Un prix Nobel qui arrive à point nommé

par François Gervais, physicien, professeur émérite de l’Université de Tours, membre du comité scientifique de l’association des climato-réalistes.

---

Dans le glossaire des récents rapports du GIEC, la définition de l’effet de serre atmosphérique n’est pas du tout celui de la serre du maraîcher mais la suivante :

le rayonnement infrarouge émis vers l’espace est moindre que ce qu’il aurait été en l’absence de ces absorbeurs parce que la température décroît avec l’altitude dans la troposphère avec pour conséquence un affaiblissement de l’émission.

Dans cette présentation, nulle allusion aux parois transparentes d’une serre laissant entrer le rayonnement solaire puis bloquant le rayonnement thermique de la serre grâce à l’opacité de ses parois dans l’infrarouge. Et pour cause, l’atmosphère est dépourvue de parois.

Le glossaire résume la théorie de Syukuro Manabe à la base des modèles de climat repris par le GIEC [1] et 52], le premier, cité 1060 fois dans les revues internationales à comité de lecture et le second 1890 fois. Ces scores remarquables, un des critères de l’attribution d’un Prix Nobel de physique, suffisent à justifier celui qui honore Manabe.

Pour résumer sa théorie, les molécules de CO₂ à haute altitude ne reçoivent pas le rayonnement émis par la Terre. Tout a été absorbé dans une couche d’air à une altitude inférieure, opaque au rayonnement aux deux fréquences de vibration de la molécule.

Le rayonnement absorbé est-il réémis ? Pratiquement pas à trop basse altitude, car le temps de relaxation, temps qui serait nécessaire pour que l’énergie absorbée soit rayonnée, est trop long devant la probabilité de collisions avec les molécules voisines. Manabe proposa donc que la chaleur dissipée par collisions soit transportée par convection à haute altitude. L’air de plus en plus raréfié limite les collisions entre molécules. L’émission thermique devient alors prépondérante. Si la concentration en CO₂ augmente, la densité optique à la fréquence d’absorption augmente elle aussi. Pour retrouver des conditions d’émission efficientes, le mécanisme radiatif va devoir faire appel à une couche de gaz à une pression moindre, donc à une altitude un peu plus élevée. Dans la troposphère, en-dessous d’environ onze kilomètres, la température diminue avec l’altitude. L’émission thermique décroit avec la température. Le point clé de la théorie de Manabe réside ainsi dans la baisse d’efficacité émissive du CO₂ à une altitude un peu plus élevée dans la troposphère. Qui dit affaiblissement de l’émission vers l’espace dit réchauffement de la Terre.

Au-delà de la théorie, que nous apprennent les observations ? De 1993 à 2020, ces 27 années ont vu l’envoi dans l’atmosphère de pas moins de ~ 44 % de tout le CO₂ émis depuis le début de l’ère industrielle. On devrait donc en vérifier un impact aussi épouvantable que le prévoient les modèles, en particulier sur la température à l’altitude à laquelle la chaleur est censée être déposée par convection et là où l’effet de serre atmosphérique est présumé prendre tout son sens. Nous disposons de mesures de température dans la basse stratosphère, fournies par les satellites RSS et UAH. Les résultats ont le mérite d’être clairs : après les perturbations engendrées par des éruptions volcaniques majeures, aucune évolution significative de température n’a été observée depuis 1993, questionnant la théorie. Le modèle prévoit un « hot spot », un point chaud, vers 10 km d’altitude sous les tropiques. Mais la température à cette altitude n’a pas varié ni sous les tropiques, ni ailleurs, depuis les quatre décennies depuis lesquelles elle a été mesurée. Manabe lui-même et ses collègues se sont ainsi interrogés par la suite [3] sur les écarts entre modèles et observations. Comme Manabe le confiait à son collègue de Princeton Freeman Dyson qui l’a rapporté en 2016 dans une interview, les modèles de climat sont un très bon outil pour comprendre le climat mais un très mauvais pour le prédire…

Manabe a soufflé 90 bougies. Les publications remarquées par le comité Nobel datent des années 60. Pourquoi avoir attendu 57 ans pour lui décerner le Prix Nobel ? Ne peut-on y voir un coup de pouce politique à l’approche de la COP26, antépénultième dernière chance de « sauver la planète » ?

[1] Manabe, S., Strickler, R.F., 1964, thermal equilibrium of the atmosphere with a convective adjustment, J. Atmos. Sci. 21, 361,
[2] Manabe, S., Wetherald, R.T., 1967, thermal equilibrium of the atmosphere with a given distribution of relative humidity, J. Atmos. Sci. 24, 241-259
[3] Fu, Q., Manabe, S., Johanson, C.M., 2011. On the warming in the tropical upper troposphere: Models versus observations. Geophys. Res. Lett. 38, L15704

Publicité