« Montrez-nous donc une rétroaction négative laissant supposer que le réchauffement ne sera pas aussi intense que prévu » : telle est la complainte fréquemment entendue dans la bouche des alarmistes du climat. Cette rétroaction négative, Richard Lindzen l’a théorisée sous le nom d’effet iris voici déjà une dizaine d’années. Et des mesures satellites viennent d’en confirmer la validité. Le débat scientifique reste donc ouvert, malgré la forte volonté de le clore au bénéfice des superstitions médiatiques.

Quelques mots d’abord sur l’effet Iris. La zone tropicale (20°S-20°N) est le lieu d’un intense échange énergétique : c’est surtout ici que la Terre reçoit son énergie du Soleil, qu’elle dissipe ensuite en direction des pôles, par l’océan et l’atmosphère. En situation de forçage anthropique, l’évolution de la zone tropicale est décisive. Son budget énergétique est supposée en quasi-équilibre entre d’une part la chaleur latente des systèmes de précipitation et le refroidissement par rayonnement IR long vers l’espace, d’autre part le réchauffement de l’atmosphère et le refroidissement de la surface par la nébulosité. S’il y a déséquilibre dans ce budget, on peut assister à un réchauffement supplémentaire (rétroaction positive) ou au contraire à un refroidissement (rétroaction négative). La plupart des modèles estiment aujourd’hui que la rétroaction sera positive. Richard Lindzen (2001) a suggéré l’inverse, en proposant que la Terre possède un « iris infrarouge adaptatif ».

L’iris est cette partie de l’œil qui se contracte ou se dilate selon la lumière reçue. La métaphore de l’iris concerne l’atmosphère terrestre, plus précisément les différentes couches nuageuses des Tropiques, dans leurs zones ascendantes et subsidentes. Les cumulonimbus (nuages bas) réchauffent la troposphère mais refroidissent la surface car ils bloquent le rayonnement solaire ; les cirrus (nuages hauts) réchauffent plutôt la colonne verticale, car ils absorbent et ré-émettent le rayonnement terrestre sortant (IR long) tout en réfléchissant peu le rayonnement solaire entrant (ondes courtes). Toute modification dans la formation de ces nuages entraîne donc une modification dans le budget énergétique tropical, et dès lors dans les températures de la surface et de la troposphère. L’effet iris de Richard Lindzen propose qu’en réaction à un réchauffement de surface, la vapeur d’eau disponible dans les zones tropicales humides se condense d’avantage dans les couches ascendantes des cumulonimbus, augmente les précipitations et diminue d’autant la formation des cirrus sur les zones tropicales sèches (les enclumes des cumulonimbus, c’est-à-dire leur sommet aplati en haute troposphère, constituent le réservoir d’eau pour former ces cirrus). En d’autres termes, plus la température de surface monte, plus la couverture basse de cumulonimbus se développe, plus la couverture haute de cirrus se rétracte. Du point de vue énergétique, la conséquence de ce mouvement radiatif-convectif serait une rétroaction négative, c’est-à-dire un refroidissement par émission plus importante d’IR long vers l’espace (à la fois parce que les couches moyennes et hautes des cumulonimbus se réchauffent, donc ré-émettent davantage en IR vers l’espace, et parce que les couches hautes de cirrus diminuent). Tel serait donc le gigantesque iris de la Terre en zone tropicale.

Cet effet Iris est ardu à étudier empiriquement, car les données climatologiques des Tropiques sont difficiles à enregistrer. L’équipe de Roy Spencer (Université d’Alabama) et de Justin Hnilo (Laboratoire lawrence Livermore, Californie) a utilisé les données des satellites américains NASA et NOAA sur une période de six ans, du 1er mars 2000 au 31 décembre 2005. Ces enregistrements concernent les températures de surface et de la troposphère, les précipitations, les vents, la vapeur d’eau totale de la colonne atmosphérique, le budget du rayonnement court (SW) et long (LW) au sommet de l’atmosphère par ciel clair et ciel couvert, les propriétés des différents nuages (MODIS). Le tout sur l’ensemble des Tropiques et sur une grille de 1° à 2,5° de résolution spatiale, selon la qualité locale des enregistrements. Les chercheurs ont formé une analyse composite des 15 phases de la période de six ans ayant connu les plus fortes variations de température au sein des variations tropicales intrasaisonnières. Leur résultat en ciel nuageux est donné par le graphique ci-dessous.

Comme on peut le constater, il existe une corrélation forte entre l’anomalie de température et le budget radiatif : plus l’épisode est chaud, plus l’énergie sortante au sommet de l’atmosphère est importante (c’est-à-dire que le budget LW+SW est négatif). La pente de cette régression linéaire donne un facteur de sensibilité de -6,1 W/m²/K. Dans un commentaire paru en même temps que l’étude, Roy Spencer déclare : « Pour donner une idée de l’importance de ce mécanisme de refroidissement, il pourrait diminuer de 75 % le réchauffement global attendu (par les modèles) ». On n’en est pas là bien sûr : ces mesures, comme toutes les autres, demandent à être confirmées en qualité comme en durée ; et il faut que le comportement actuel des Tropiques en période chaude soit comparable à celui attendu lors d’un réchauffement lent et progressif. Mais cette étude montre, après bien d’autres, combien le débat scientifique reste ouvert, sur les questions épineuses de la vapeur d’eau et de la nébulosité, principales rétroactions attendues en même temps que principales faiblesses physiques des modèles actuels.

Références
Lindzen R., M.D. Chou, A.Y. Hou (2001), Does the Earth have an adaptive infrared Iris?, Bull. Am. Meteorol. Soc., 82, 417-432.
Spencer R. et al. (2007), Cloud and radiation budget changes associated with tropical intraseasonal oscillations, Geophysical Research Letters, 34, L15707, doi:10.1029/2007GL029698.