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Les nuages bas marins tropicaux jouent un rôle crucial dans la régulation du climat de la Terre. Cependant, la question de savoir s’ils atténuent ou exacerbent le réchauffement climatique est longtemps restée un mystère. Des chercheurs de l’École d’ingénierie de l’Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) ont mis au point une méthode qui améliore considérablement la précision des prévisions climatiques. Cela a conduit à une découverte majeure : la rétroaction des nuages tropicaux a peut-être amplifié l’effet de serre de 71 % de plus que ce que les scientifiques savaient auparavant.
Les effets des nuages bas tropicaux sont difficiles à étudier car ils sont influencés par divers facteurs. Les facteurs de contrôle des nuages bas couramment utilisés ont souvent du mal à séparer l’influence des températures locales de surface de la mer (TSM) de celle des températures dans la troposphère libre, la couche la plus basse de l’atmosphère terrestre, ce qui crée de l’incertitude dans les projections.
À la complexité s’ajoutent les différences substantielles dans la dynamique des nuages entre les deux principales régions de stratocumulus sur Terre, à savoir le Pacifique tropical et l’Atlantique, sur la base des observations.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Su Hui, professeur titulaire au Département de génie civil et environnemental et professeur mondial STEM à HKUST, a mis au point une nouvelle méthode pour démêler la matrice. Les résultats ont été récemment publiés dans Nature Communications, dans un article intitulé « Multi-Objective Observational Constraint of Tropical Atlantic and Pacific Low-Cloud Variability Narrows Uncertainty in Cloud Feedback ».
Pour surmonter les limites de la littérature existante, l’équipe de recherche a évalué la performance de 28 modèles climatiques de pointe. Au lieu d’attribuer des pondérations arbitraires au Pacifique et à l’Atlantique, ils ont développé une approche d’optimisation au sens de Pareto pour mener cette évaluation. Cela a été réalisé en réduisant les modèles qui fonctionnent mal dans les deux régions tout en conservant ceux qui sont optimaux au sens de Pareto. « Notre nouvelle approche d’optimisation de Pareto fournit un cadre plus robuste et universellement applicable pour évaluer les modèles par rapport à de multiples contraintes d’observation », a déclaré le professeur Su, auteur correspondant de cette étude.
Par la suite, l’équipe a combiné cette approche avec des méthodes bayésiennes pour dériver des contraintes a priori pour la rétroaction des nuages tropicaux à ondes courtes (SWCF). « Par rapport aux études précédentes qui utilisaient également des observations pour limiter la rétroaction des nuages bas marins, une différence significative dans notre travail est le choix des facteurs de contrôle des nuages », a précisé le professeur Su.
Après avoir comparé les résultats du modèle aux observations satellitaires, ils ont réussi à identifier deux facteurs critiques de contrôle des nuages qui permettent de saisir efficacement les effets des modèles de réchauffement de la SST : la SST locale et la température de la basse troposphère à environ 3 km d’altitude.
Les résultats ont révélé une augmentation de 71 % du SWCF par rapport aux seules projections du modèle. Le professeur Wu Mengxi, premier auteur de ces travaux et professeur adjoint de recherche au Département de génie civil et environnemental, a expliqué que les résultats signifiaient que le climat de la Terre pouvait être beaucoup plus sensible à l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone que de nombreux modèles ne l’avaient estimé auparavant.
« Bien que les nuages bas tropicaux puissent avoir un effet de refroidissement, notre étude exclut la possibilité que l’effet de refroidissement puisse devenir plus fort avec le réchauffement de surface causé par l’augmentation des gaz à effet de serre », a-t-il déclaré.
« Les résultats permettent non seulement de réduire l’incertitude dans l’une des plus grandes inconnues de la science du climat, mais aussi de prédire plus précisément l’ampleur du réchauffement auquel nous pourrions nous attendre. Cela nous permet de mieux nous préparer aux défis du changement climatique », a ajouté le professeur Wu.
