La quantité de nuages terrestre influencée par les éruptions solaires

Des milliards de tonnes de gouttes d'eau disparaissent de l'atmosphère au cours de phénomènes révélant en détail de quelle manière le Soleil et les étoiles influencent les nuages. Des chercheurs de la DTU (Université Technique du Danemark) ont étudié les effets des éruptions solaires sur le climat terrestre. En effet, grâce aux rayonnements cosmiques qu'elles envoient sur Terre, le climat peut se trouver sensiblement modifié.

"Le Soleil, grâce à ses phénomènes naturels, nous permet de tester très facilement nos hypothèses sur ses effets sur le climat" explique le professeur Henrik Svensmark, auteur principal de l'étude publiée dans le journal Geophysical research Newsletter. Lorsque les explosions solaires interfèrent avec les rayonnements cosmiques (1), il y a une baisse temporaire du nombre d'aérosols (2) dans l'atmosphère qui servent de nucléi de condensation pour les nuages. A cause de cette baisse, on observe, 7 à 8 jours plus tard, une réduction de 7% environ de la masse liquide dans les nuages.

Le rapport conclut sur un lien à grande échelle entre le Soleil, les rayonnements cosmiques, les aérosols et les nuages composés d'eau liquide. Cette étude, à laquelle ont également contribué Torsten Bondo et Jacob Svensmark, valide 13 années de découvertes mettant en avant le rôle des rayonnements cosmiques dans les phénomènes météorologiques. En particulier, elle met en relation les variations nuageuses observées et les expériences en laboratoire effectuées à Copenhague, montrant comment les rayonnements cosmiques influencent la présence d'aérosols.

D'autres chercheurs ont indiqué qu'il était difficile de trouver des effets significatifs des éruptions solaires sur les nuages. Selon Henrik Svensmark, c'est tout à fait naturel : "C'est comme essayer de voir des tigres cachés dans la jungle, car les nuages changent très facilement sans que les rayonnements cosmiques n'aient rien à voir dans ces changements". Ainsi, il était fondamental d'identifier à quel moment ces changements seraient le plus visible, en identifiant les baisses de la concentration atmosphérique en aérosols les plus marquées. Or, le physicien Scott E. Forbush a démontré en 1937 que les éruptions solaires atténuaient fortement les flux de rayonnements cosmiques, contrairement à ce qui était intuitivement supposé jusqu'alors. Ainsi, l'équipe a identifié 26 de ces effets Forbush depuis 1987, et s'est appliquée à en retracer les conséquences sur le climat grâce à des observations satellites.

Les conséquences d'un effet Forbush ne sont pas visibles immédiatement. Des études en laboratoire montrent que les rayonnements cosmiques créent des micro-grappes d'acide sulfurique et de molécules d'eau, qui sont les aérosols constituant les nucléi de condensation des nuages. Or, ce n'est qu'après quelques jours de croissance par agglomération que ces grappes seront visibles (ou que leur absence sera remarquable). Ainsi, l'impact de leur absence sur la création de nuages ne devient visible qu'à partir de cinq jours environ. Cet impact prend la forme d'une réduction du nombre de nuages de basse altitude, induite par la baisse d'aérosols-nucléi dans l'atmosphère.

En observant les données satellite sur la part d'eau liquide contenue dans les nuages présents au dessus des océans pour les cinq effets Forbush les plus importants entre 2001 et 2005, l'équipe de la DTU a constaté que cette part baissait de 7%. Cela représente environ 3 milliards de tonnes d'eau liquide. Par ailleurs, les satellites ont permis de mesurer qu'après les cinq effets Forbush étudiés, la part de nuages composés d'eau liquide baisse également de 4%. D'autres satellites ont montré une réduction similaire de 5% en dessous de 3200 mètres au dessus de l'océan.

"L'impact des explosions solaires sur l'ennuagement terrestre est énorme", explique Hernik Svensmark. "Cette réduction de 4 à 5% du nombre de nuages peut sembler ridicule, mais cela augmente temporairement les rayonnements solaires arrivant sur l'océan d'environ deux watt par m2, ce qui est équivalent au réchauffement terrestre total observé durant le 20ème siècle."

L'effet Forbush ne dure pas assez longtemps pour avoir un effet à long terme sur le climat, mais il permet d'expliquer les variations de température de l'atmosphère basse et des océans durant les cycles solaires. Toutes ces données permettent de conclure sur des lacunes importantes des modèles climatiques du point de vue physique, selon Eigil Friis-Christensen, directeur de l'Institut Spatial Danois à la DTU.

Notes:
[1] Un rayonnement cosmique est constitué d'un flux de particules de haute énergie. Il est présent dans tout l'univers, réparti de manière isotrope. La Terre en reçoit donc en permanence, mais sa protection naturelle, constituée du champ magnétique terrestre et de l'atmosphère, fait que seule une infime partie atteint sa surface.

[2] Les aérosols atmosphériques sont des particules très fines suspendues dans l'air. Ils sont formés par dispersion des substances à la surface de la Terre, ou par réaction de composants chimiques dans l'atmosphère.