Gradation globale - Global dimming

Des dizaines de feux brûlant à la surface (points rouges) et un épais voile de fumée et de brume (pixels grisâtres) remplissant le ciel au-dessus de la Chine orientale . La fumée, la pollution et d'autres particules de l'air sont liées à l'obscurcissement global. Photo prise par MODIS à bord du satellite Aqua de la NASA .

L'obscurcissement global est la réduction de la quantité d' irradiance directe globale à la surface de la Terre qui a été observée depuis le début des mesures systématiques dans les années 1950. L'effet varie selon l'emplacement, mais dans le monde entier, il a été estimé à une réduction de l'ordre de 4 à 20 %. Cependant, après avoir écarté une anomalie causée par l' éruption du mont Pinatubo en 1991 , une très légère inversion de la tendance générale a été observée.

On pense que l'assombrissement global a été causé par une augmentation des particules ou des aérosols, tels que les aérosols de sulfate dans l'atmosphère en raison de l'action humaine. Il a interféré avec le cycle hydrologique en réduisant l'évaporation et peut avoir réduit les précipitations dans certaines régions. L' assombrissement global a été attribué comme le principal facteur de la famine éthiopienne de 1984 en réduisant le chauffage sous les tropiques qui entraîne la mousson annuelle , ou saison des pluies .

Causes

On pense que l'obscurcissement global est probablement dû à la présence accrue de particules d' aérosols dans l'atmosphère terrestre , causée par la pollution , la poussière ou les éruptions volcaniques . Les aérosols et autres particules absorbent l'énergie solaire et renvoient la lumière du soleil dans l'espace. Les polluants peuvent également devenir des noyaux pour les gouttelettes de nuages. Les gouttelettes d'eau dans les nuages fusionnent autour des particules. Une pollution accrue provoque plus de particules et crée ainsi des nuages ​​constitués d'un plus grand nombre de gouttelettes plus petites (c'est-à-dire que la même quantité d'eau est répartie sur plus de gouttelettes). Les gouttelettes plus petites rendent les nuages ​​plus réfléchissants , de sorte qu'une plus grande quantité de lumière solaire entrante est réfléchie dans l'espace et atteint moins la surface de la Terre. Ce même effet réfléchit également le rayonnement d'en bas, le piégeant dans la basse atmosphère. Dans les modèles, ces gouttelettes plus petites diminuent également les précipitations.

Les nuages ​​interceptent à la fois la chaleur du soleil et la chaleur rayonnée de la Terre. Leurs effets sont complexes et varient dans le temps, l'emplacement et l'altitude. Habituellement pendant la journée, l'interception de la lumière du soleil prédomine, donnant un effet rafraîchissant; cependant, la nuit, le re-rayonnement de chaleur vers la Terre ralentit la perte de chaleur de la Terre.

Photographie de la NASA montrant des traînées d' avions et des nuages ​​naturels. La disparition temporaire des traînées de condensation au-dessus de l'Amérique du Nord en raison des échouages ​​d'avions après les attentats du 11 septembre 2001 et l'augmentation résultante de la plage de températures diurnes ont donné des preuves empiriques de l'effet des minces nuages ​​​​de glace à la surface de la Terre.

La combustion incomplète des combustibles fossiles (comme le diesel ) et du bois libère du noir de carbone dans l'air. Bien que le carbone noir, dont la plupart est de la suie , soit un élément extrêmement faible de la pollution de l'air au niveau de la surface terrestre, le phénomène a un effet de réchauffement important sur l'atmosphère à des altitudes supérieures à deux kilomètres (6 562 pieds). En outre, il obscurcit la surface de l'océan en absorbant le rayonnement solaire.

Des expériences aux Maldives (comparant l'atmosphère sur les îles du nord et du sud) dans les années 1990 ont montré que l'effet des polluants macroscopiques dans l'atmosphère à cette époque (soufflé au sud de l' Inde ) a causé une réduction d'environ 10 % de la lumière solaire atteignant la surface dans le zone sous le nuage brun asiatique - une réduction beaucoup plus importante que prévu de la présence des particules elles-mêmes. Avant que la recherche ne soit entreprise, les prédictions étaient d'un effet de 0,5 à 1 % des particules ; la variation par rapport à la prédiction peut s'expliquer par la formation de nuages, les particules servant de foyer pour la création de gouttelettes.

Le phénomène sous-jacent à l'assombrissement global peut également avoir des effets régionaux. Alors que la plus grande partie de la planète s'est réchauffée, les régions sous le vent des principales sources de pollution atmosphérique (en particulier les émissions de dioxyde de soufre) se sont généralement refroidies. Cela peut expliquer le refroidissement de l'est des États-Unis par rapport au réchauffement de la partie ouest.

Cependant, certaines recherches montrent que le noir de carbone augmentera le réchauffement climatique, n'étant dépassé que par le CO 2 . Ils croient que la suie absorbera l'énergie solaire et la transportera vers d'autres régions telles que l'Himalaya où se produit la fonte des glaciers. Il peut également assombrir la glace arctique, réduisant la réflectivité et augmentant l'absorption du rayonnement solaire.

Les cendres volcaniques en suspension dans l' air peuvent refléter les rayons du soleil dans l'espace et contribuer ainsi à refroidir la planète. Des baisses de température de la terre ont été observées après de grandes éruptions volcaniques telles que le mont Agung à Bali qui a éclaté en 1963, El Chichon (Mexique) 1983, Ruiz (Colombie) 1985 et Pinatubo (Philippines) 1991. Mais même pour les éruptions majeures, les cendres les nuages ​​ne subsistent que pendant des périodes relativement courtes. Il a également été émis l'hypothèse que le changement climatique rapide d'aujourd'hui pourrait augmenter l'activité volcanique.

Des traînées et des nuages

Une étude a émis l'hypothèse que les traînées d' avions (également appelées traînées de vapeur) sont impliquées dans le refroidissement régional, mais le flux constant de trafic aérien signifiait auparavant que cela ne pouvait pas être testé. L'arrêt quasi-total du trafic aérien civil durant les trois jours qui ont suivi les attentats du 11 septembre 2001 a offert une occasion unique d'observer le climat des États-Unis absent de l'effet des traînées de condensation. Au cours de cette période, une augmentation de la variation de température diurne de 1,1 °C (1,8 °F) a été observée dans certaines régions des États-Unis, c'est-à-dire que les traînées d'avions ont peut-être augmenté les températures nocturnes et/ou abaissé les températures diurnes bien plus qu'on ne le pensait auparavant. Cependant, une étude de suivi a attribué la couverture nuageuse au changement de température. Les auteurs ont écrit : « Les variations de la couverture nuageuse élevée, y compris les traînées de condensation et les cirrus induits par les traînées de condensation, contribuent faiblement aux changements dans la plage de température diurne, qui est principalement régie par les nuages, les vents et l'humidité à basse altitude. »

Renversement

Les aérosols bloquant le soleil dans le monde ont régulièrement diminué (ligne rouge) depuis l'éruption du mont Pinatubo en 1991 , selon les estimations des satellites. Crédit : Michael Mishchenko, NASA

Sauvage et al. , en utilisant des mesures au-dessus de la terre, rapportent un éclaircissement depuis 1990, et Pinker et al. ont constaté qu'une légère atténuation se poursuivait au-dessus de la terre tandis qu'un éclaircissement se produisait au-dessus de l'océan. Ainsi, sur la surface terrestre, Wild et al. et Pinker et al. être en désaccord. Une étude par satellite parrainée par la NASA en 2007 met en lumière les observations déroutantes d'autres scientifiques selon lesquelles la quantité de lumière solaire atteignant la surface de la Terre avait régulièrement diminué au cours des dernières décennies, a commencé à s'inverser vers 1990. Ce passage d'une tendance à la « gradation globale » à une La tendance "à l'éclaircissement" s'est produite juste au moment où les niveaux mondiaux d'aérosols commençaient à baisser.

Il est probable qu'au moins une partie de ce changement, en particulier en Europe, soit due à une diminution de la pollution atmosphérique. La plupart des gouvernements des pays développés ont pris des mesures pour réduire les aérosols rejetés dans l'atmosphère, ce qui contribue à réduire l'obscurcissement global.

Les aérosols sulfatés ont considérablement diminué depuis 1970 avec le Clean Air Act aux États-Unis et des politiques similaires en Europe. La Clean Air Act a été renforcée en 1977 et 1990. Selon l' EPA , de 1970 à 2005, les émissions totales des six principaux polluants atmosphériques, y compris les particules, ont chuté de 53 % aux États-Unis. En 1975, les effets masqués des gaz à effet de serre piégés ont finalement commencé à émerger et ont dominé depuis.

Le Baseline Surface Radiation Network (BSRN) a collecté des mesures de surface. BSRN a été lancé au début des années 1990 et a mis à jour les archives à cette époque. L'analyse des données récentes révèle que la surface de la planète s'est éclaircie d'environ 4 % au cours de la dernière décennie. La tendance à l'éclaircissement est corroborée par d'autres données, notamment des analyses satellitaires.

Relation avec le réchauffement climatique

Certains scientifiques considèrent maintenant que les effets de la gradation globale ont considérablement masqué l'effet du réchauffement climatique et que la résolution de la gradation globale peut donc conduire à une augmentation de l'augmentation future de la température. Selon Beate Liepert, « Nous vivions dans un monde à réchauffement global plus un monde qui s'assombrissait et maintenant nous sortons de l'obscurcissement global. Nous nous retrouvons donc avec le monde du réchauffement climatique, qui sera bien pire que nous le pensions, beaucoup plus chaud. ." L'ampleur de cet effet de masquage est l'un des problèmes centraux du changement climatique actuel avec des implications significatives pour les futurs changements climatiques et les réponses politiques au réchauffement climatique.

Les interactions entre les deux théories de la modification du climat ont également été étudiées, car le réchauffement climatique et l'assombrissement de la planète ne sont ni mutuellement exclusifs ni contradictoires. Dans un article publié le 8 mars 2005 dans Geophysical Research Letters de l'American Geophysical Union, une équipe de recherche dirigée par Anastasia Romanou du Département de physique et de mathématiques appliquées de l'Université de Columbia, New York, a également montré que les forces apparemment opposées du réchauffement climatique et de la la gradation peut se produire en même temps. La gradation globale interagit avec le réchauffement climatique en bloquant la lumière du soleil qui provoquerait autrement l'évaporation et les particules se lient aux gouttelettes d'eau. La vapeur d'eau est le principal gaz à effet de serre. D'autre part, l'assombrissement global est affecté par l'évaporation et la pluie. La pluie a pour effet de nettoyer les cieux pollués.

Selon Veerabhadran Ramanathan, chimiste atmosphérique à la Scripps Institution of Oceanography de La Jolla, en Californie, les nuages ​​bruns amplifient le réchauffement climatique. "La pensée conventionnelle est que les nuages ​​​​bruns ont masqué jusqu'à 50 pour cent du réchauffement climatique par les gaz à effet de serre à travers ce que l'on appelle la gradation globale ... Bien que cela soit vrai à l'échelle mondiale, cette étude révèle que sur l'Asie du Sud et de l'Est, les particules de suie dans les nuages ​​​​bruns amplifient en fait la tendance au réchauffement atmosphérique causée par les gaz à effet de serre jusqu'à 50 pour cent. »

Certains scientifiques ont suggéré d'utiliser des aérosols pour conjurer les effets du réchauffement climatique comme mesure de géo-ingénierie d' urgence . En 1974, Mikhail Budyko a suggéré que si le réchauffement climatique devenait un problème, la planète pourrait être refroidie en brûlant du soufre dans la stratosphère, ce qui créerait une brume. Une augmentation de l' albédo planétaire de seulement 0,5 % est suffisante pour réduire de moitié l'effet d'un doublement du CO 2 .

La solution la plus simple serait d'émettre simplement plus de sulfates, qui finiraient dans la troposphère , la partie la plus basse de l'atmosphère. Si cela était fait, la Terre serait encore confrontée à de nombreux problèmes, tels que :

  • L'utilisation de sulfates cause des problèmes environnementaux tels que les pluies acides
  • L'utilisation du noir de carbone cause des problèmes de santé humaine
  • La gradation cause des problèmes écologiques tels que des changements dans les régimes d'évaporation et de précipitations
  • Les sécheresses et/ou l'augmentation des précipitations causent des problèmes à l'agriculture
  • L'aérosol a une durée de vie relativement courte

La solution préconisée est le transport des sulfates dans la prochaine couche supérieure de l'atmosphère - la stratosphère . Les aérosols dans la stratosphère ces dernières années au lieu de semaines – seule une quantité relativement plus petite (bien que toujours importante) d'émissions de sulfate serait nécessaire, et les effets secondaires seraient moindres. Cela nécessiterait de développer un moyen efficace de transporter de grandes quantités de gaz dans la stratosphère, dont beaucoup ont été proposés bien qu'aucun ne soit connu pour être efficace ou économiquement viable.

Dans un article de blog, Gavin Schmidt a déclaré que « les idées selon lesquelles nous devrions augmenter les émissions d'aérosols pour contrer le réchauffement climatique ont été décrites comme un« marché faustien » parce que cela impliquerait une quantité toujours croissante d'émissions afin d'égaler les gaz à effet de serre accumulés dans le l'atmosphère, avec des coûts monétaires et de santé toujours croissants."

Relation avec le cycle hydrologique

Cette figure montre le niveau de concordance entre un modèle climatique piloté par cinq facteurs et l' historique des températures enregistrées . La composante négative identifiée comme "sulfate" est associée aux émissions d'aérosols responsables de l'obscurcissement global.

La pollution produite par les humains peut sérieusement affaiblir le cycle de l'eau de la Terre – réduisant les précipitations et menaçant les réserves d'eau douce. Une étude réalisée en 2001 par des chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography suggère que de minuscules particules de suie et d'autres polluants ont un effet significatif sur le cycle hydrologique. Selon Veerabhadran Ramanathan , « l'énergie du cycle hydrologique provient de la lumière du soleil. Lorsque la lumière du soleil chauffe l'océan, l'eau s'échappe dans l'atmosphère et tombe sous forme de pluie. cycle de la planète."

Des changements à grande échelle dans les régimes météorologiques peuvent également avoir été causés par l'obscurcissement global. Climat modélisateurs suggèrent spéculativement que cette réduction du rayonnement solaire à la surface peut - être conduit à l'échec de la mousson en sous - saharienne en Afrique au cours des années 1970 et 1980, ainsi que les associés famines comme la sécheresse du Sahel , causée par la pollution de l' hémisphère Nord refroidissement l' Atlantique . Pour cette raison, la ceinture des pluies tropicales n'a peut-être pas atteint ses latitudes septentrionales, provoquant ainsi une absence de pluies saisonnières. Cette affirmation n'est pas universellement acceptée et est très difficile à tester. Cependant, une étude chinoise de 2009 sur 50 ans de données continues a révélé que, bien que la plupart des régions de l'est de la Chine n'aient vu aucun changement significatif dans la quantité d'eau retenue par l'atmosphère, les pluies légères avaient diminué. Les chercheurs ont ensuite modélisé l'effet des aérosols et ont également conclu que l'effet global était que les gouttes d'eau dans les cas pollués sont jusqu'à 50 % plus petites que dans un ciel vierge. Ils ont conclu qu'une taille plus petite empêche la formation de nuages ​​de pluie et que la chute de pluie légère est bénéfique pour l'agriculture. Il s'agissait d'un effet différent de la réduction de l'irradiance solaire, mais toujours un résultat direct de la présence d'aérosols.

L'étude de 2001 menée par des chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography a conclu que le déséquilibre entre l'obscurcissement global et le réchauffement global à la surface conduit à des flux de chaleur turbulents plus faibles vers l'atmosphère. Cela signifie une évaporation globalement réduite et donc des précipitations se produisent dans un monde plus sombre et plus chaud, ce qui pourrait finalement conduire à une atmosphère plus humide dans laquelle il pleut moins.

Une forme naturelle d'effet d'atténuation de l'environnement à grande échelle sur le développement des cyclones tropicaux provient de la poussière du désert du Sahara , lorsque l'air chargé de sable et de particules minérales à la dérive se déplace au-dessus de l' océan Atlantique . Les particules réfléchissent et absorbent la lumière du soleil, moins de rayons solaires atteignent les couches superficielles de la Terre, ce qui entraîne des températures de l'eau et de la surface terrestre plus froides, et également moins de formation de nuages, amortissant par la suite le développement des ouragans.

Recherche

À la fin des années 1960, Mikhail Ivanovich Budyko a travaillé avec de simples modèles climatiques bidimensionnels de bilan énergétique pour étudier la réflectivité de la glace. Il a découvert que la rétroaction glace-albédo créait une boucle de rétroaction positive dans le système climatique de la Terre. Plus il y a de neige et de glace, plus le rayonnement solaire est réfléchi dans l'espace et donc plus la Terre se refroidit et plus il neige. D'autres études ont montré que la pollution ou une éruption volcanique pouvaient provoquer le début d'une ère glaciaire.

Dans les années 1980, Atsumu Ohmura , chercheur en géographie à l' Institut fédéral suisse de technologie , a découvert que le rayonnement solaire frappant la surface de la Terre avait diminué de plus de 10 % au cours des trois décennies précédentes. Ses découvertes semblaient contredire le réchauffement climatique – la température mondiale avait généralement augmenté depuis les années 70. Moins de lumière atteignant la terre semblait signifier qu'elle devrait se refroidir. Cela a été bientôt suivi par d'autres : Viivi Russak en 1990 « Tendances du rayonnement solaire, de la nébulosité et de la transparence atmosphérique au cours des dernières décennies en Estonie », et Beate Liepert en 1994 « Rayonnement solaire en Allemagne – Tendances observées et évaluation de leurs causes ». L'obscurcissement a également été observé dans des sites partout dans l'ex-Union soviétique. Gerry Stanhill, qui a étudié ces déclins dans le monde entier dans de nombreux articles, a inventé le terme « gradation globale ».

Des recherches indépendantes en Israël et aux Pays-Bas à la fin des années 1980 ont montré une réduction apparente de la quantité de lumière solaire, malgré des preuves largement répandues que le climat devenait plus chaud. Le taux de gradation varie dans le monde mais est estimé en moyenne à environ 2 à 3 % par décennie. La tendance s'est inversée au début des années 90. Il est difficile de faire une mesure précise, en raison de la difficulté de calibrer avec précision les instruments utilisés, et du problème de couverture spatiale. Néanmoins, l'effet est presque certainement présent.

L'effet (2–3%, comme ci-dessus) est dû aux changements dans l'atmosphère terrestre ; la valeur du rayonnement solaire au sommet de l'atmosphère n'a pas changé de plus d'une fraction de cette quantité.

Le smog , vu ici au Golden Gate Bridge , est un contributeur probable à l'obscurcissement mondial.

L'effet varie considérablement sur la planète, mais les estimations de la valeur moyenne de la surface terrestre sont :

  • 5,3 % (9 W/m 2 ); de 1958 à 1985 (Stanhill et Moreshet, 1992)
  • 2 %/décennie sur 1964-1993 (Gilgen et al. , 1998)
  • 2,7 %/décennie (total 20 W/m 2 ); jusqu'en 2000 (Stanhill et Cohen, 2001)
  • 4% sur 1961-90 (Liepert 2002)

Notez que ces chiffres sont pour la surface terrestre et pas vraiment une moyenne mondiale. Que l'obscurcissement (ou l'éclaircissement) se soit produit au-dessus de l'océan est un peu inconnu, bien qu'une mesure spécifique ait mesuré les effets à environ 400 miles (643,7 km) de l'Inde sur l'océan Indien vers les îles Maldives. Les effets régionaux dominent probablement mais ne sont pas strictement limités à la zone terrestre, et les effets seront déterminés par la circulation de l'air régionale. Une revue de 2009 par Wild et al. ont constaté une large variation des effets régionaux et temporels. Il y a eu un éclaircissement solaire au-delà de 2000 dans de nombreuses stations en Europe, aux États-Unis et en Corée. L'éclaircissement observé sur des sites de l'Antarctique au cours des années 1990, influencé par la récupération de l'éruption volcanique du mont Pinatubo en 1991, s'estompe après 2000. La tendance à l'éclaircissement semble également se stabiliser sur des sites au Japon. En Chine, il y a une indication d'un nouvel assombrissement, après la stabilisation dans les années 1990. Une poursuite de la gradation durable est également constatée sur les sites en Inde. Dans l'ensemble, les données disponibles suggèrent une poursuite de l'éclaircissement au-delà de l'an 2000 à de nombreux endroits, mais moins prononcé et cohérent que pendant les années 1990, avec plus de régions sans changements ou déclin clairs. Par conséquent, à l'échelle mondiale, le réchauffement par effet de serre après 2000 pourrait être moins modulé par les variations solaires de surface qu'au cours des décennies précédentes. Les réductions les plus importantes se trouvent dans les latitudes moyennes de l'hémisphère nord. La lumière visible et le rayonnement infrarouge semblent être les plus touchés plutôt que la partie ultraviolette du spectre.

Voir également

Les références

Liens externes