Raffinons le modèle standard de la physique du changement climatique !
Le climat de notre planète résulte de l’équilibre entre l’énergie que lui apporte le soleil et celle que nous rendons à l’espace sous forme de rayonnement. La traduction de cette conservation de l’énergie à la surface de la Terre repose sur une théorie solide qui aura valu à S. Manabe son prix Nobel de physique en 2021. La théorie de l’équilibre radiatif-convectif permet en effet de comprendre comment la température globale de la surface va évoluer sous l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre. En revanche, des théories supplémentaires sont nécessaires pour expliquer les mécanismes par lesquels les redistributions d’énergie s’opèrent au sein du système Terre et de l’atmosphère en particulier.
La convection profonde atmosphérique joue un rôle fondamental dans le transport de l’énergie depuis la surface vers les hautes couches de l’atmosphère, puis son rayonnement vers l’espace...et c’est aussi dans notre compréhension incomplète/imparfaite de la convection atmosphérique qui limite notre capacité à anticiper le climat futur ! C’est pourquoi l’étude de la convection atmosphérique a été identifiée comme une priorité de recherche, tant au niveau national qu’international (1).
Récemment des équipes françaises ont apporté de nouvelles perspectives sur la convection profonde atmosphérique. Une première étude révèle, à l’aide d’observations spatiales, des interactions inédites entre les nuages tropicaux et les circulations atmosphériques de petite et de grande échelle (2), jusque-là absentes de nos théories. Une seconde étude s’appuie sur des simulations idéalisées et une méthode de traitement d’image performante pour questionner l’équilibre radiatif-convectif (3). Cette analyse originale suggère que c’est à travers la modulation du nombre d’orages, et non leur intensité, que s’expriment les conservations d’énergie et de masse lors du réchauffement climatique.
Ces deux études illustrent le renouveau conceptuel qui caractérise une science en plein essor ! L'émergence simultanée de nouveaux outils de modélisation et d'observations alimentent ces réflexions. En particulier, il est prévu que la mission spatiale franco-japonaise C2OMODO (4) complète et affine ces développements et ces nouvelles théories en fournissant des observations à la fois des flux de masse convectifs et de l'environnement dynamique de ces systèmes. L'Institut national des sciences de l’Univers (INSU) est la tête d’une forte communauté scientifique à la pointe sur cette thématique, depuis l’étude de la microphysique nuageuse jusqu’à l’observation spatiale et in situ en passant par la modélisation explicite à fine échelle. La dernière prospective Océan-Atmosphère de l’INSU a d’ailleurs identifié la convection comme un défi majeur et prévoit aussi de se doter prochainement d'un Réseau thématique dédié à la convection profonde atmosphérique pour accompagner cette (r)évolution conceptuelle passionnante.
Notes
1Shaw, T.A., Stevens, B. The other climate crisis. Nature 639, 877–887 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08680-1
2Poujol, B., & Bony, S. (2024). Measuring clear-air vertical motions from space. AGU Advances, 5, e2024AV001267. https://doi.org/10.1029/2024AV001267
3 Bolot, M., Roca, R., Fiolleau, T. et al. No decrease of tropical convection in individual deep convective systems with global warming. npj Clim Atmos Sci9, 14 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01285-5
4Brogniez H., R. Roca, F. Auguste, JP Chaboureau, Z. Haddad, S.J. Munchak, X. Li, D. Bouniol, A. Dépée and T Fiolleau, Time-delayed tandem microwave observations of tropical deep convection : Overview of the C2OMODO mission. Front. Remote Sens., https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frsen.2022.854735/full