GT I: Les éléments scientifiques

C.3 Changements observés et simulés pour ce qui est des aérosols

On sait que les aérosols (particules minuscules et gouttelettes en suspension dans l’air) ont une profonde influence sur le bilan radiatif du système Terre-atmosphère. Les effets radiatifs des aérosols se manifestent de deux façons distinctes : i) l’effet direct, par lequel les aérosols diffusent et absorbent le rayonnement solaire et le rayonnement thermique infrarouge, et ii) l’effet indirect, par lequel les aérosols modifient les propriétés microphysiques et, par conséquent, les propriétés radiatives et l’abondance des nuages. Les aérosols sont le résultat de divers processus, tant naturels (tempêtes de poussière, éruptions volcaniques, etc.) qu’anthropiques (combustion de combustibles fossiles et de biomasse, etc.). On estime que, depuis quelques années, les concentrations atmosphériques d’aérosols troposphériques ont augmenté par suite d’émissions anthropiques accrues de particules et de leurs gaz précurseurs, engendrant ainsi un forçage radiatif. Si la plupart des aérosols se trouvent dans la basse troposphère (dans les premiers kilomètres au-dessus de la surface), l’effet radiatif de nombre d’entre eux est sensible à leur répartition verticale. Dans l’atmosphère, les aérosols subissent des transformations chimiques et physiques, notamment à l’intérieur des nuages, et sont éliminés en grande partie et assez rapidement par les précipitations (généralement en l’espace d’une semaine). En raison de la brièveté de leur séjour dans l’atmosphèreet de l’hétérogénéité de leurs sources, les aérosols ne sont pas répartis de façon homogène dans la troposphère, leur concentration atteignant un maximum à proximité des lieux d’émission. Le forçage radiatif dû aux aérosols est fonction non seulement de leur répartition dans l’espace, mais aussi de la taille, de la forme et de la composition chimique des particules qui les composent ainsi que de divers aspects (par exemple la formation des nuages) du cycle hydrologique. En raison de tous ces facteurs, il n’a pas été aisé d’obtenir des estimations précises d’un tel forçage, tant sur le plan des observations que d’un point de vue théorique.

Néanmoins, des progrès sensibles ont été réalisés en ce qui concerne la définition de l’effet direct d’une gamme plus vaste d’aérosols. Dans le deuxième Rapport d’évaluation, on s’était intéressé aux effets directs de trois sortes d’aérosols anthropiques seulement, à savoir les aérosols sulfatés, les aérosols résultant de la combustion de la biomasse et les particules de noir de carbone (ou de suie) provenant des combustibles fossiles. Les observations ont mis en lumière l’importance des matières organiques dans les aérosols carbonés provenant de la combustion des combustibles fossiles et de la biomasse. Depuis la parution du deuxième Rapport d’évaluation, la prise en compte des valeurs estimées de l’abondance des aérosols de carbone organique résultant de la combustion des combustibles fossiles a permis d’améliorer les prévisions relatives à l’épaisseur optique totale (et au forçage négatif correspondant) liée aux aérosols industriels. Les progrès enregistrés dans les observations et les modèles d’aérosols et de rayonnement ont permis de procéder à des estimations quantitatives de ces différents éléments ainsi qu’à une estimation de la part du forçage radiatif liée à la poussière minérale, comme il est indiqué à la figure TS 9. Le forçage radiatif direct est estimé à -0,4 Wm^-2 pour les aérosols sulfatés, à -0,2 Wm^-2 pour les aérosols résultant de la combustion de la biomasse, à -0,1 Wm^-2 pour les aérosols de carbone organique provenant des combustibles fossiles et à +0,2 Wm^-2 pour les aérosols de noir de carbone résultant de la combustion des combustibles fossiles. Les incertitudes restent cependant importantes. Cela tient au fait qu’il est difficile de déterminer la concentration et les caractéristiques radiatives des aérosols atmosphériques ainsi que la part des aérosols anthropiques, surtout en ce qui concerne les sources d’aérosols carbonés. Il en résulte des différences considérables de la charge (selon un facteur de deux à trois) et de la répartition verticale (dans un rapport de un à dix). Les aérosols anthropiques formés de poussières sont également mal quantifiés. Les observations par satellite, combinées aux calculs effectués à l’aide de modèles, permettent d’identifier la signature spatiale de l’effet radiatif total des aérosols dans un ciel clair; leur évaluation quantitative reste cependant incertaine.

Les estimations du forçage radiatif indirect imputable aux aérosols anthropiques restent problématiques, bien que les données d’observation semblent indiquer un forçage indirect négatif causé par les aérosols dans les nuages chauds. Il existe deux sortes de méthodes permettant d’évaluer l’effet indirect des aérosols: les méthodes empiriques et les méthodes mécanistes. On emploie les premières pour évaluer les effets des aérosols industriels, tandis qu’on recourt aux secondes pour évaluer les effets des aérosols sulfatés, des aérosols carbonés résultant de la combustion des combustibles fossiles et des aérosols dégagés par la combustion de la biomasse. Par ailleurs, des modèles d’effet indirect ont servi à déterminer les effets de la variation initiale de la taille et de la concentration des gouttelettes (premier effet indirect) ainsi que les effets de la variation ultérieure de la capacité de précipitation (deuxième effet indirect). Les résultats présentés à la figure TS 9 donnent un avis autorisé quant à l’intervalle correspondant à ce premier effet, qui est légèrement supérieur à l’intervalle indiqué dans le deuxième Rapport d’évaluation; la perturbation radiative liée au deuxième effet indirect est de même signe et pourrait avoir la même ampleur que celle associée au premier effet.

Si l’on sait maintenant que l’effet radiatif indirect des aérosols comprend également l’effet exercé sur les nuages de glace et les nuages mixtes, on ignore cependant l’ampleur de ce dernier, même s’il est probable que cet effet est positif. Il n’est pas encore possible de déterminer le nombre de noyaux glacigènes anthropiques. Les mécanismes de formation de la glace dans ces nuages n’est pas encore connu, sauf aux basses températures (au-dessous de -45 °C) où la nucléation s’effectue en principe de façon homogène.

C.4 Changements observés pour ce qui est d’autres agents de forçage anthropiques

Changements d’affectation des terres (albédo)

Les changements d’affectation des terres, dont le déboisement est le facteur principal, semblent avoir produit un forçage radiatif négatif de - 0,2 ± 0,2 Wm^-2 (figure TS 8). Selon les estimations, l’effet est particulièrement marqué aux latitudes élevées. Le déboisement y a en effet causé le remplacement des forêts enneigées à albédo relativement faible par des zones découvertes enneigées à plus fort albédo. La valeur estimée donnée ci-dessus est fondée sur des simulations où la végétation préindustrielle est remplacée par les modes actuels d’utilisation des sols. Toutefois, ce forçage n’est pas encore bien compris et a été beaucoup moins étudié que d’autres facteurs examinés dans le présent rapport.

Autres rapports dans cette collection