Le dioxyde de carbone (CO2), c’est désormais bien connu de tous, est un gaz à effet de serre. Il fait grimper les températures dans l’atmosphère. Mais ça, c’est la version « grand public » de l’histoire. Parce que les scientifiques observent que, si c’est bien le cas à la surface de la Terre et dans la basse atmosphère, l’effet semble inversé dans la haute atmosphère. Notre stratosphère s’est en effet considérablement refroidie depuis quelques décennies.
La stratosphère impacte fortement le climat terrestre
La stratosphère réagit à l’augmentation de la température de l’air à la surface de la Terre. Elle augmente sa quantité de vapeur d’eau, puissant gaz à effet de serre, et contribue donc à l’amplification du réchauffement du climat terrestre…. Lire la suite
Le phénomène a été prédit dès les années 1960. Il apparaît dans les modèles climatiques de Syukuro Manabe, le climatologue récompensé par le prix Nobel pour ses travaux sur le réchauffement climatique induit par le CO₂. Depuis le milieu des années 1980, les mesures le confirment : la stratosphère – cette couche de l’atmosphère qui s’étend entre 11 et 50 kilomètres d’altitude – s’est refroidie d’environ 2 °C. Selon les calculs, c’est plus de dix fois plus que ce qui se serait produit sans nos émissions de CO2.
Une vue de l’atmosphère depuis la Station spatiale internationale (ISS) pour situer les différentes couches. © Nasa
Expliquer un phénomène connu
Le phénomène était prédit, mais les mécanismes physiques sous-jacents demeuraient un mystère. Jusqu’à ce que des chercheurs de l’Université Columbia (États-Unis) développent l’idée d’en percer les secrets par itération. Dans la revue Nature Geoscience, ils expliquent comment ils en sont arrivés à la conclusion que l’action du CO2 dans l’atmosphère est largement déterminée par les différentes longueurs d’onde de la lumière avec laquelle le gaz interagit.
Le réchauffement climatique fait rétrécir la stratosphère
Alors que l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre réchauffe la basse atmosphère, la stratosphère se trouve, quant à elle, affaiblie et prise en sandwich entre les couches intérieures et supérieures. Un amincissement qui pourra aboutir à la perturbation des systèmes GPS et faire exploser le nombre de débris spatiaux actuellement en orbite…. Lire la suite
Les chercheurs ont d’abord identifié les processus clés impliqués dans le refroidissement stratosphérique. Ensuite, ils leur ont attribué des valeurs mathématiques et ils ont comparé les résultats de leurs modèles théoriques à des simulations complètes et à des données réelles. Puis ils ont ajusté leurs équations et ont répété le processus. Le principe même de l’itération, qu’ils ont appliqué pendant plusieurs mois pour finalement trouver les équations les plus pertinentes.
Un facteur déterminant
Résultat : le facteur déterminant dans ce comportement paradoxal du CO2, c’est la lumière, en particulier l’infrarouge. Les chercheurs rapportent que toutes les longueurs d’onde infrarouges ne traversent pas le dioxyde de carbone de la même façon. Certaines contribuent davantage au refroidissement que d’autres. Certaines sont même particulièrement efficaces en la matière. Celles qu’ils situent dans la « zone optimale ». Et plus il y a de CO2 dans l’atmosphère, plus cette zone s’étend.
L’ozone et la vapeur d’eau sont connus pour avoir le même type de comportement : réchauffer l’atmosphère à basse altitude et la refroidir un peu plus haut. Mais les chercheurs estiment que leur rôle dans le refroidissement observé de la stratosphère est relativement faible comparé à celui du CO2.
Des répercussions au-delà de notre climat
Ce que vous ne savez peut-être pas, c’est que ce refroidissement de la haute atmosphère a tendance à accentuer le réchauffement climatique anthropique. Parce qu’une stratosphère plus fraîche laisse échapper moins d’énergie infrarouge dans l’espace. De quoi renforcer le phénomène de piégeage de la chaleur au niveau du sol.
Les météorites peuvent-elles traverser la stratosphère de Jupiter ?
Ces travaux ont aussi un autre intérêt que celui de comprendre un peu mieux encore le rôle du CO2 dans le réchauffement climatique. Les astronomes pourraient s’en saisir pour expliquer ce qui se joue dans les stratosphères d’autres planètes de notre Système solaire, ou au-delà…