Sommes-nous menacés par un REFROIDISSEMENT climatique?

De nombreux médias évoquent la possibilité que le climat pourrait se refroidir à cause d’une diminution de l’activité solaire. Par exemple le Dr. Habibullo Ismailovich Abdussamatov, directeur du laboratoire de recherche spatiale de l’observatoire Pulkovo de l’Académie russe des sciences, prédit que « Dès le milieu du siècle l’humanité devra s’adapter à un refroidissement important.»[i]. Ces prédictions sont-elles fondées scientifiquement ?

Qui ne s’est pas allongé une journée d’été sur une chaise longue afin de profiter du Soleil ? On ressent alors les effets de l’astre du jour venant réchauffer notre peau. Il est ainsi difficile d’imaginer que cette énorme source de chaleur ne puisse pas avoir un impact important sur le climat terrestre. Et notre étoile va effectivement varier dans son activité. Les scientifiques peuvent se rendre compte de ceci en observant des taches plus sombres qui apparaissent à sa surface. De façon paradoxale, plus il y en a un grand nombre, plus le Soleil émet de l’énergie. Ceci vient du fait qu’autour d’une telle tache se trouve une zone plus brillante appelée facula. Des variations dans la quantité de ces taches solaires ont pu contribuer à générer des périodes caractérisées par des températures plus faibles ou élevées. Par exemple notre étoile va présenter peu de taches à plusieurs reprises du 16e siècle jusqu’en 1860. Ceci va être un facteur amenant un épisode froid appelé petit âge glaciaire. Le Soleil présente aussi des cycles dans son activité dont le plus connu est celui de 11 ans. Ainsi sur cette période il va devenir de plus en plus actif, avant d’arriver à un maximum et de revenir à une activité plus modérée.

Vers une nouvelle période froide ?
La NASA prévoit que le cycle actuel sera faible et que le prochain, qui atteindra son sommet au environ de 2022, pourrait être un des plus chétifs depuis des siècles. Jürg Beer, un spécialiste de l’impact du Soleil sur le climat terrestre à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich en Suisse, estime également qu’il est probable que notre astre puisse se mettre au repos prochainement. « On remarque sur ces derniers 10 000 ans que les périodes de haute activité ne durent jamais plus de 80 ans, ce qui correspond approximativement à la longueur de la dernière séquence d’une telle activité observée. Le fait que l’activité solaire ait actuellement considérablement diminué et que nous nous trouvions à des valeurs plus basses que ce qui n’a jamais été mesuré par des satellites, est un indice supplémentaire tendant à crédibiliser cette prédiction.» souligne ce professeur.

Le Dr. Jürg Beer

Cette chute possible de la chaleur que nous envoie notre astre aurait-elle la possibilité de ramener la Terre dans une période froide, et ce malgré les gaz à effet de serre générés par les activités humaines qui réchauffent l’atmosphère ? « Le Soleil ne peut pas engendrer un tel scénario dans les conditions actuelles. » estime Martin Frank, un expert à l’Université de Kiel en Allemagne des différents climats qui ont existé au cours de l’histoire de la Terre. Le petite âge glaciaire que nous venons de voir fournit des informations intéressantes sur l’impact que l’astre du jour pourrait avoir dans le futur. En effet, parmi les minima solaires qui le caractérisent, un, celui de Maunder, qui dura de 1645 à 1715, allait présenter très peu de taches solaires et donc être extrêmement faible. « Il est peu probable que le Soleil ait son activité qui descende en dessous de celle que l’on observe pour ce minimum. » explique Urs Neu qui réalise des recherches sur les climats passés au sein de l’académie suisse des sciences. On voit alors une diminution de température de 0.6 °C. « Approximativement la moitié est due à la diminution de l’énergie reçue par le Soleil tandis que le reste résulte de l’effet d’éruptions volcaniques.» continue ce chercheur coauteur du livre Climate Variability and Extremes during the Past 100 years (La variabilité climatique et ses extrêmes pendant ces 100 dernières années). En effet, une éruption volcanique va propulser des cendres dans l’atmosphère qui auront comme conséquence de limiter l’énergie solaire qui parvient à la Terre et donc amener à un refroidissement. Notre étoile a donc été responsable d’une diminution de température de quelque 0.3°C. Mais cette comparaison est entre un Soleil normalement actif et un dans l’état que l’on observe pendant le minimum de Maunder. « Etant donné qu’aujourd’hui notre étoile se trouve déjà à une faible activité, si elle descendait à son minimum, ceci représenterait une variation plus faible, d’à peu près 0.2°C. » poursuit le Dr. Neu. 0.2°C est aussi l’augmentation de température qui est générée par décennie par les gaz à effet de serre. « Ceci pourrait donc amener à une diminution du réchauffement climatique pendant quelque temps. » conclut le scientifique. Pourtant un tel minimum ne durerait pas éternellement. «Une fois terminé les gaz à effet de serre et une augmentation de l’activité solaire amèneraient ensemble à une élévation plus rapide de la température. » remarque le professeur Beer.

Le Soleil au second plan
De plus, il n’y a pas de signe que l’astre du jour soit en train d’entrer dans un minimum de style Maunder. En effet, les taches solaires n’apparaissent pas n’importe où à sa surface. Elles commencent par devenir visibles à des latitudes moyennes en début de cycle et alors que ce dernier avance elles ont tendance à se manifester proche de l’équateur. Il est donc possible de discerner celles qui proviennent du cycle précédent et de l’actuel. « Ce que l’on observe suggère que le cycle présent va continuer à se développer en un cycle normal. » considère Edouard Bard, climatologue au Collège de France.
La question qui reste est donc de savoir si ce cycle va être faible ou fort. « Il faut se rendre compte que les variations de l’énergie que la Terre reçoit du Soleil au cours d’un cycle sont déjà très faibles. » continue ce professeur titulaire de la chaire de l'Evolution du Climat et de l’Océan. Ainsi, entre le maximum et le minimum, elle ne se modifie que de 0.1%, et ceci se traduit en un changement de température d’environ 0.1°C. « Mais lorsque l’on se pose la question de savoir quelle va être l’intensité du cycle, on parle de différences sur la température terrestre en centièmes de °C. Ceci n’a plus vraiment de sens en climatologie parce que ce n’est plus significatif.» remarque le Dr. Bard. En effet, les incertitudes concernant l’impact des gaz à effet de serre sur la température sont beaucoup plus importantes que les répercussions de ces variations de l’activité de notre étoile. « Ceci fait que ces changements au niveau du Soleil n’ont pas d’impact dans les prédictions de températures. D’ailleurs si l’on refaisait les calculs en maintenant l’activité solaire constante, on obtiendrait les mêmes résultats.» précise Urs Neu.

Mars affecté par le Soleil? 

Vue de la planète rouge prise par Mars Exploration Rover B de la NASA. Ce robot explore cette planète depuis 2004 à la recherche de traces d’une présence ancienne d’eau qui aurait permis l’apparition de vies extraterrestres.

Les auteurs qui arrivent à la conclusion que la Terre va prochainement entrer dans un refroidissement climatique surestiment l’influence du Soleil sur le climat terrestre ou sous-estiment l’effet des gaz à effet de serre. Par exemple le Dr. Habibullo Abdussamatov, le directeur de projet ASTROMETRIA (ayant comme but l’étude de notre étoile) de la Station spatiale internationale a prédit un refroidissement important qui devrait commencer ces prochaines années. Sa thèse fut reprise par de nombreux journaux, y compris National Geographic. Pour cet astrophysicien, l’idée que l’évolution du climat terrestre soit dirigée par l’astre du jour, et non les gaz à effet de serre, serait soutenue par le fait que la Terre, Mars et d’autres planètes du système solaire auraient des réchauffements parallèles. En réalité cette vision ne s’appuie pas sur des travaux scientifiques. Par exemple au niveau de la planète rouge, l’évolution de son climat pourrait émaner d’autres phénomènes, comme le fait que les vents peuvent y déplacer du sable, changeant ainsi la couleur de vastes étendues de sol. Un ton plus sombre absorbant plus l’énergie solaire qu’un plus clair, ceci peut avoir des conséquences sur la chaleur transmise à l’atmosphère martienne.
Par ailleurs cette hypothèse est infirmée par le fait que l’activité solaire a diminué depuis le milieu des années 80 ! Pourtant, en ce qui concerne la Terre, sa température s’est élevée. «Cette théorie ne peut pas expliquer le réchauffement climatique actuel. » remarque Joanna Dorothy Haigh, un professeur en physique atmosphérique à l’Imperial College à Londres au Royaume-Uni. En fait, un autre facteur, les gaz à effet de serre, ont donc dû induire ce changement.

De plus le mécanisme de l’effet de serre est bien connu depuis quelque 150 ans ! (Pour en savoir plus sur sa découverte).

Rayons cosmiques et nuages
Quels sont les mécanismes d’action du Soleil sur le climat? Le plus évident est que l’astre du jour vient réchauffer l’atmosphère terrestre. Pourtant, cette explication ne semble pas suffisante puisque, en ne prenant en compte que cet effet, la plupart des simulations climatiques ne vont pas prédire l’impact réel de notre étoile sur le climat. Il existerait donc des mécanismes qui vont amplifier l’action du Soleil sur notre atmosphère.
Un moyen possible fut proposé par deux scientifiques danois, Henrick Swensmark et Eigil Friis-Christensen. Ces derniers ont supposé que les rayons cosmiques galactiques, des particules chargées électriquement venant de l’espace, pourraient avoir la particularité d’induire la formation de nuages.

Les rayons cosmiques galactiques sont des particules chargées électriquement venant de l’espace. Certains émaneraient de supernovae, c'est-à-dire de l’explosion d’une étoile, tandis que pour d’autres leur origine reste mystérieuse. En effet, certaines de ces particules ont une énergie tellement importante qu’aucun processus physique connu ne peut expliquer leur apparition. Ces rayons étant dangereux pour l’être humain, en particulier l’ADN, ils constituent un problème pour les missions spatiales, par exemple dans l’hypothèse d’un voyage à destination de Mars. Différentes solutions ont été proposées comme de construire la coque du véhicule spatial non pas en aluminium mais en un plastique riche en hydrogène offrant une meilleure protection. Les réservoirs d’hydrogène liquide ainsi que l’eau, respectivement nécessaires à la propulsion de l’engin et à la vie des astronautes, pourraient être utilisés afin de protéger l’équipage étant donné que ces fluides absorbent ces rayons. L’utilisation de médicaments a aussi été envisagée pour lutter contre leurs effets.

« Le Soleil va générer autour de lui des vents solaires (c’est-à-dire que des particules chargées vont quitter cette étoile et partir dans l’univers). Ces derniers vont protéger le système solaire des rayons cosmiques. » explique Joanna Haigh.

Les vents solaires sont des particules chargées qui vont quitter le Soleil et partir dans l’univers. Ils vont être responsables des aurores boréales (sur la photographie, ce phénomène vu depuis la navette spatiale). Lorsqu’un grand nombre de ces particules arrive sur Terre, elles génèrent ce que l’on appelle des tempêtes solaires. Celles-ci peuvent induire des disfonctionnements au niveau des systèmes électriques. En 1859 un tel événement mit hors service les systèmes télégraphiques de l’Europe et de l’Amérique du Nord. Des postes de télégraphes prirent feu et engendrèrent des incendies importants. Des aurores boréales furent visibles dans différents endroits du monde et en pleine nuit la luminosité était telle que l’on pouvait lire un journal.
De nos jours un scénario similaire pourrait faire s’effondrer les réseaux de distribution d’électricité ainsi que les systèmes de communication dont internet. Ceci aurait entre autres comme conséquence un arrêt de l’apport d’eau aux villes et des centrales nucléaires. Des satellites pourraient également être rendus non fonctionnels. Etant donné la dépendance de nos sociétés à ces infrastructures, une telle situation pourrait avoir des conséquences graves, notamment d’un point de vue économique. Par exemple aux Etats-Unis, ce type de catastrophe pourrait coûter seulement la première année après sa survenue 2 trillions de dollars américain (740 millions de milliards d’euros), soit 20 fois plus que l’ouragan Katrina. Il faudrait jusqu’à 10 ans pour en réparer les dégâts.
La prédiction initiale d’une tempête solaire par la NASA pour 2012 amena des personnes à penser qu’il s’agissait d’une confirmation de la fin du monde à cette date telle qu’elle serait annoncée dans le calendrier Maya.

Mais si le Soleil se met au repos, les vents solaires deviennent également moins importants. Notre atmosphère reçoit alors plus de rayons cosmiques ce qui induirait la formation de plus de nuages. Cette théorie a été largement diffusée par les médias et apparaît dans de nombreux films documentaires, articles de journaux, etc. Pourtant, la corrélation entre les rayons cosmiques et la quantité de nuages étant mauvaise, les auteurs de cette théorie vont la modifier. « L’idée fut alors que les rayons cosmiques devaient influencer la formation de nuages de basse altitude, qui ont la propriété de refroidir l’atmosphère en diminuant la quantité d’énergie provenant du Soleil atteignant le sol. » explique le professeur Beer. Pourtant, cette hypothèse est aussi contestée. « Ces travaux sont de mauvaise qualité et ne démontrent pas clairement le lien statistique qui existe entre les rayons cosmiques et les nuages. De plus il y a beaucoup d’étapes dans les mécanismes qui lieraient ces éléments qui restent à élucider. » estime le Dr. Haigh.

Le Professeur Joanna D. Haigh.

Quant à Jürg Beer, qui a reanalysé cette connexion et a cosigné un article qui va paraître dans le journal Geophysical Research Letters, il explique que « Nous avons fait un travail statistique beaucoup plus sérieux que les chercheurs danois, en analysant plus d’un million de corrélations possibles entre rayons cosmiques et nuages. Nos travaux montrent qu’il n’y a en réalité pas de lien entre ces deux éléments. Ceci nous mène à la conclusion que ces rayons n’ont pas d’effet sur le climat terrestre à grande échelle. ».
Un autre mécanisme d’action a été proposé par le professeur Joanna Haigh : « L’énergie reçue par la Terre du Soleil varie plus dans la partie ultraviolette (une lumière émise par notre étoile, que l’être humain ne peut pas visualiser, et qui induit le bronzage) que dans la partie qui est visible. Cette lumière ultraviolette (UV) va avoir comme effet de générer de l’ozone. » explique cette chercheuse. (Le même phénomène se produit dans les photocopieuses qui utilisent de la lumière UV pour reproduire les documents. Ces appareils vont avoir une odeur caractéristique, celle de l’ozone. Par contre d’autres utilisations des ultraviolets, comme dans le cas des machines de bronzage ou celles servant à détecter les faux billets de banque ne vont pas produire ce gaz. Ceci vient de ce que la lumière utilisée n’a pas une énergie suffisante pour transformer de l’oxygène en ce composé.) Lorsque l’ozone est produit dans la haute atmosphère, il y génère une couche. Faire varier la quantité de ce gaz va avoir des répercussions sur le reste de l’atmosphère, modifiant ainsi des flux d’air en altitude et des vents ainsi que les températures.
Une autre succession de causes et d’effets mise en avant stipule que les différences d’énergie reçue par les océans du Soleil vont avoir un impact sur l’évaporation de ceux-ci, dont vont dépendre les nuages et les précipitations, qui vont-elles mêmes affecter les vents, etc.
Au niveau des simulations, c’est en utilisant ces deux considérations que les résultats sont les plus proches de la réalité. On voit donc qu’il y a dans l’atmosphère une synergie entre les processus qui se déroulent à la surface et dans les parties hautes dans la détermination du climat. « L’impact de notre étoile sur l’atmosphère est une question complexe qui constitue un domaine de recherche en évolution constante qui est fascinant.» conclut le professeur Joanna Haigh.

                                                                                     Gaëtan Dübler



[i] Cette citation provient d’un document intitulé Information for interview 110807. Variations in natural pattern of solar irradiation determine changes in Earth climate que m’a fait parvenir Habibullo Abdussamatov.