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La vapeur d’eau est le gaz à effet de serre le plus puissant
date 17 mai 2010
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La vapeur d’eau est le gaz à effet de serre le plus puissant

L’argument des sceptiques...

« La vapeur d’eau est le plus important GES. Dans un soir d’automne, le ciel est clair, la chaleur va s’échapper et la température va chuter. Si par contre il y a des nuages, la chaleur est piégée par la vapeur d’eau et la température reste relativement élevée. Dans le Sud de l’Algérie, dans le désert, il fait 52°C à midi. À minuit, il fait -3,6°C. C’est parce qu’il y a peu de vapeur d’eau dans l’atmosphère, et c’est une démonstration que la vapeur d’eau est le plus important des GES. (Tim Ball)

Ce que dit la science...

La vapeur d’eau est, en effet, le plus important des GES. L’effet de serre peut être mesuré par la quantité d’énergie rayonnée par la surface et que retient l’atmosphère. L’effet de serre de la vapeur d’eau est d’environ 75W/m2, alors que celui du CO2 est de 32W/m2 (Kiehl 1997). Ces proportions sont confirmées par les mesures du rayonnement infrarouge qui retourne vers la surface de la terre (Evans 2006).

La vapeur d’eau est aussi la plus importante des rétroactions positives du système climatique et elle amplifie le réchauffement causé par le CO2 atmosphérique. Cette rétroaction explique en partie pourquoi le climat est si sensible au réchauffement lié au CO2.

Contrairement aux forçages radiatifs externes, comme celui du CO2 ajouté dans l’atmosphère, le niveau de vapeur d’eau dans l’atmosphère est fonction de la température. La vapeur d’eau arrive dans l’atmosphère via l’évaporation - le taux dépend de la température de l’océan et de l’air, et est gouvernée par la relation de Clausius-Clapeyron. Si l’on rajoute de la vapeur d’eau dans l’atmosphère, celle-ci se condense et retombe sous forme d’eau ou de neige en l’espace d’une semaine ou deux. De même, si de l’humidité est retirée de l’atmosphère, l’évaporation va remettre à niveau la concentration de vapeur d’eau en peu de temps.

La vapeur d’eau comme rétroaction positive

Comme la vapeur d’eau est directement liée à la température, c’est aussi une rétroaction positive - c’est d’ailleurs la rétroaction positive la plus importante du système climatique (Soden 2005). Quand les températures augmentent, l’évaporation s’accroît, et la vapeur d’eau s’accumule dans l’atmosphère. En tant que GES, l’eau retient alors plus de chaleur, entraînant plus d’évaporation. Quand on ajoute du CO2 dans l’atmosphère, il la réchauffe puisque c’est un GES. Cela accroît l’évaporation et augmente donc la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère ce qui la réchauffe à son tour jusqu’à stabilisation. Ainsi, le réchauffement lié au CO2 a un effet amplifié.

De combien est ce que la vapeur d’eau amplifie le réchauffement lié au CO2 ? Sans aucune rétroaction, un doublement du CO2 réchaufferait le globe d’environ 1°C. De son côté, la seule vapeur d’eau provoque une rétroaction qui multiplie environ par 2 l’effet du réchauffement lié au CO2. Si l’on inclue les autres rétroactions (par exemple la diminution de l’albedo liée à la fonte des glaces, le réchauffement global lié à un doublement du CO2 est d’environ 3°C (Held, 2000).

Observations empiriques de la sensibilité climatique

L’effet amplificateur de la vapeur d’eau a été observé dans le refroidissement global après l’éruption du Mont Pinatubo (Soden 2001). Le refroidissement a entraîné un assèchement de l’atmosphère qui a amplifié la chute des températures. Une sensibilité climatique de 3°C est aussi confirmée par de nombreuses études empiriques qui examinent comment le climat a réagi à des variations du forçage radiatif dans le passé (Knutti & Hegerl 2008).

Les satellites ont observé une croissance de la vapeur d’eau atmosphérique d’environ 0,41 kg/m2 par décennie depuis 1998. Une étude de détection et d’attribution, connue sous le nom « d’empreinte digitale », a été utilisée pour identifier la cause de l’accroissement des quantités de vapeur d’eau dans l’atmosphère (Santer 2007). Cette méthodologie implique des tests statistiques rigoureux sur les explications possibles des changements dans certaines propriétés du système climatique. Les résultats de 22 modèles climatiques différents (presque la totalité des principaux modèles au niveau mondial) ont été étudiés. On a ainsi trouvé que l’accroissement récent de l’humidité au-dessus des océans n’est pas due au forçage solaire, où à une remise à niveau progressive suite à l’éruption du Pinatubo en 1991. La principale cause de cet accroissement d’humidité dans l’atmosphère a été identifiée comme étant liée à l’accroissement des quantités de CO2 liée à la combustion des énergies fossiles. La théorie, les observations et les modèles climatiques montrent tous que la hausse de la vapeur d’eau se situe autour de 6 à 7,5% par degré Celsius de réchauffement de la basse atmosphère. Les changements observés de température, d’humidité et de la circulation atmosphérique s’assemblent de manière cohérente physiquement. Quand les sceptiques citent la vapeur d’eau comme GES le plus important, ils font en fait référence à la rétroaction positive qui rend notre climat aussi sensible au CO2, et qui est une autre preuve du réchauffement global d’origine anthropique.