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C’est la faute de l’albédo
date 31 mai 2010
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L’effet de l’albédo sur le réchauffement global



L’argument sceptique

L’albédo de la Terre a augmenté ces dernières années alors que par l’intermédiaire des reconstructions de l’albédo dans le passé, il apparaît qu’il y a eu une réduction significative de l’albédo jusqu’en 97. La chose la plus intéressante ici, c’est que le forçage de l’albédo (en W/m2) semble être passablement grand. Plus grand que celui de tous les gaz à effet de serre anthropiques combinés (Anthony Watts)

Ce que dit la science

La tendance à long terme de l’albédo est à l’augmentation et son effet est donc celui d’un refroidissement. Les mesures de l’albédo depuis satellite montrent peu ou pas de tendance.

L’albédo est un des paramètres critiques qui gouvernent le climat de la planète. Quand l’albédo (ou encore la réflectivité de la planète) augmente, il y a davantage de lumière réfléchie vers l’espace. Cette lumière ne peut donc pas réchauffer la planète et cela tend donc à la refroidir. Inversement, si l’albédo diminue, la planète se réchauffe. Une variation de 1% de l’albédo de la Terre produit un forçage radiatif de 3,4 W/m2, comparable à celui que produirait un doublement du CO2. La question est donc : comment l’albédo a-t-il influencé l’évolution des températures globales ces dernières années ?

Tendances de l’albédo avant 2000

Il y a de nombreux facteurs qui affectent l’albédo planétaire. La neige et la glace sont fortement réfléchissantes et quand elles fondent, l’albédo diminue. Les forêts ont un albédo plus faible que les terres découvertes si bien que la déforestation augmente l’albédo (mais il est inutile de couper tous les arbres, ce n’est pas la bonne solution). Les aérosols influencent l’albédo directement et indirectement. L’effet direct est de réfléchir la lumière du soleil vers l’espace et donc de refroidir la planète. L’effet indirect s’exerce par l’intermédiaire des nuages : les aérosols sont des particules qui agissent comme des noyaux de condensation, ils affectent alors la formation et la durée de vie des nuages ainsi que leurs propriétés optiques. A leur tour les nuages influencent les températures globales de différentes manières. Ils refroidissent le climat en réfléchissant le lumière solaire mais ils peuvent aussi le réchauffer en piégeant le rayonnement infrarouge sortant (c’est à dire par effet de serre).

Tous ces facteurs sont considérés lorsque l’on ajoute les différents forçages radiatifs qui pilotent l’évolution du climat. Les changements d’utilisation des sols sont calculés d’après les données historiques sur les terres cultivées et les pâtures. La combinaison des observations depuis satellite et des observations plus classiques à la surface permet de déterminer les tendances pour les aérosols comme pour les nuages. Ce que l’on observe, c’est que parmi les causes de variation de l’albédo, ce sont les nuages qui ont l’effet prépondérant. La tendance à long terme est celle d’un refroidissement avec un forçage radiatif de l’ordre de -0,7 W/m2 de 1850 à 2000.

Figure 1 : Variation annuelle des forçages radiatifs (chapitre 2 IPCC AR4)

Tendance de l’albédo depuis 2000 :

On peut mesurer l’albédo de la planète à partir de ce que l’on appelle la « lumière cendrée » (Earthshine en Anglais). C’est la lumière solaire réfléchie par la Terre et réfléchie une nouvelle fois par la Lune vers la Terre. Cette quantité est mesurée au Big Bear Solar Observatory depuis Novembre 98 (avec quelques périodes de mesures en 94 et 95). La Figure 2 montre les variations d’albédo d’après les données satelltaires (courbe noire) et d’après les mesures de lumière cendrée (courbe bleue)(Palle, 2004).

Figure 2 : Anomalies de l’albédo d’après les données satellites (ISCCP en noir) et d’après les mesures de lumière cendrée (en bleu). L’échelle verticale de droite montre les forçages négatifs correspondants (c’est à dire refroidissement) (Palle, 2004)

Les données de la Figure 2 sont discutables. La courbe noire , d’après les données de ISCCP, « est un paramètre purement statistique qui a peu de sens physique dans la mesure où il ne tient pas compte des relations non linéaires entre les propriétés de la surface et des nuages et celles de l’albédo planétaire et n’inclut pas les variations d’albédo associées aux aérosols telles que celles dues à l’éruption du Pinatubo ou des émissions anthropiques de sulfates par exemple » (Real Climate)

Note du traducteur : ISCCP (International Satellite Cloud Climatology Project) utilise les observations des satellites météorologiques opérationnels pour en déduire la couverture nuageuse, l’altitude et les propriétés des nuages. Les instruments utilisés ne sont pas adaptés à la mesure de l’albédo et ne sont calibrés qu’à posteriori, la reconstruction de l’albédo planétaire à partir des données de ISCCP est donc davantage un outil de validation de ces données qu’une mesure de l’albédo en soi. Il en va tout autrement de CERES qui a été mis au point spécifiquement pour la mesure du bilan radiatif de la planète et est soigneusement calibré à priori et en vol.

Le pic d’albédo que l’on peut voir sur la courbe en bleu déduite de la lumière cendrée aux environs de 2003 est encore plus problématique. C’est en contradiction avec les mesures satellitaires qui ne montrent pas de tendance significative sur la même période. A titre de comparaison, considérons l’éruption du Pinatubo en 1991 qui a envoyé d’énormes quantités de SO2 dans la stratosphère, donnant naissance à un voile d’aérosols tout autour de la planète. Ces aérosols ont réfléchi la lumière du Soleil et produit un forçage radiatif négatif de l’ordre de 2,5 W/m2. Cela a provoqué une chute importante des températures globales. Les données déduites des mesures de lumière cendrée indiquent un forçage proche de -6 W/m2 qui causerait une diminution nettement plus grande des températures globales. Rien de cela n’est arrivé (Wielicki, 2007)

En 2008, la raison de ce désaccord a été trouvée. Le Big Bear Solar Observatory a installé un nouveau télescope pour mesurer la lumière cendrée en 2004. Avec les nouvelles mesures de meilleure qualité, ils ont recalibré les anciennes données et corrigé leurs mesures d’albédo (Palle 2008). LA Figure 3 montre les anciennes (noir) et les nouvelles (en bleu) mesures d’albédo. Le pic anormal de 2003 disparaît. Il reste cependant une tendance à l’augmentation de l’albédo de 99 à 2003.

Figure 3 : Anomalies de l’albédo planétaire déterminé à partir de la lumière cendrée. En noir ; les anomalies publiées en 2004 (Palle 2004), en bleu les données corrigées après réanalyse.

Quelle est la précision de la méthode basée sur les mesures de lumière cendrée ? Cette méthode ne donne pas une estimation de l’albédo global. Au contraire, elle ne couvre qu’un tiers de la Terre environ à chaque observation et certaines régions ne sont jamais vues depuis le site instrumental. De plus, les mesures sont dispersées dans le temps et ne couvrent pas l’ensemble du spectre solaire mais seulement un intervalle étroit de 0,4- à 0,7 µm (Bender 2006)

Les données satellitaires telles que CERES permettent une mesure globale du rayonnement solaire réfléchi en tenant compte par la conception même de l’instrument de toutes les propriétés de l’atmosphère et de la surface Elles couvrent l’ensemble du spectre solaire (0,3 à 5,0 µm) contrairement aux mesures de lumière cendrée et contrairement aussi à ISCCP. L’analyse des données de CERES ne montre aucune tendance sur le long terme entre mars 2000 et juin 2005. Une comparaison avec trois jeux de données indépendantes (MODIS, MISR et Sea Wifs) montre une « cohérence remarquable » entre les quatre jeux de données satellitaires (Loeb, 2007a)

Figure 4 : Anomalies mensuelles de la moyenne globale des flux de courtes longueurs d’ondes au sommet de l’atmosphère déduits de CERES et de la couverture nuageuse de MODIS (Loeb, 2007b)

L’albédo a eu un effet sur les températures globales- principalement un refroidissement sur le long terme (Figure 1) En ce qui concerne les tendances récentes, les données issues des mesures de lumière cendrée montrent une augmentation de l’albédo de 1999 à 2003 mais seulement une faible tendance voire pas de tendance du tout depuis. Les satellites ne montrent aucune tendance depuis 2000. Le forçage radiatif des changements d’albédo de ces dernières années apparaît donc minimal.