Certains jours, vous souhaiteriez que les nuages disparaissent. Pourtant, depuis une couverture grise et brumeuse jusqu’au redoutable orage blanc glacé, ces réservoirs d’eau célestes régulent notre climat. Les nuages sont étonnamment peu compris, mais cela est sur le point de changer. Le satellite EarthCARE, construit par Airbus et bientôt lancé par l’Agence spatiale européenne (ESA), pourrait aider les scientifiques à jeter un nouvel éclairage sur leur complexité.
Qu’y a-t-il dans un nuage ?
Les nuages sont un régulateur clé de la température de la Terre, qu’ils réchauffent ou refroidissent, mais leur impact climatique peut varier en fonction de leur composition et de leur interaction avec le rayonnement solaire et terrestre, qu’ils réfléchissent ou emprisonnent. Ils font tellement partie de notre vie quotidienne que nous pouvons facilement négliger la complexité qui se cache derrière leur beauté. Les nuages changent constamment de forme à mesure qu’ils se déplacent dans le ciel. Les millions de minuscules particules qu’ils contiennent – principalement des gouttelettes d’eau et des cristaux de glace – sont également constamment en mouvement. Ils fusionnent, gèlent ou fondent, s’évaporent et se condensent, déterminant ainsi la formation des nuages ainsi que le moment et l’endroit où il pleut. Ces paramètres qui évoluent rapidement rendent la modélisation des nuages difficile – à moins que nous puissions les voir clairement.
Les nuages sont classés en dix types principaux selon leur forme et leur altitude. “Comme ils couvrent en permanence environ les deux tiers de la planète, l’impact des nuages sur le climat est énorme”, explique Thorsten Fehr, scientifique de la mission EarthCARE de l’ESA. « Actuellement, les nuages ont un effet de refroidissement sur le climat, mais cela pourrait diminuer à l’avenir, entraînant un effet de réchauffement supplémentaire ». EarthCARE fournira aux scientifiques des observations à l’échelle mondiale, notamment les profils verticaux et horizontaux des nuages, leur hauteur, leur épaisseur, leurs précipitations et, pour la première fois depuis l’espace, leur vitesse de chute. “Nous pourrons littéralement voir à l’intérieur des nuages pour mieux comprendre leur comportement et leur structure, ainsi que la manière dont ils se forment et se dissipent, améliorant ainsi notre compréhension des nuages et de leur impact sur le climat”, explique le scientifique de la mission.
©Airbus (lien à l’image)
Le défi de la numérisation du cloud
Cependant, les données relatives aux nuages utilisées dans les modèles climatiques actuels ne sont pas encore suffisamment sophistiquées pour prendre en compte tous les effets des nuages. « Les scientifiques ont besoin de représentations des nuages plus réalistes pour améliorer la modélisation du climat », explique Fehr. “C’est ce que EarthCARE leur permettra de faire.”
Une fois en orbite, les instruments de surveillance de pointe d’EarthCARE analyseront la composition et la répartition des aérosols et des nuages, leur structure et leur comportement, ainsi que la manière dont ils interagissent avec le rayonnement solaire et l’énergie de surface de la Terre.
Les chercheurs utiliseront les résultats du satellite pour modéliser la façon dont les paramètres interagissent, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles prévisions du changement climatique basées sur des observations complètes des nuages.
© ESA (lien à l’image)
Réchauffer ou refroidir ? Telle est la question!
Cependant, le tableau complet ne sera pas complet tant que les scientifiques n’auront pas accès à des données sur la façon dont les nuages réfléchissent le rayonnement solaire vers l’espace ou captent le rayonnement infrarouge de la surface de la Terre. L’équilibre entre les deux a un impact direct sur les températures atmosphériques et de surface.
“Les nuages ont à la fois un effet de refroidissement et un effet de réchauffement, mais chaque type exerce une influence différente”, explique Fehr. “Leur hauteur détermine leur température, qui affecte la quantité d’énergie qu’ils émettent, tandis que les aérosols et autres conditions environnementales déterminent leur degré de réflexion.”
Les cumulus bas et compacts, généralement constitués de nombreuses gouttelettes d’eau, peuvent refléter une grande partie de la lumière solaire. Ils contribuent à refroidir la surface de la Terre en réfléchissant la lumière du soleil vers l’espace. D’un autre côté, les nuages de haute altitude sont froids et émettent un rayonnement thermique vers la surface de la Terre, réchauffant ainsi l’atmosphère. Si le nombre de nuages élevés augmente tandis que le nombre de nuages bas diminue, la courbe de température pourrait augmenter.
Les nouvelles données d’EarthCARE permettront aux chercheurs d’améliorer les prévisions climatiques et de mieux mesurer le bilan radiatif de la Terre, c’est-à-dire l’équilibre entre l’énergie solaire entrante et le rayonnement sortant de la Terre.
Pour ceux qui prédisent le climat de la Terre
Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a confirmé que la hausse des températures observée depuis le milieu du XXe siècle est probablement causée par l’activité humaine. “Les gaz à effet de serre (GES) provoquent une augmentation des températures, mais les aérosols émis par la pollution et d’autres changements anthropiques* des systèmes terrestres, comme l’urbanisation ou la déforestation, influencent également les nuages”, explique Fehr. “Plus nous émettons de gaz à effet de serre, plus il y aura davantage d’aérosols dans l’atmosphère. D’un autre côté, les préoccupations liées à la qualité de l’air signifient que nous pouvons nous attendre à une diminution des aérosols anthropiques à l’avenir, ce qui pourrait réduire la capacité de refroidissement des nuages, contribuant ainsi au réchauffement climatique. La complexité du système climatique terrestre rend les prévisions très difficiles, mais elles sont essentielles à une action climatique efficace, et les observations par satellite y contribuent grandement. »
Les chercheurs sont toujours confrontés à une question épineuse : comment les nuages changeront-ils à mesure que le climat se réchauffe ? “La quantité de données, leur qualité et leur continuité sont essentielles pour les scientifiques et dépendent de la coopération internationale”, conclut Fehr. « Grâce au récent programme de la NASA Satellite PACE et bientôt EarthCARE, ainsi que les découvertes sur les nuages et les aérosols des missions CloudSat et Calipso de la NASA et Aeolus de l’ESA, les scientifiques effectuant des prévisions climatiques à long terme auront accès à plus d’informations que jamais auparavant.
*anthropique : créé par des personnes ou causé par l’activité humaine
Qu’est-ce que le « budget énergétique de la Terre » ?
Le Soleil irradie constamment la Terre, ce qui en fait la plus grande source d’énergie de notre planète. Cette énergie est absorbée par l’atmosphère et la surface de la Terre, ou réfléchie ou émise thermiquement dans l’espace. La quantité de rayonnement infrarouge émis par les terres et les océans dépend de la température.
Le bilan énergétique est l’équilibre entre la quantité d’énergie qui atteint la Terre depuis le Soleil et la quantité d’énergie sortant de la Terre vers l’espace. Le climat de la Terre dépend de cet équilibre global, dans lequel les nuages jouent un rôle crucial.
2024-05-15 10:04:56
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