Efficacité du forçage radiatif

Une propriété des plus surprenantes du forçage radiatif, exprimé en W/m2, est la variabilité de son efficacité, c’est-à-dire de son impact sur la température globale terrestre, exprimée en °C, selon les périodes considérées. L’application de la loi de Stefan-Boltzmann nous indique que, si l’on considère que notre planète se comporte comme un corps noir, c’est-à-dire que son spectre d’émission dans l’infrarouge ne dépend que de sa température, l’efficacité du forçage solaire est 0,22 °C/(W/m2). Pourtant cette efficacité peut augmenter de manière considérable puisque les archives du climat nous enseignent qu’elle peut atteindre 5 °C/(W/m2) lors des périodes glaciaires-interglaciaires, une conséquence du forçage orbital.  D’autre part, égale à 3,0 °C/(W/m2)  au début de l’Holocène en raison du forçage solaire, elle est de 1,2 °C/(W/m2) de nos jours.

Pour expliquer une telle variation de l’efficacité du forçage radiatif, il faut faire intervenir une rétroaction positive du système climatique car la variabilité des radiations de courte longueur d’onde incidentes est beaucoup trop faible pour expliquer un tel impact sur la température globale. L’effet de levier sur lequel repose l’hypothèse catastrophiste du réchauffement anthropique est une rétroaction positive faisant intervenir la vapeur d’eau et la nébulosité : les nuages bas ont un effet d’albédo alors que les nuages hauts et la vapeur d’eau ont un effet de serre, deux effets antagonistes. Mais une telle hypothèse reviendrait à imaginer un système climatique assujetti, répondant au forçage radiatif de manière servile, alors qu’il a ses propres fréquences, et manifeste de nombreux caprices, présages de phénomènes résonants. Toute théorie invoquant une rétroaction positive de la vapeur d’eau et de la nébulosité, que ceci résulte du spectre électromagnétique ou des rayons cosmiques, conduit à une impasse car ce modèle climatologique ne peut expliquer la variabilité de l’efficacité du forçage observée au cours du temps.

Pour expliquer le caractère résonant du système climatique, il faut faire intervenir les océans au travers de la réponse modulée des gyres sous-tropicaux. L’effet amplificateur du forçage solaire et orbital provient alors de la rétroaction positive exercée par le courant polaire de l’onde de Rossby gyrale : l’oscillation de la thermocline est amplifiée par le courant polaire qui s’échauffe, ou se refroidit, selon que le courant de bord ouest accélère ou ralentit. L’amplification, qui peut atteindre un facteur supérieur à 20, est étroitement contrôlée car limitée par la capacité de l’eau de mer à se réchauffer aux basses latitudes et par le refroidissement résultant de l’upwelling le long du courant de bord est du gyre.

Ainsi, l’effet amplificateur du forçage solaire et orbital montre que le transfert de chaleur de l’équateur vers les pôles se fait avec plus ou moins d’efficience. L’accélération ou, au contraire, le ralentissement du courant polaire de l’onde de Rossby gyrale impacte les anomalies de température de surface de la mer, principalement aux hautes latitudes des gyres sous-tropicaux. Ces anomalies thermiques agissent soit comme une source de chaleur, soit au contraire comme un puits de chaleur. La perturbation qui en résulte se comporte comme un système thermodynamique isolé : des transferts thermiques entre les océans et les continents se produisent jusqu’à ce qu’un équilibre s’établisse entre les anomalies océaniques et continentales.

Le phénomène d’amplification est d’autant plus important que la température de surface de la mer aux hautes latitudes est plus basse, ce qui a la propriété d’augmenter la rétroaction. Ainsi l’efficacité du forçage dépend de l’avance de la banquise dans chacun des hémisphères, ce qui explique son évolution au cours de l’Holocène. En ce qui concerne le forçage orbital dont la largeur de bande est étroite, son efficacité dépend étroitement de la différence entre la période du forçage et la période propre de l’onde de Rossby gyrale. C’est ainsi qu’au cours de la période s’étendant de 3,0 à 0,8 millions d’années avant notre ère, la période de 41.000 ans prime, correspondant à l’évolution de l’inclinaison de la terre. Au cours des 800.000 dernières années, la période de l’oscillation glaciaire – interglaciaire qui domine est de 100.000 ans, correspondant à l’évolution de l’excentricité de la terre.

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