Les environnements vierges offrent une fenêtre sur notre passé nuageux

Une nouvelle étude utilise des données satellitaires sur l’hémisphère sud pour comprendre la composition globale des nuages ​​pendant la révolution industrielle. Cette recherche s’attaque à l’une des plus grandes incertitudes des modèles climatiques actuels: l’effet à long terme de minuscules particules atmosphériques sur le changement climatique.

Les modèles climatiques incluent actuellement l’effet de réchauffement planétaire des gaz à effet de serre ainsi que les effets de refroidissement des aérosols atmosphériques. Les minuscules particules qui composent ces aérosols sont produites par des sources artificielles telles que les émissions des voitures et de l’industrie, ainsi que par des sources naturelles telles que le phytoplancton et les embruns.

Ils peuvent influencer directement le flux de lumière solaire et de chaleur dans l’atmosphère terrestre et interagir avec les nuages. L’une des façons d’y parvenir est de renforcer la capacité des nuages ​​à renvoyer la lumière du soleil dans l’espace en augmentant leur concentration de gouttelettes. Cela refroidit à son tour la planète. La quantité de lumière solaire réfléchie dans l’espace est appelée albédo de la Terre.

Cependant, il y a eu une compréhension extrêmement limitée de la façon dont la concentration des aérosols a changé entre les premiers temps de l’industrie et aujourd’hui. Ce manque d’informations limite la capacité des modèles climatiques à estimer avec précision les effets à long terme des aérosols sur les températures mondiales – et l’ampleur de l’effet qu’ils pourraient avoir à l’avenir.

Aujourd’hui, une étude internationale menée par les universités de Leeds et de Washington a reconnu que les régions éloignées et vierges de l’hémisphère sud offrent une fenêtre sur ce à quoi ressemblait l’atmosphère des débuts de l’industrie.

L’équipe a utilisé des mesures satellitaires de la concentration de gouttelettes de nuages ​​dans l’atmosphère au-dessus de l’hémisphère nord – fortement pollué par les aérosols industriels d’aujourd’hui – et sur l’océan Austral relativement vierge.

Ils ont utilisé ces mesures pour quantifier les changements possibles dus aux aérosols industriels dans l’albédo terrestre depuis 1850.

Les résultats, publiés aujourd’hui dans la revue PNAS, suggèrent que les concentrations d’aérosols et les nombres de gouttelettes de nuages ​​dans les premiers secteurs industriels étaient beaucoup plus élevés que ce qui est actuellement estimé par de nombreux modèles climatiques mondiaux. Cela pourrait signifier que les aérosols atmosphériques générés par l’homme n’ont pas un effet de refroidissement aussi fort que certains modèles climatiques l’estiment. L’étude suggère que l’effet sera probablement plus modéré.

Le co-auteur principal, Daniel McCoy, chercheur à la School of Earth and Environment de Leeds, a déclaré: « Les limites de notre capacité à mesurer les aérosols dans l’atmosphère des débuts de l’industrie ont rendu difficile la réduction des incertitudes sur le réchauffement. au 21ème siècle.

« Les carottes de glace fournissent des concentrations de dioxyde de carbone des millénaires dans le passé, mais les aérosols ne traînent pas de la même manière. Une façon dont nous pouvons essayer de regarder en arrière est d’examiner une partie de l’atmosphère que nous n’avons pas polluée. encore.

« Ces régions éloignées nous permettent d’avoir un aperçu de notre passé et cela nous aide à comprendre le bilan climatique et à améliorer nos prévisions de ce qui se passera dans le futur. »

La co-auteure principale, Isabel McCoy, du Département des sciences atmosphériques de Washington, a déclaré: « L’une des plus grandes surprises pour nous était la concentration élevée de gouttelettes de nuages ​​dans les nuages ​​de l’océan Austral. La façon dont la concentration de gouttelettes de nuage augmente en été nous dit que la biologie des océans joue un rôle important dans le réglage de la luminosité des nuages ​​dans les océans non pollués aujourd’hui et dans le passé.

«Nous constatons des concentrations élevées de gouttelettes dans les nuages ​​dans les observations par satellite et d’avion, mais pas dans les modèles climatiques. Cela suggère qu’il existe des lacunes dans la représentation des modèles des interactions aérosol-nuage et des mécanismes de production d’aérosols dans des environnements vierges.

«Alors que nous continuons à observer des environnements vierges par le biais de satellites, d’avions et de plates-formes au sol, nous pouvons améliorer la représentation des mécanismes complexes contrôlant la luminosité des nuages ​​dans les modèles climatiques et augmenter la précision de nos projections climatiques.

Le co-auteur Leighton Regayre, chercheur également de la School of Earth and Environment de Leeds, a déclaré: « La science qui soutient nos modèles climatiques s’améliore constamment. Ces modèles abordent certaines des questions environnementales les plus urgentes et complexes de la l’ère moderne et les climatologues ont toujours été francs sur le fait que des incertitudes existent.

«Nous n’allons atteindre les réponses dont nous avons besoin pour lutter contre le réchauffement climatique qu’en interrogeant régulièrement la science. Notre équipe a utilisé des millions de variantes d’un modèle pour explorer toutes les incertitudes potentielles, l’équivalent d’un essai clinique avec des millions de participants.

« Nous espérons que nos résultats, ainsi que les études sur le processus détaillé de production d’aérosols et les interactions aérosol-nuage dans des environnements vierges que nos travaux ont motivés, aideront à guider le développement de la prochaine génération de modèles climatiques. »

L’article « Le contraste hémisphérique dans les propriétés microphysiques des nuages ​​contraint le forçage des aérosols » est publié dans PNAS, 27 juillet 2020.