earth's temperature anomalies, Phys. Rev. Lett., 90, 248701.
Scafetta N., P. Grigolini (2002), Scaling detection in time series: diffusion entropy analysis, Phys. Rev., E 66, 036130.