Improbable amplification du réchauffement climatique par la diminution des petits cumulus

Quelle est la réponse des nuages au changement climatique, et en particulier celle des petits cumulus, qui couvrent l'essentiel des océans tropicaux ? Alors que leur évolution peut considérablement amplifier ou atténuer le réchauffement, les sciences du climat se heurtent à cette question depuis des décennies.


Le couplage entre le mélange vertical de vapeur d'eau par la convection dans les premiers kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et la couverture nuageuse à la base des petits cumulus serait responsable de l'incertitude des modèles. La campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) aéroportée EUREC4A avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes en jeu.

L'hypothèse qui prévalait, à savoir que le changement climatique est amplifié par la disparition des petits cumulus, est estimée désormais improbable. En effet, dans une étude publiée dans le journal Nature, quatre chercheuses d'un laboratoire CNRS-INSU (voir encadré), et deux chercheurs du MPI s'appuient sur les observations issues d'EUREC4A pour démontrer que les modèles utilisés surestimaient le couplage entre humidité et couverture nuageuse et sous-estimaient celui entre convection atmosphérique et petits cumulus.

Dans une autre étude publiée dans le journal PNAS, les mêmes chercheures démontrent que la validité de la représentation par les modèles de ce dernier couplage pourrait être évaluée à partir de l'évolution de la population de nuages observée au cours de la journée. Cette étude illustre comment une campagne d'observation spécifiquement conçue pour tester un processus critique dans l'atmosphère peut aider à réduire une source d'incertitude majeure des projections climatiques, et comment les observations des sites instrumentés peuvent ensuite être exploitées pour évaluer ces processus au quotidien.

La campagne EUREC4A

La campagne EUREC4A s'est déroulée en Janvier et Février 2020 au-dessus de l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de...) au large de la Barbade, coordonnée conjointement par Sandrine Bony (chercheuse CNRS au LMD), Bjorn Stevens (MPI Hamburg) et David Farrell (CIMH Barbados). Elle a impliqué de très nombreux moyens d'observation (4 avions de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...), 4 navires de recherche plus de nombreuses plateformes d'observation au sol, ou autonomes dans l'atmosphère ou l'océan), et de très nombreux laboratoire de recherche français et étrangers.

Deux avions de recherche étaient plus particulièrement au coeur de la stratégie expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...) imaginée pour tester le mécanisme de couplage entre convection, humidité et petits cumulus: l'ATR-42 français opéré par SAFIRE (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...), une infrastructure nationale de recherche Météo-France/CNRS/Cnes), qui volait dans les basses couches de l'atmosphère, et le HALO (High altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) and long range research aircraft) allemand opéré par le DLR.

Ces études reposent sur l'analyse de très nombreuses observations EUREC4A, notamment les mesures lidar/radar de couverture nuageuse à la base des nuages réalisées depuis l'ATR et les mesures de vitesse verticale à mésoéchelle réalisées à l'aide de dropsondes depuis HALO, et sur l'analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la...) de l'Observatoire de Barbados, qui scrute les nuages depuis dix ans à l'aide d'une grande variété d'instruments.

Laboratoire CNRS-INSU impliqué

Laboratoire de météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques...) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) (LMD) / ECCETERRA.
Tutelles: CNRS / ENS-PSL / Ecole Polytechnique / Sorbonne Université

Pour en savoir plus

Vogel R, A L Albright, J Vial, G George, B Stevens and S Bony, 2022: Strong cloud-circulation coupling explains weak trade cumulus feedback. Nature.

Vial J, A L Albright, R Vogel. I Musat and S Bony, 2023: Cloud transitions across the daily cycle illuminates model responses to trade cumuli to warming. Proc. Natl. Acad. Sci, 120 (8), e2209805120.