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Posté par Michel le Mercredi 03/08/2011 à 00:00
Les petites éruptions volcaniques refroidissent le climat
Malgré l'absence d'éruptions volcaniques majeures, les fréquentes mais faibles éruptions volcaniques qu'a connues notre planète au cours des dix dernières années ont injecté dans la stratosphère une quantité d'aérosols suffisante pour réduire temporairement mais de manière significative le réchauffement climatique dû aux émissions de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du...). C'est ce que révèlent deux études franco-américaines récentes, auxquelles des chercheurs du Laboratoire atmosphères, milieux, observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) spatiales (LATMOS/IPSL, UVSQ / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) 6) ont participé. La prise en compte de la quantité moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) d'aérosols stratosphériques s'avère de ce fait importante pour la simulation du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui désigne...) à l'échelle décennale.

Comprendre les changements climatiques sur des échelles temporelles allant du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) au siècle nécessite de tenir compte de tous les forçages externes s'exerçant sur l'atmosphère (gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir de l'homme pour...), aérosols, cycle solaire (Un cycle solaire est une période pendant laquelle l'activité du Soleil varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée précédente.)...). Les énormes quantités de données obtenues durant la dernière décennie grâce aux nombreuses observations satellite (Satellite peut faire référence à :) et au sol permettent aujourd'hui d'examiner précisément tous ces forçages et ainsi de tester plus efficacement les modèles numériques du climat.


Source d'aérosols dans la stratosphère et leur effet refroidissant sur le climat. © Kristina Ruhlman/NASA
Parmi ces forçages, les aérosols produits en quantités colossales dans la stratosphère (partie haute de l'atmosphère) par les éruptions volcaniques majeures, telles que celles des volcans Tambora en 1815 ou du Mont Pinatubo en 1991, sont connus pour réfléchir efficacement le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes...) vers l'espace et donc pour refroidir de façon significative l'atmosphère au niveau du sol. Ces aérosols sont composés principalement de gouttelettes d'acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.) provenant de l'oxydation du dioxyde de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) expulsé par ces volcans.

Or, une augmentation lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) de leur concentration durant la dernière décennie a été mise en évidence par une étude publiée en 2009 et réalisée à partir de mesures au sol. Cependant, aucune éruption volcanique majeure ne s'étant produite durant cette période, les auteurs avaient alors attribué cette augmentation aux émissions de soufre par les mines de charbon chinoises (1).

Pour déterminer précisément l'origine et estimer l'ampleur de cette augmentation des aérosols stratosphériques au cours de la dernière décennie, des équipes de chercheurs (2) ont analysé les séries de données de concentrations d'aérosols acquises par plusieurs missions spatiales (3). Ces chercheurs ont montré que leur augmentation observée par satellite (Satellite peut faire référence à :) entre 2000 et 2010 était largement due à de fréquentes mais petites éruptions volcaniques injectant du dioxyde de soufre dans la basse stratosphère des régions tropicales et qu'elle s'élevait en moyenne à 5-7 % par an.

Les mêmes séries de données satellite, ainsi que des données issues de mesures au sol, ont été utilisées par des climatologues de la National oceanic and atmospheric administration (NOAA) pour évaluer, à l'aide de simulations numériques, l'impact de cette augmentation sur le réchauffement climatique. Ils ont montré que l'augmentation moyenne de la concentration des aérosols dans la stratosphère durant la dernière décennie avait induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de...) un forçage radiatif sur ces dix dernières années d'environ - 0.1 W/m2. Or, un tel refroidissement est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait significatif au regard du réchauffement induit durant la même période par l'augmentation moyenne de 0.5 % par an de la concentration du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et...) dans l'atmosphère et estimé à + 0.3 W/m2. La présence de ces aérosols durant la dernière décennie semble donc avoir eu pour effet de diminuer la température au sol de 0.07 °C, par rapport à ce qu'elle aurait dû être en 2010, et par voie de conséquence, l'expansion thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) des océans étant moindre, de réduire l'élévation du niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.) de 10 % (soit environ 0.2 mm).

L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de ces résultats montre que de faibles mais fréquentes éruptions volcaniques peuvent refroidir notablement le climat à l'échelle décennale et qu'il est donc important, pour améliorer les prédictions climatiques, de prendre en compte les variations moyennes des concentrations des aérosols stratosphériques dans les simulations.


Notes:

1.Hofmann, D., J. Barnes, M. O'Neill, M. Trudeau, and R. Neely (2009), Increase in background stratospheric aerosol observed with lidar (La télédétection par laser ou LIDAR, acronyme de l'expression en langue anglaise « Light Detection and Ranging », désigne...) at Mauna Loa Observatory and Boulder, Colorado, Geophys. Res. Lett., 36, L15808, doi:10.1029/2009GL039008

2.LATMOS, NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du...) Langley research center, Department of atmospheric and oceanic sciences (University of Colorado, États-Unis), Institute of space and atmospheric studies (University of Saskatchewan, Canada) et Institute for research and development (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les champs de la génétique évolutive du développement allant de la biologie cellulaire, des cellules souches, la biologie...) (Paraiba Valley University, Brésil)

3.Les données satellites utilisées proviennent de GOMOS (Global ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états. Métastable...) monitoring by occultation (Une occultation est un phénomène de recouvrement apparent d'un élément par un autre.) of stars) de l'Agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) européenne (ESA), du lidar CALIPSO (Cloud-aerosol lidar and infrared pathfinder) de la NASA et du CNES ainsi que les données acquises entre 1985 et 2005 par l'instrument SAGE II (Stratospheric aérosols and gas experiment) de la NASA.


Références:

Major influence of tropical volcanic eruptions on the stratospheric aerosol layer during the last decade, J.-P. Vernier, L. W. Thomason, J.-P. Pommereau, A. Bourassa, J. Pelon, A. Garnier, A. Hauchecorne, L. Blanot, C. Trepte, D. Degenstein, F. Vargas, Geophysical Research Letters, vol. 38, L12807, 2011
The persistently variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une...) "background" stratospheric aerosol layer and global climate change, S. Solomon, J. S. Daniel, R. R. Neely III, J.-P. Vernier, E. G. Dutton, L. W. Thomason, Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).), 21 juillet 2011. [DOI:10.1126/science.1206027]


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Source: CNRS-INSU
 
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