Influence des aérosols sur le climat – Association des climato-réalistes

Article publié le 01 août 2023 par le service de surveillance de l’atmosphère de Copernicus (CAMS)

Traduit par la rédaction

Nous avons traité de cette question dans 2 articles publiés sur ce site, ici (Contribution des aérosols au changement climatique observé en Europe) et là (La diminution des aérosols, principale cause du réchauffement hivernal en Europe).

Résumé

La question de savoir si la réduction de la charge d’aérosols contribue au réchauffement climatique n’est pas nouvelle pour les scientifiques de l’atmosphère, mais elle a récemment refait surface avec les vagues de chaleur extrêmes dans l’Atlantique Nord et dans de nombreuses régions d’Europe. Dans cette analyse, les scientifiques du Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) et du Copernicus Climate Change Service (C3S) concluent qu’il est trop tôt [NDT mais ne l’excluent pas] pour attribuer le récent réchauffement exceptionnel à une réduction des émissions du transport maritime entreprise depuis 2020.

La recherche suggère que la réduction des émissions de polluants en Europe, grâce à la réglementation, conduit à une réduction des quantités d’aérosols dans l’atmosphère. Cela conduit à une augmentation du rayonnement solaire atteignant la surface, avec des impacts potentiels sur l’intensité des vagues de chaleur et les températures de l’eau de surface, ce qui pourrait augmenter la gravité des sécheresses.

Des scientifiques tels que Ben Booth du Met Office ont suggéré pendant un certain temps que les aérosols anthropiques, tels que ceux résultant des émissions industrielles et maritimes, avaient été un facteur clé de la variabilité climatique dans l’Atlantique Nord. Les modèles climatiques ont depuis été améliorés pour intégrer les interactions des aérosols atmosphériques.  

En 2020, l’Organisation maritime internationale a adopté son règlement « IMO 2020 » pour réduire drastiquement les émissions de dioxyde de soufre (SO₂) liées au transport maritime. Des études ont conclu que la baisse des émissions réduisait considérablement la formation de nuages ​​sur les voies de navigation. Une analyse par Carbon Brief a estimé que « l’effet secondaire probable des réglementations de 2020 visant à réduire la pollution de l’air par le transport maritime est d’augmenter les températures mondiales d’environ 0,05 ° C d’ici 2050. Cela équivaut à environ deux années supplémentaires d’émissions ». Cependant, relier directement les réductions de SO₂ aux récentes canicules marines extrêmes omet une partie de la complexité d’utiliser des modèles pour calculer les interactions des aérosols sulfatés dans l’atmosphère ou d’estimer l’application effective de la réglementation IMO 2020, et, plus généralement, la complexité des conditions climatiques et atmosphériques.

Que sont les aérosols ?

Les aérosols atmosphériques sont des particules microscopiques, solides ou liquides, en suspension dans un gaz (notre atmosphère en l’occurrence). Il existe de nombreuses sources naturelles d’aérosols atmosphériques, telles que la poussière du désert, les embruns marins et le sel des océans, les aérosols biogéniques de la végétation , la fumée des feux de forêt ou les volcans, pour n’en citer que quelques-unes. La principale source anthropique d’aérosols est les émissions provenant de la combustion de combustibles fossiles, qui émettent une large gamme de polluants atmosphériques, notamment des particules, du dioxyde d’azote et du SO₂. Les émissions de dioxyde de soufre sont le précurseur des aérosols sulfatés, qui jouent un rôle clé dans le bilan énergétique de la Terre.  

Influence des aérosols sur le climat

Les aérosols, en diffusant, réfléchissant ou absorbant la lumière du soleil, réduisent la quantité de rayonnement solaire atteignant les couches inférieures de notre atmosphère. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) considère qu’il existe « des preuves solides d’un forçage radiatif effectif total négatif des aérosols », c’est-à-dire la quantité d’énergie entrant et sortant de l’atmosphère, mais reconnaît également qu’« une incertitude considérable demeure ».

Alors que les aérosols ont un effet refroidissant direct en filtrant le rayonnement solaire, leur contribution effective au refroidissement global, ou au réchauffement lorsqu’ils sont réduits, aussi appelé forçage radiatif négatif ou positif des aérosols, est encore un sujet de recherche, et pas des plus faciles, en raison des incertitudes des effets indirects tels que les impacts des aérosols sulfatés dans la formation des gouttelettes nuageuses.  

Les particules et les polluants jouent un rôle dans l’augmentation et la réduction de la formation de nuages, ce qui complique davantage la situation. Généralement, les aérosols sulfatés sont considérés comme agissant comme des noyaux de condensation des nuages, favorisant la formation des nuages, réduisant ainsi la quantité de rayonnement solaire qui atteint la surface.

Impacts du dioxyde de soufre et des aérosols soufrés

Le rôle du SO₂ dans le climat a longtemps été débattu, et il n’y a pas de conclusions claires. Si l’on suppose que tous les navires dans le monde ont adopté la réglementation IMO 20 et la réglementation IMO 23 introduite plus récemment, cela aurait certainement un impact sur la réduction des émissions, et donc des aérosols et de la formation de nuages. Mais le transport maritime n’est qu’une des sources d’émissions de SO2 et ne représente que 3,5 % des émissions mondiales, selon certaines estimations.  

L’Europe a néanmoins considérablement réduit ses émissions industrielles de SO₂ au milieu d’une période de quelques années de températures record, ce qui tend à soutenir que le forçage radiatif positif des aérosols est réduit réduit. La baisse depuis 2020 est remarquable, selon les données de l’Agence européenne pour la sécurité maritime, mais la réduction coïncide avec les pandémies de COVID et la réduction associée de l’activité de transport.

Forçage radiatif des aérosols dans les produits CAMS

Le service de surveillance de l’atmosphère de Copernicus (CAMS) dispose de modèles de pointe pour l’analyse et la prévision des polluants atmosphériques. L’évaluation de l’impact des aérosols sur la réduction du rayonnement solaire et la compréhension de leurs interactions chimiques sont essentielles pour fournir des données précises sur l’état actuel et l’évolution de notre atmosphère.  

Alors que l’impact des aérosols naturels a généralement un impact plus direct et facilement observable sur le rayonnement, le rôle des aérosols anthropiques est plus complexe en raison des interactions chimiques.

Le modèle global CAMS prend actuellement en compte l’impact des événements d’aérosols naturels, tels que la fumée des incendies de forêt ou les grands panaches de poussière. Lorsque ces événements sont présents dans les simulations (issus d’observations ou calculés à partir de paramètres météorologiques dans le modèle), ils calculent automatiquement une réduction du rayonnement solaire au niveau de la surface. Ces réductions de rayonnement sont généralement de courte durée et limitées à la zone où se produit l’épisode.

Les émissions du transport maritime sont généralement estimées à partir d’inventaires basés sur les informations fournies par les compagnies maritimes, ou mesurées via des données satellitaires, et en tant que telles, elles ne sont pas exactes à 100 %.

L’inventaire des émissions du transport maritime CAMS est basé sur le système d’identification automatisé (AIS), qui fournit des informations sur la taille et les itinéraires des principaux navires de transport de charges, en tenant compte de la météorologie pour calculer la consommation. Dans les prévisions, les émissions sont utilisées comme moyennes mensuelles au lieu d’utiliser les informations AIS en temps réel. La récente mise à niveau du système CAMS comprend un nouvel inventaire plus à jour. Les émissions du transport maritime, comme l’ensemble du système CAMS, sont continuellement développées pour fournir des données opérationnelles plus précises.

Impact des aérosols sur la vague de chaleur record de 2023 dans l’Atlantique Nord

En examinant les températures record de surface de la mer de l’Atlantique Nord en juin 2023, une analyse préliminaire des scientifiques du CAMS a révélé une anomalie négative significative dans le transport des aérosols de poussière saharienne au-dessus de l’océan Atlantique tropical, et une anomalie accrue dans les aérosols brûlant la biomasse au-dessus de l’Atlantique Nord, provenant des incendies de forêt massifs au Canada. Ces anomalies d’aérosols sont beaucoup plus importantes que le changement de sulfate résultant des réductions d’émissions du transport maritime. Cela rend l’estimation de l’impact de la réduction des émissions d’aérosols sulfatés sur les températures de surface de la mer très difficile.

Le service Copernicus sur le changement climatique (C3S) a également suggéré que, entre autres facteurs, la réduction des vents d’un anticyclone affaibli des Açores – un vaste système de vent qui part d’un centre de haute pression atmosphérique – aurait pu réduire l’échange océan-atmosphère et le mélange vertical de l’océan entre les eaux plus froides et plus chaudes, ainsi que la réduction du transport de poussière saharienne au-dessus de l’Atlantique, ce qui a le potentiel d’augmenter la température de surface de l’océan.

« Il y aura, sans aucun doute, des impacts à long terme de la réduction des émissions de SO ₂ , mais cela exigera des recherches spécialisées pour comprendre l’impact des changements de soufre. Les changements de poussière ou de noir de carbone ont un effet plus tangible à court terme », explique Richard Engelen, directeur adjoint du CAMS.

Les données de charge d’aérosols du CAMS associées aux enregistrements climatiques du C3S peuvent aider à comprendre certains effets à court terme de la réduction des aérosols et les conséquences à plus long terme pour le climat.

Augmentation du rayonnement solaire à travers l’Europe

Ces dernières années, l’Europe a connu certaines des anomalies de durée d’ensoleillement les plus élevées (et inversement, la plus faible couverture nuageuse record) jamais enregistrées, comme le montre l’état du climat européen du service Copernicus sur le changement climatique (C3S). Le rapport a révélé que le rayonnement solaire à travers l’Europe était à son plus haut niveau observé depuis le début des enregistrements de données satellitaires en 1983.

Cette situation coïncide avec l’ été le plus chaud jamais enregistré en Europe et des conditions de sécheresse généralisées en Europe, correspondant à peu près aux zones qui ont connu des anomalies de rayonnement solaire plus élevées.

Que savons-nous de la réduction des émissions ?

L’Europe a considérablement réduit ses émissions de SO₂, mais pas uniquement pour le transport maritime. Comme décrit ci-dessus, la mise en place du règlement IMO 20 a coïncidé avec la réduction des émissions liée à la crise du COVID-19. Les effets des réglementations maritimes internationales ont été mesurables.

Les efforts de l’industrie du transport maritime pour introduire des carburants moins polluants et accroître l’efficacité énergétique, et les réglementations visant à réduire les émissions de combustibles fossiles à l’échelle mondiale sont un succès international, quelle que soit la réduction possible des charges d’aérosols, avec des avantages considérables pour l’environnement et la santé humaine sous la forme de réduction du risque de pluies acides et d’amélioration de la qualité de l’air.

Que dit la science ?

Il y a dix ans, un article scientifique coordonné par Ben Booth du Met Office dans Nature a révélé que les émissions d’aérosols anthropiques avaient joué un rôle important dans la variabilité climatique de l’Atlantique Nord au cours du XXe siècle.

Mais des recherches récentes suggèrent que l’effet de a été surestimé, à un moment où certains projets de géo-ingénierie étudient la possibilité de libérer des aérosols de SO₂ dans l’atmosphère en tant que stratégie contestée d’atténuation du réchauffement climatique.

Des expériences utilisant MIROC-SPRINTARS, un modèle de circulation générale couplé atmosphère-océan, ont montré que la réduction des émissions de SO ₂ peut favoriser la formation du trou de réchauffement de l’Atlantique Nord, une zone de l’océan Atlantique Nord qui se réchauffe moins que les eaux environnantes. Cette tendance se retrouve également dans les simulations d’émissions réduites de CO₂ . On pense qu’il est lié à des changements dans la circulation océanique, y compris un ralentissement de la circulation méridienne de renversement de l’Atlantique (AMOC) et l’ajout d’eau douce provenant de la fonte des calottes glaciaires de l’Arctique et de l’Antarctique, mais le processus n’est pas bien compris.