Les observations satellitaires et les simulations informatiques sont des outils importants pour comprendre les changements passés du climat de la Terre et pour prévoir les changements futurs.
Cependant, les observations satellitaires montrent systématiquement moins de réchauffement que les simulations des modèles climatiques de 1979 à nos jours, en particulier dans la troposphère tropicale (les ~15 km les plus bas de l’atmosphère terrestre). Cette différence a fait craindre que les modèles ne surestiment les futurs changements de température.
Plutôt que d’être un indicateur d’erreurs fondamentales du modèle, la différence modèle-satellite peut en grande partie s’expliquer par les fluctuations naturelles du climat terrestre et les imperfections des agents de forçage du modèle climatique, selon une nouvelle recherche des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
« La variabilité naturelle du climat semble avoir en partie masqué le réchauffement au cours de l’ère des satellites », a déclaré Stephen Po-Chedley, climatologue au LLNL et auteur principal d’un article paru dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les résultats de l’étude fournissent une meilleure compréhension des causes des changements historiques du climat et augmentent la confiance dans les simulations de modèles de réchauffement climatique continu au cours du 21e siècle.
« Bien que la Terre se réchauffe en raison des émissions humaines de dioxyde de carbone, les variations naturelles du climat terrestre peuvent temporairement accélérer ou diminuer cette tendance globale au réchauffement », a noté Zachary Labe, co-auteur de l’Université de Princeton et du National Oceanic and Atmospheric Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques de l’administration. En plus de moduler le taux de réchauffement, les fluctuations naturelles du climat telles que l’oscillation pacifique interdécennale produisent également des modèles uniques de changement de température de surface régionale.
Ces modèles de température de surface ont été essentiels pour quantifier l’influence de la variabilité naturelle sur le réchauffement à l’ère des satellites. L’équipe de recherche a examiné des milliers de cartes de réchauffement de surface à partir de simulations de modèles climatiques. L’équipe a ensuite formé des algorithmes d’apprentissage automatique pour relier le modèle de réchauffement de surface à l’ampleur globale du réchauffement ou du refroidissement attribuable aux oscillations climatiques naturelles. L’approche d’apprentissage automatique a réussi à démêler la composante du réchauffement atmosphérique due aux oscillations naturelles du climat par rapport au réchauffement dû à d’autres causes, telles que l’augmentation induite par l’homme des niveaux de gaz à effet de serre piégeant la chaleur.
Lorsque cette approche a été appliquée au schéma de réchauffement observé, la prédiction des méthodes d’apprentissage automatique a indiqué que les oscillations naturelles réduisaient la tendance réelle au réchauffement de la troposphère tropicale d’environ 25 % au cours de l’ère des satellites. Bien que les modèles climatiques simulent de telles oscillations décennales naturelles du climat, le moment et la séquence de ces fluctuations diffèrent dans chaque simulation et ne correspondront aux observations que par hasard. Cette « compensation » partielle du réchauffement par la variabilité naturelle aide à expliquer pourquoi les simulations des modèles climatiques ont tendance à simuler plus de réchauffement que les observations satellitaires de la température troposphérique tropicale au cours des dernières décennies.
En plus de la variabilité naturelle du climat, les agents de forçage des modèles peuvent également influencer les comparaisons entre les observations et les modèles climatiques. Les agents de forçage sont des facteurs externes qui influencent le climat, tels que les changements historiques de l’intensité solaire, les éruptions volcaniques, les concentrations de gaz à effet de serre et les émissions d’aérosols. Les informations sur ces facteurs sont utilisées dans les simulations de modèles climatiques du passé récent. Les imperfections de ces entrées peuvent influencer les simulations du modèle.
Des recherches récentes publiées dans Lettres de recherche géophysique et dirigée par John Fasullo, scientifique au National Center for Atmospheric Research et co-auteur de la nouvelle étude, a montré que les biais dans les émissions d’aérosols brûlant de la biomasse peuvent augmenter artificiellement le réchauffement de surface à partir du milieu des années 1990 simulé, en particulier au cours des Arctique et continents de l’hémisphère nord.
Les recherches de Fasullo ont été étendues dans cette nouvelle étude pour déterminer si les biais dans les émissions d’aérosols brûlant la biomasse affectent également le réchauffement dans la troposphère tropicale.
« Notre analyse montre que les discontinuités dans les émissions d’aérosols brûlant la biomasse utilisées dans les simulations de modèles affectent le réchauffement simulé dans la troposphère tropicale », a noté Fasullo. « Bien que ce résultat soit spécifique au modèle de système terrestre communautaire du NCAR, il est probable que ce problème avec les intrants de combustion de la biomasse affecte également d’autres modèles climatiques. »
Ces deux résultats – réchauffement satellite réduit dû à la variabilité naturelle du climat et réchauffement modèle surestimé en raison d’un problème de forçage des aérosols brûlant la biomasse – réconcilient largement l’écart modèle-satellite dans le réchauffement troposphérique tropical.
Plus d’information:
La variabilité interne et le forçage influencent les différences modèle-satellite dans le taux de réchauffement troposphérique tropical, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2209431119
JT Fasullo et al, Réchauffement parasite de la fin de l’ère historique dans le CESM2 entraîné par les émissions prescrites de combustion de la biomasse, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2021GL097420 Stephen Po-Chedley et al,