Petits cumulus vus d'avion au dessus de l'Afrique de l'ouest. La présence de ces nuages génère les longues traînées d'ombre observées ici. © Françoise GUICHARD / Laurent KERGOAT / CNRS Images

Improbable amplification du réchauffement climatique par la diminution des petits cumulus

Résultat scientifique Océan Atmosphère

Quelle est la réponse des nuages au changement climatique, et en particulier celle des petits cumulus, qui couvrent l’essentiel des océans tropicaux ? Alors que leur évolution peut considérablement amplifier ou atténuer le réchauffement, les sciences du climat se heurtent à cette question depuis des décennies.

Le couplage entre le mélange vertical de vapeur d’eau par la convection dans les premiers kilomètres de l’atmosphère et la couverture nuageuse à la base des petits cumulus serait responsable de l’incertitude des modèles. La campagne d’observation1  aéroportée EUREC4A2  avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes en jeu.

L’hypothèse qui prévalait, à savoir que le changement climatique est amplifié par la disparition des petits cumulus, est estimée désormais improbable. En effet, dans une étude publiée dans le journal Nature, quatre chercheuses d’un laboratoire CNRS-INSU (voir encadré), et deux chercheurs du MPI s’appuient sur les observations issues d’EUREC4A pour démontrer que les modèles utilisés surestimaient le couplage entre humidité et couverture nuageuse et sous-estimaient celui entre convection atmosphérique et petits cumulus.

Dans une autre étude publiée dans le journal PNAS, les mêmes chercheures démontrent que la validité de la représentation par les modèles de ce dernier couplage pourrait être évaluée à partir de l’évolution de la population de nuages observée au cours de la journée3 . Cette étude illustre comment une campagne d’observation spécifiquement conçue pour tester un processus critique dans l’atmosphère peut aider à réduire une source d’incertitude majeure des projections climatiques, et comment les observations des sites instrumentés peuvent ensuite être exploitées pour évaluer ces processus au quotidien.

  • 1Conçue et réalisée en 2020 par le laboratoire de météorologie dynamique (LMD) en collaboration avec l’Institut Max Planck de météorologie (MPI-M) à Hamburg.
  • 2Elucidating the role of cloud-circulation coupling in climate
  • 3Notamment la transition entre nuages de développement vertical plus ou moins développé

La campagne EUREC4A

La campagne EUREC4A s’est déroulée en Janvier et Février 2020 au-dessus de l’océan Atlantique au large de la Barbade, coordonnée conjointement par Sandrine Bony (chercheuse CNRS au LMD), Bjorn Stevens (MPI Hamburg) et David Farrell (CIMH Barbados). Elle a impliqué de très nombreux moyens d’observation (4 avions de recherche, 4 navires de recherche plus de nombreuses plateformes d’observation au sol, ou autonomes dans l’atmosphère ou l’océan), et de très nombreux laboratoire de recherche français et étrangers. Deux avions de recherche étaient plus particulièrement au cœur de la stratégie expérimentale imaginée pour tester le mécanisme de couplage entre convection, humidité et petits cumulus : l’ATR-42 français opéré par SAFIRE (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement, une infrastructure nationale de recherche Météo-France/CNRS/Cnes), qui volait dans les basses couches de l’atmosphère, et le HALO (High altitude and long range research aircraft) allemand opéré par le DLR. Ces études reposent sur l’analyse de très nombreuses observations EUREC4A, notamment les mesures lidar/radar de couverture nuageuse à la base des nuages réalisées depuis l’ATR et les mesures de vitesse verticale à mésoéchelle réalisées à l’aide de dropsondes depuis HALO, et sur l’analyse des données de l’Observatoire de Barbados, qui scrute les nuages depuis dix ans à l’aide d’une grande variété d’instruments.

Laboratoire CNRS-INSU impliqué

Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) / ECCETERRA

Tutelles : CNRS / ENS-PSL / Ecole Polytechnique / Sorbonne Université 

Contact

Sandrine Bony
Directrice de recherche au LMD, PI du projet ERC Advanced Grant EUREC4A et co-coordinatrice de la campagne EUREC4A.

Pour en savoir plus

Vogel R, A L Albright, J Vial, G George, B Stevens and S Bony, 2022: Strong cloud–circulation coupling explains weak trade cumulus feedback. Nature. 

Vial J, A L Albright, R Vogel. I Musat and S Bony, 2023: Cloud transitions across the daily cycle illuminates model responses to trade cumuli to warming. Proc. Natl. Acad. Sci, 120 (8), e2209805120.