Étude : La réflexion de la lumière du Soleil pour refroidir la planète entraînera d’autres changements mondiaux

Comment le monde peut-il lutter contre la hausse continue des températures ? Que diriez-vous de protéger la Terre d’une partie de la chaleur du Soleil en injectant dans la stratosphère des aérosols réfléchissants ?

Après tout, les volcans font essentiellement la même chose, même si ce sont des explosions courtes et spectaculaires : Lorsqu’un Vésuve entre en éruption, il projette de fines cendres dans l’atmosphère, où les particules peuvent s’attarder comme une sorte de couverture nuageuse, réfléchissant le rayonnement solaire dans l’espace et refroidissant temporairement la planète.

Certains chercheurs étudient des propositions visant à créer des effets similaires, par exemple en lançant des aérosols réfléchissants dans la stratosphère – par le biais d’avions, de ballons et même de dirigeables – afin de bloquer la chaleur du Soleil et de contrer le réchauffement climatique. Mais de tels projets de géo-ingénierie solaire, comme on les appelle, pourraient avoir d’autres effets durables sur le climat.

Les scientifiques du MIT ont découvert que la géo-ingénierie solaire modifierait considérablement les trajectoires des tempêtes extratropicales, c’est-à-dire les zones situées aux latitudes moyennes et élevées où les tempêtes se forment toute l’année et sont dirigées par le courant-jet à travers les océans et la terre. Les trajectoires des tempêtes extratropicales donnent naissance à des cyclones extratropicaux, et non à leurs cousins tropicaux, les ouragans. La force des trajectoires des tempêtes extratropicales détermine la gravité et la fréquence des tempêtes telles que les tempêtes du nord-est des États-Unis.

L’équipe a envisagé un scénario idéalisé dans lequel le rayonnement solaire est suffisamment réfléchi pour compenser le réchauffement qui se produirait si la concentration de dioxyde de carbone quadruplait. Dans un certain nombre de modèles climatiques mondiaux de ce scénario, la force des trajectoires des tempêtes dans les hémisphères nord et sud s’est considérablement affaiblie en réaction.

L’affaiblissement des trajectoires des tempêtes se traduirait par des tempêtes hivernales moins puissantes, mais l’équipe prévient que des trajectoires de tempêtes plus faibles entraînent également des conditions de stagnation, en particulier en été, et moins de vent pour évacuer la pollution atmosphérique. Les changements de vent pourraient également affecter la circulation des eaux océaniques et, par conséquent, la stabilité des calottes glaciaires.

« Environ la moitié de la population mondiale vit dans les régions extratropicales où les trajectoires des tempêtes dominent le climat », déclare Charles Gertler, étudiant de troisième cycle au département des sciences de la terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT. « Nos résultats montrent que la géo-ingénierie solaire ne va pas simplement inverser le changement climatique. Au contraire, elle a le potentiel d’induire elle-même de nouveaux changements climatiques. »

Gertler et ses collègues ont publié leurs résultats cette semaine dans la revue Geophysical Research Letters. Parmi les co-auteurs figurent le professeur Paul O’Gorman de l’EAPS, ainsi que Ben Kravitz de l’université de l’Indiana, John Moore de l’université normale de Pékin, Steven Phipps de l’université de Tasmanie et Shingo Watanabe de l’Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres.

Une image pas si ensoleillée

Les scientifiques ont déjà modélisé ce à quoi le climat de la Terre pourrait ressembler si les scénarios de géo-ingénierie solaire se déroulaient à l’échelle mondiale, avec des résultats mitigés. D’une part, la pulvérisation d’aérosols dans la stratosphère permettrait de réduire la chaleur solaire entrante et, dans une certaine mesure, de contrer le réchauffement causé par les émissions de dioxyde de carbone. D’autre part, un tel refroidissement de la planète n’empêcherait pas d’autres effets induits par les gaz à effet de serre, tels que la réduction régionale des précipitations et l’acidification des océans.

Certains signes indiquent également qu’une réduction intentionnelle du rayonnement solaire réduirait la différence de température entre l’équateur et les pôles de la Terre ou, en langage climatique, affaiblirait le gradient de température méridional de la planète, refroidissant l’équateur alors que les pôles continuent de se réchauffer. Cette dernière conséquence a particulièrement intrigué Gertler et O’Gorman.

« Les trajectoires des tempêtes se nourrissent des gradients de température méridionaux, et les trajectoires des tempêtes sont intéressantes car elles nous aident à comprendre les extrêmes météorologiques », explique Gertler. « Nous nous sommes donc intéressés à la façon dont la géo-ingénierie affecte les trajectoires des tempêtes. »

L’équipe a examiné comment les trajectoires des tempêtes extratropicales pourraient changer selon un scénario de géoingénierie solaire connu des climatologues sous le nom d’expérience G1 du GeoMIP (Geoengineering Model Intercomparison Project), un projet qui fournit divers scénarios de géo-ingénierie que les scientifiques peuvent exécuter sur des modèles climatiques pour évaluer leurs divers effets sur le climat.

L’expérience G1 suppose un scénario idéalisé dans lequel un schéma de géo-ingénierie solaire bloque suffisamment de rayonnement solaire pour contrebalancer le réchauffement qui se produirait si les concentrations de dioxyde de carbone devaient quadrupler.

Les chercheurs ont utilisé les résultats de divers modèles climatiques qui se déroulent dans le temps dans les conditions de l’expérience G1. Ils ont également utilisé les résultats d’un scénario de géo-ingénierie plus sophistiqué avec un doublement des concentrations de dioxyde de carbone et des aérosols injectés dans la stratosphère à plus d’une latitude. Dans chaque modèle, ils ont enregistré le changement quotidien de la pression atmosphérique au niveau de la mer à différents endroits le long des trajectoires des tempêtes. Ces changements reflètent le passage des tempêtes et mesurent l’énergie d’une trajectoire de tempête.

« Si nous regardons la variance de la pression au niveau de la mer, nous avons une idée de la fréquence et de la force des cyclones qui passent au-dessus de chaque zone », explique Gertler. « Nous faisons ensuite la moyenne de la variance sur l’ensemble de la région extratropicale, pour obtenir une valeur moyenne de la force de la trajectoire des tempêtes pour les hémisphères nord et sud. »

Un contrepoids imparfait

Leurs résultats, sur l’ensemble des modèles climatiques, ont montré que la géo-ingénierie solaire affaiblirait les trajectoires des tempêtes dans les hémisphères nord et sud. Selon le scénario envisagé, la trajectoire des tempêtes dans l’hémisphère nord serait de 5 à 17 % plus faible qu’aujourd’hui.

« Une trajectoire de tempête affaiblie, dans les deux hémisphères, signifierait des tempêtes hivernales plus faibles, mais entraînerait également une plus grande stagnation du temps, ce qui pourrait affecter les vagues de chaleur », explique M. Gertler. « En toutes saisons, cela pourrait affecter la ventilation de la pollution de l’air. Cela pourrait également contribuer à un affaiblissement du cycle hydrologique, avec des réductions régionales des précipitations. Ce ne sont pas de bons changements, par rapport à un climat de référence auquel nous sommes habitués. »

Les chercheurs étaient curieux de voir comment les mêmes trajectoires de tempêtes réagiraient au seul réchauffement climatique, sans l’ajout de la géo-ingénierie sociale, et ils ont donc relancé les modèles climatiques selon plusieurs scénarios de réchauffement seulement. De manière surprenante, ils ont découvert que, dans l’hémisphère nord, le réchauffement climatique affaiblirait également les trajectoires des tempêtes, de la même ampleur qu’avec l’ajout de la géo-ingénierie solaire. Cela suggère que la géo-ingénierie solaire et les efforts pour refroidir la Terre en réduisant la chaleur entrante ne feraient pas grand-chose pour modifier les effets du réchauffement climatique, du moins sur les trajectoires des tempêtes – un résultat déroutant que les chercheurs ne savent pas trop comment expliquer.

Dans l’hémisphère sud, la situation est un peu différente. Ils ont découvert que le réchauffement climatique à lui seul renforcerait les trajectoires des tempêtes dans cet hémisphère, alors que l’ajout de la géo-ingénierie solaire empêcherait ce renforcement et, plus encore, affaiblirait les trajectoires des tempêtes.

« Dans l’hémisphère sud, les vents entraînent la circulation océanique, ce qui pourrait affecter l’absorption du dioxyde de carbone et la stabilité de la calotte glaciaire de l’Antarctique », ajoute O’Gorman. « La façon dont les trajectoires des tempêtes changent dans l’hémisphère sud est donc très importante. »

L’équipe a également observé que l’affaiblissement des trajectoires des tempêtes était fortement corrélé aux changements de température et d’humidité. Plus précisément, les modèles climatiques ont montré qu’en réponse à la réduction du rayonnement solaire entrant, l’équateur s’est refroidi de manière significative alors que les pôles continuaient à se réchauffer. Ce gradient de température réduit semble être suffisant pour expliquer l’affaiblissement des trajectoires des tempêtes – un résultat que le groupe est le premier à démontrer.

« Ce travail souligne que la géo-ingénierie solaire n’inverse pas le changement climatique, mais substitue un état climatique sans précédent à un autre », déclare Gertler. « La réflexion de la lumière solaire n’est pas un contrepoids parfait à l’effet de serre. »

Et O’Gorman d’ajouter : « Il y a de multiples raisons d’éviter de le faire, et de favoriser plutôt la réduction des émissions de CO2 et d’autres gaz à effet de serre. »

Cette recherche a été financée, en partie, par la National Science Foundation, la NASA, et les sponsors industriels et de la Fondation du programme conjoint du MIT sur la science et la politique du changement global.

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Source : MIT News – Traduit par Anguille sous roche