Mars 1, 2000 – Décembre 31, 2011JPEG
La lumière du Soleil est le principal moteur du climat et de la météo de la Terre. En moyenne, sur l’ensemble de la planète, environ 340 watts par mètre carré d’énergie provenant du Soleil atteignent la Terre. Environ un tiers de cette énergie est réfléchie dans l’espace, et les 240 watts par mètre carré restants sont absorbés par les terres, les océans et l’atmosphère. La quantité exacte de lumière solaire absorbée dépend de la réflectivité de l’atmosphère et de la surface.
Alors que les scientifiques s’efforcent de comprendre pourquoi les températures mondiales augmentent et comment le dioxyde de carbone et les autres gaz à effet de serre modifient le système climatique, ils ont vérifié le bilan énergétique de la Terre. La Terre absorbe-t-elle plus d’énergie qu’elle n’en perd dans l’espace ? Si oui, qu’advient-il de l’énergie excédentaire ?
Depuis dix-sept ans, les scientifiques examinent ce bilan à l’aide d’une série de capteurs spatiaux connus sous le nom de Clouds and the Earth’s Radiant Energy System, ou CERES. Ces instruments utilisent des radiomètres à balayage pour mesurer à la fois l’énergie solaire à ondes courtes réfléchie par la planète (albédo) et l’énergie thermique à ondes longues émise par celle-ci. Le premier CERES est parti dans l’espace en 1997 à bord de la mission de mesure des précipitations tropicales, et trois autres ont été envoyés sur Terra, Aqua et Suomi-NPP. Le dernier instrument CERES restant volera sur le satellite JPSS-1, et un suivant, l’Instrument du bilan radiatif (RBI), volera sur JPSS-2.
Si la Terre était entièrement recouverte de glace, son albédo serait d’environ 0,84, ce qui signifie qu’elle réfléchirait la majeure partie (84 %) de la lumière solaire qui la frappe. En revanche, si la Terre était recouverte d’un couvert forestier vert foncé, l’albédo serait d’environ 0,14 (la plupart de la lumière solaire serait absorbée). Les modifications de la couverture de glace, de la nébulosité, de la pollution atmosphérique ou de la couverture terrestre (passage de la forêt aux terres agricoles, par exemple) ont toutes des effets subtils sur l’albédo mondial. Grâce aux mesures satellitaires accumulées depuis la fin des années 1970, les scientifiques estiment que l’albédo moyen de la Terre est d’environ 0,30.
Les cartes ci-dessus montrent comment la réflectivité de la Terre – la quantité de lumière solaire renvoyée dans l’espace – a évolué entre le 1er mars 2000 et le 31 décembre 2011. Cette image globale de la réflectivité (également appelée albédo) semble être un fouillis, avec différentes zones reflétant plus ou moins de lumière solaire au cours des 12 années enregistrées. Les nuances de bleu marquent les zones qui ont reflété plus de lumière solaire au fil du temps (albédo croissant), et les zones orange dénotent une réflexion moindre (albédo plus faible).
Sur l’ensemble de la planète, aucune tendance globale significative n’apparaît. Comme le montre le graphique d’anomalies ci-dessous, l’albédo mondial a augmenté et diminué au cours de différentes années, mais ne s’est pas nécessairement dirigé dans l’une ou l’autre direction pendant longtemps.
Mars 1, 2000 – Décembre 31, 2011
Dans les cartes en haut de la page, cependant, certains modèles régionaux émergent. Au pôle Nord, la réflectivité a nettement diminué, résultat de la diminution de la glace de mer sur l’océan Arctique et de l’augmentation de la poussière et de la suie sur la glace. Autour du pôle Sud, la réflectivité a diminué autour de l’Antarctique occidental et augmenté légèrement dans certaines parties de l’Antarctique oriental, mais il n’y a pas de gain ou de perte nette. Dans le même temps, la glace de mer de l’Antarctique y a légèrement augmenté chaque année.
L’une des parties les plus convaincantes de la carte mondiale est la signature du schéma El Niño-Oscillation australe (ENSO) dans l’océan Pacifique (extrémités droite et gauche de la carte mondiale). Les sept premières années de l’enregistrement des données CERES ont été caractérisées par des événements El Niño relativement faibles, mais cela a rapidement laissé place à des événements La Niña modérés à forts dans la dernière partie de l’enregistrement. La Niña a tendance à favoriser la convection et la nébulosité dans l’ouest de l’océan Pacifique, tandis qu’El Niño apporte ces nuages de pluie dans le centre du Pacifique. Lors des très forts El Niños, la convection peut même se déplacer vers le Pacifique oriental. La carte des changements de réflectivité de CERES montre une augmentation de la réflectivité dans le Pacifique tropical occidental (taches bleues sur la figure) et une réduction de la réflectivité (couleurs orange) dans le Pacifique central – des schémas cohérents avec un passage d’El Niño à La Niña au cours de la période CERES.
Au début des années 2000, après les premières années de mesures de Terra-CERES, il semblait que l’albédo de la Terre diminuait, un phénomène largement rapporté dans les revues scientifiques et sur l’Observatoire de la Terre de la NASA. Mais au fur et à mesure que les années de données s’accumulaient et que les scientifiques commençaient à mieux comprendre les données, ils ont découvert que l’albédo n’augmentait ni ne diminuait au fil du temps. Il fluctuait beaucoup d’une année à l’autre, cependant.
« Ce que les résultats montrent, c’est que même à l’échelle mondiale, l’albédo de la Terre fluctue de façon marquée sur de courtes périodes en raison des variations naturelles du système climatique », a déclaré Norman Loeb, chercheur principal du CERES au Langley Research Center de la NASA. La couverture de glace, la couverture nuageuse et la quantité de particules en suspension dans l’air (aérosols provenant de la pollution, des volcans et des tempêtes de poussière) peuvent modifier la réflectivité sur des échelles allant de quelques jours à plusieurs années. « Nous ne devons pas nous laisser berner par les fluctuations à court terme des données, car un enregistrement plus long peut inverser toute tendance à court terme. »
« Les résultats suggèrent également que pour détecter avec confiance les changements de l’albédo de la Terre au-dessus de la variabilité naturelle, un enregistrement beaucoup plus long est nécessaire », a ajouté Loeb. « Il est primordial que nous poursuivions les observations CERES Terra, Aqua et Suomi-NPP aussi longtemps que possible, et que nous lancions des instruments de suivi du bilan radiatif de la Terre pour assurer une couverture continue de cette propriété fondamentale du système climatique. »
Des images de l’Observatoire de la Terre de la NASA par Robert Simmon, basées sur les données de CERES. Légende par Mike Carlowicz.