Une nouvelle analyse sur le budget radiatif des Tropiques (20°S-20°N) au sommet de l’atmosphère confirme que les années 1980 et 1990 ont été marquées par une baisse sensible de l’albedo, et donc une hausse de l’insolation de l’ordre de 2,1 W/m². Cette valeur est presque équivalente au forçage cumulé des gaz à effet de serre depuis 150 ans, et nettement supérieure au forçage transitoire des mêmes gaz au cours de la période considérée (1985-1999). L’attribution de la hausse récente des températures de surface est donc pour le moins problématique : les causes exactes de cette variation décennale de nébulosité et d’insolation (du surcroît d’énergie qui en résulte pour le système climatique) sont pour le moment inconnues, comme l’est d’ailleurs plus généralement la variation à long terme de la couverture nuageuse.

Le programme Earth Radiation Budget (ERB) mesure par satellite le budget énergétique de la Terre au sommet de l’atmosphère (TOA). Ce budget enregistre les infrarouges lointains émis par la Terre (LW / long waves), ainsi que les longueurs d’ondes courtes du rayonnement solaire visible reflété par les nuages ou la surface (albedo) (SW / short waves). Cette mesure est assez fondamentale pour valider les modèles, et comprendre les évolutions annuelles / décennales du climat. De précédents travaux (Wielicki 2002) avaient suggéré que la zone tropicale est sujette à des variations importantes de son budget radiatif TOA.

L’équipe réunie autour de Takmeng Wong (NASA) propose dans cet article la meilleure estimation de ces mesures sur la zone tropicale (20°N-20°S), évidemment importante puisqu’elle enregistre l’excédent d’énergie qui sera ensuite redistribué au reste du globe par les océans et par l’atmosphère. La base ses capteurs satellitaires ERB (ERBS-WFOV) est ici corroborée à d’autres bases de mesure : HIRS, ISCCP-FD, AVHRR. Elle est également comparée avec une mesure totalement indépendante, l’évolution du contenu de chaleur des océans sur la même zone. La période étudiée est 1985-1999.

Résultat de Wong et al : +0,7 W/m² LW, -2,1 W/m² SW, bilan de 1,4 W/m². Les bases ERBS, HIRS et ISCCP-FD sont en bon accord. Seule la base AVHRR diverge notablement, avec des résultats de signe opposé, mais plusieurs problèmes de dérive des satellites sont connus et en cours de correction (ci-dessous, courbes désaisonnalisées des tendances LW, SW et bilan).

Le point frappant, c’est bien sûr la valeur négative de -2,1 W/m². Elle signifie en effet qu’entre le début des années 1980 et la fin des années 1990, le rayonnement solaire a été moins réfléchi par les aérosols ou les nuages. Donc que l’insolation se diffusant dans l’atmosphère et parvenant à la surface a augmenté de 2,1 W/m² en 20 ans sur les Tropiques. Pour donner un ordre de grandeur, cette valeur radiative est à peu près égale au forçage anthropique de l’ensemble des gaz à effet de serre cumulé sur 150 ans. Comme le soulignent Wong et al., cette baisse de la nébulosité (éventuellement des aérosols, mais elle n’est pas documentée en zone tropicale) est d’origine inconnue : elle peut refléter la variabilité naturelle décennale ou être l’expression (la rétroaction) du réchauffement des océans par forçage naturel / anthropique. Dans ce dernier cas, cela invaliderait l’hypothèse de l’effet Iris formule par Richard Lindzen (Lin 2004 pour une analyse similaire, mais voir la réponse de Chou et Lindzen 2005).

Parmi les conclusions que l’on peut tirer de ce travail :
• sur les Tropiques et la période 1985-1999, les variations de nébulosité et d’insolation ont été le phénomène radiatif dominant, dépassant largement l’évolution transitoire des forçages dus au gaz à effet de serre ;
• cette tendance à « l’éclaircissement global » (plus de rayonnement solaire atteignant la surface et la couche supérieure des océans) ou global brightening a été retrouvée de manière indépendante et sur l’ensemble du globe depuis la fin des années 1980 (voir ici notre recension des analyses de Wild 2005 et Pinker 2005 ;
• l’origine de cet éclaircissement tropical et global reste inconnue (causes possibles : baisse des aérosols naturels et anthropiques, variabilité intrinsèque du climat, rétroaction aux forçages naturels / anthropiques) ;
• ces phénomènes coïncident avec la phase de réchauffement récent (1977-2006) dont on prétend qu’elle est principalement due au forçage des gaz à effet de serre sur le climat, alors même que les variations décennales d’insolation / nébulosité semblent représenter un forçage radiatif au moins équivalent (en cumulé) et trois fois plus important (en transitoire) ;
• les modèles de circulation générale (GCM) sont incapables de reproduire avec précision de telles tendances décennales de nébulosité et d’insolation, de sorte que leur attribution du réchauffement récent au gaz à effet de serre relève d’une simulation nécessairement grossière et incomplète de la réalité climatique.

Que de telles simulations permettent des conclusions « très vraisemblables » (Résumé pour décideur, GIEC 2007) relèvent à l’évidence de l’avis subjectif des experts, pas de nos connaissances assez lacunaires et provisoires des déterminants du climat, et plus précisément des températures de surface des 50 dernières années.

Nota : les mesures directes de la nébulosité sont entachées d’incertitudes dues au calibrage des instruments satellitaires, à la rareté des bases terrestres d’observation et à la complexité du phénomène lui-même (superpositions de couches nuageuses par exemple). Récemment, Evan et al 2007 ont par exemple suggéré que la tendance à l’éclaircissement global commencée à la fin des années 1980 relève de biais dans les calculs de la base ISCCP. Le travail de Wong et al., qui compare l’ensemble des bases disponibles et analyse la mesure directe du rayonnement visible reflété au sommet de l’atmosphère (sans estimation de la nébulosité sous-jacente), confirme l’éclaircissement global sur la zone tropicale et ne retrouve pas les biais suggérés par Evan et al. A suivre, bien sûr.

Références
Chou, M.-D., R. S. Lindzen (2005), Comments on 'Examination of the decadal tropical mean ERBS nonscanner radiation data for the Iris hypothesis', J. Climate, 18, 2123-2127.
Evan A.T. et al. (2007), Arguments against a physical long-term trend in global ISCCP cloud amounts, Geoph. Phys. Lett., 34, L04701, doi :10.1029/2006GL028083
Lin B. et al. (2004), Examination of the decadal tropical mean ERBS nonscanner radiation data for the Iris hypothesis, J. Climate, 17, 1239-1246.
Wielicki B.A. et al. (2002), Evidence for large decadal variability in the Tropical mean radiative energy budget, Science, 295, 841-844.
Wong T. et al. (2006), Re-examination of the observed decadal variability of Earth radiation budget using altitude-corrected ERBE/ERBS nonscanner WFOV data. J. Climate, 19, 4028-4040.

L’article peut être consulté (pdf, anglais) sur la page de T. Wong.