Les phénomènes naturels sont moins souvent produits par la nature et plus souvent produits par l'homme.

Si on devait opter pour une seule complication, un seul danger, comme pointe du suppositoire à inoculer au monde, il ne pouvait s'agir que du réchauffement climatique.

L'idée de l'homme en tant que mammifère dominant sur la planète et dont tout le comportement tend à être dominé par son propre désir de domination me captiva. Elle semblait expliquer presque tout, et je l'ai appliquée à tout.

La crise écologique à laquelle nous sommes confrontés est si évidente que cela devient évident – pour certains, étrangement ou effroyablement clair – de relier les points et de voir que tout est interconnecté. Telle est la pensée écologique. Et plus nous y réfléchissons, plus notre monde s'ouvre à nous. 

Les neuf processus du système Terre qui garantissent l'évolution des sociétés humaines au sein d'un espace de fonctionnement sécurisé sont les suivants :

1. le changement climatique ;

2. l'érosion de la biodiversité terrestre et marine ;

3. l'altération des cycles biogéochimiques (notamment ceux de l'azote et du phosphore, indispensables à la vie);

4. la perturbation des cycles de l'eau douce mondiale ;

5. le changement d'affectation des sols;

6. l'introduction d'entités nouvelles dans l'environnement (pollution chimique aux métaux lourds, pesticides, déchets toxiques, radioactifs, plastique);

7. l'acidification des océans ;

8. la charge atmosphérique en aérosols ;

9. l'affaiblissement de la couche d'ozone stratosphérique. [...]

Aujourd'hui, ce sont six limites que nous avons transgressées ( climat, biodiversité, cycles de l'azote et du phosphore, cycles de l'eau, changement d'affectation des sols, introduction d'entités nouvelles). Et les trois dernières sont assez perturbées... 

Voici venu le temps où les catastrophes humaines s'ajoutent aux catastrophes naturelles pour abolir tout horizon. Et la première conséquence de ce redoublement catastrophique est que sous prétexte d'en circonscrire les dégâts, réels et symboliques, on s'empêche de regarder au-delà et de voir vers quel gouffre nous avançons de plus en plus sûrement.(...)

Trop d'objets, trop d'images, trop de signes se neutralisant en une masse d'insignifiance, qui n'a cessé d'envahir le paysage pour y opérer une constante censure par l'excès.

Le fait est qu'il n'aura pas fallu longtemps pour que ce "trop de réalité" se transforme en un "trop de déchets". Déchets nucléaires, déchets chimiques, déchets organiques, déchets industriels en tous genres, mais aussi déchets de croyances, de lois, d'idées dérivant comme autant de carcasses et de carapaces vides dans le flux du périssable. Car s'il est une caractéristique du siècle commençant, c'est bien ce jetable qu'on ne sait plus ni où ni comment jeter et encore moins penser.

De là, un enlaidissement du monde qui progresse sans que l'on y prenne garde, puisque c'est désormais en-deçà des nuisances spectaculaires, que, d'un continent à l'autre, l'espace est brutalisé, les formes déformées, les sons malmenés jusqu'à modifier insidieusement nos paysages intérieurs.

Ils savent, ils entendent, mais au fond, ils n'y croient pas. C'est là, je crois, qu'il faut aller chercher l'origine profonde du climato-scepticisme. Ce n'est pas un scepticisme qui porte sur la solidité des connaissances mais un scepticisme sur la position dans l'existence. S'ils doutent ou s'ils dénient, c'est parce qu'ils prennent ceux qui crient à temps et à contre temps qu'il faut changer totalement et radicalement de mode de vie pour des zozos dans plus de crédit que Philippus le Prophète qui effraie Tintin dans l'Etoile Mystérieuse avec son gong et son drap blanc. "Le changement de vie total et radical", mais ils l'ont déjà accompli, justement, en devenant résolument modernes ! Si la modernité n'était pas si profondément religieuse, l'appel à s'ajuster à la Terre serait facilement entendu. Mais comme elle a hérité de l'Apocalypse simplement décalée d'un cran dans le futur, elle ne suscite qu'un haussement d'épaules ou qu'une réponse indignée. "Comment pouvez-vous venir nous prêcher encore une fois l'Apocalypse. Où est-il écrit dans les Livres qu'il y aura une apocalypse après la première ? La modernité est ce qu'on nous a promis, ce que nous avons conquis, parfois par la violence, et vous prétendez nous l'arracher ? Nous dire que nous nous sommes trompés sur le sens de la promesse ? Que la Terre promise de la modernité devrait rester promise ! C'est insensé".

Et en effet, il n'est écrit nulle part que l'Apocalypse puisse être suivie d'une autre. D'où cette certitude indéracinable, ce calme total, cette froideur de marbre, de ceux qui lisent pourtant tous les jours l'annonce de catastrophes diverses. Il semble qu'ils aient droit à cett terre qu'on leur a en effet promise, mais cette terre n'a rien de terrestre, puisque ce qui est nié, justement, c'est qu'elle ait une histoire, une historicité, une rétroaction, des capacités, bref, des puissances d'agir. Tout tremble, mais pas eux, pas le sol sur lequel ils ont les pieds posés. Le cadre où se déroule leur histoire est forcément stable. La fin du monde n'est qu'une idée.

L'origine quantique de l'effet de serre

En 1896, le physicien suédois Svante Arrhenius a découvert que le dioxyde de carbone (CO₂) piège la chaleur dans l'atmosphère terrestre, un phénomène maintenant appelé l'effet de serre. Depuis, des modèles climatiques de plus en plus sophistiqués ont confirmé que chaque doublement de la concentration de CO₂ dans l'atmosphère entraîne une augmentation de la température de la Terre de 2 à 5 degrés Celsius. Cependant, la raison physique pour laquelle le CO₂ se comporte ainsi est restée un mystère jusqu'à récemment.En 2022, des physiciens ont résolu une dispute sur l'origine de la "mise à l'échelle logarithmique" de l'effet de serre. Puis, au printemps 2024, une équipe dirigée par Robin Wordsworth de l'Université Harvard a découvert pourquoi la molécule de CO₂ est si efficace pour piéger la chaleur. Ils ont identifié une particularité de la structure quantique de la molécule qui explique pourquoi elle est un gaz à effet de serre si puissant.

Découvertes anciennes et récentes

Joseph Fourier,  mathématicien et physicien français, a montré il y a 200 ans que l'atmosphère de la Terre isole la planète du froid spatial. Ensuite, Eunice Foote et John Tyndall ont montré que le CO₂ absorbe bien le rayonnement infrarouge. Arrhenius a utilisé ces découvertes pour conclure que l'ajout de CO₂ réchaufferait la surface de la planète.Cependant, le physicien suédois Knut Ångström a contesté cette théorie en affirmant que le CO₂ n'absorbe qu'une longueur d'onde spécifique de 15 microns et que la quantité de CO₂ dans l'atmosphère était déjà suffisante pour piéger toute cette lumière. Ce qu'il lui a échappé, c'est que le CO₂ peut également absorber des longueurs d'onde légèrement plus courtes ou plus longues, bien que moins efficacement. Lorsque la concentration de CO₂ double, la lumière infrarouge a plus de molécules à traverser avant de s'échapper, ce qui ralentit le flux de chaleur.

Explication quantique

L'équipe de Wordsworth a utilisé la mécanique quantique pour expliquer pourquoi le CO₂ est si efficace pour piéger la chaleur. Les molécules de CO₂ peuvent absorber des photons lorsque ceux-ci ont exactement la bonne quantité d'énergie pour faire passer la molécule à un état quantique différent. Le CO₂ a un état de base où ses trois atomes forment une ligne, et des états excités où les atomes oscillent. Un photon de lumière de 15 microns contient l'énergie exacte nécessaire pour faire tourbillonner l'atome de carbone autour du point central dans une sorte de mouvement de hula-hoop.  Les climatologues ont longtemps imputé l'effet de serre à cet état de hula-hoop, mais, comme l'avait prévu Ångström, l'effet nécessite une quantité d'énergie trop précise, a constaté Wordsworth et son équipe. L'état de hula-hoop ne peut pas expliquer le déclin relativement lent du taux d'absorption des photons au-delà de 15 microns, et ne peut donc pas expliquer à lui seul le changement climatique.

La clé est un autre type de mouvement où les atomes d'oxygène oscillent vers et loin du centre de carbone, comme un ressort. Ce mouvement a une énergie proche du double de celle du mouvement de "hula-hoop", permettant aux deux états de se mélanger. Ce phénomène, appelé résonance de Fermi, explique pourquoi le CO₂ est si efficace pour piéger la chaleur.

Conclusion

Ces découvertes montrent que le changement climatique est directement lié aux principes de la mécanique quantique, renforçant ainsi les arguments en faveur de la réalité du réchauffement climatique. La concentration de CO₂ dans l'atmosphère a atteint un niveau record de 419,3 parties par million en 2023, entraînant une augmentation estimée de 1 degré Celsius de la température globale jusqu'à présent. 







 

La nature est chaotique. Les mathématiques aident.

La nature est complexe, imprévisible, parfois même chaotique . Chaque écosystème est un monde à part entière, un réseau d'interactions au sein des espèces et entre elles et leurs environnements. Les récifs coralliens regorgent de milliers d'espèces interdépendantes – des poissons et des palourdes aux algues et aux tortues – tandis que les forêts tempérées regorgent de pics, d'arbres et de champignons, et que le sol lui-même recèle un autre monde. Chaque forme de vie ou interaction au sein d'un écosystème est soumise à des règles et des contraintes. Les espèces sont imbriquées les unes dans les autres, et les écosystèmes le sont également, créant ainsi un réseau écologique mondial hautement dynamique et hyperconnecté.

Souvent, une perturbation de l'un de ces éléments peut avoir des effets en cascade. Des changements apparemment mineurs – concernant les nutriments, la météo ou une maladie – ou l'arrivée d'une nouvelle espèce peuvent se propager progressivement dans un écosystème. Ajoutez à cela les changements importants causés par l'homme, comme la déforestation, la pollution, les incendies de forêt et la sécheresse, et vous obtenez un paysage en constante évolution. La nature peut être si imprévisible qu'elle peut être difficile à comprendre, et encore moins à étudier. 

Dans certains cas, pour comprendre ces systèmes, il faut les simplifier – et c'est là que les mathématiques entrent en jeu. Les scientifiques utilisent des équations et des modèles pour distiller le chaos de la nature et deviner les règles fondamentales qui régissent les interactions et les espèces qui la composent. 

Ces modèles sont, par nature, des simplifications du monde réel ; ils ne rendent pas compte de toutes les nuances d'un écosystème réel. Néanmoins, ils constituent des outils importants que nous pouvons utiliser pour améliorer notre compréhension des systèmes naturels et contribuer à leur santé.

Quoi de neuf et d'intéressant

Un groupe de physiciens et de biologistes marins a décomposé les coraux en formes géométriques afin de décrire comment la croissance des polypes individuels forme collectivement des structures complexes. Ils ont imaginé chaque corail comme une forme conique s'étendant à partir d'une base à six arêtes, qu'ils ont appelée " hexacône ". Ils ont ensuite identifié des règles mathématiques simples pour créer un " modèle universel " capable d'expliquer pourquoi certains coraux se ramifient, d'autres se développent en dômes et d'autres encore en colonnes étroites. De tels modèles pourraient contribuer à préserver la vie des coraux face aux rapides changements climatiques qui modifient leur environnement.

 Certains scientifiques prédisent que de nombreux écosystèmes sont proches d'un " point de basculement " qui, s'il est atteint suite à des perturbations telles que la déforestation, les incendies de forêt ou le changement climatique, pourrait les faire basculer dans de nouveaux états d'où ils ne pourraient plus revenir. Mais la modélisation des écosystèmes et de leurs points de basculement est extrêmement complexe et nécessite d'innombrables calculs. En 2022, un groupe d'écologistes a remplacé des milliers d'équations par une seule pour expliquer à quel point les écosystèmes sont proches de l'effondrement. " Avec une seule équation, nous savons tout ", a déclaré Jianxi Gao, spécialiste des réseaux à l'Institut polytechnique Rensselaer. " Avant, on avait une intuition. Maintenant, on a un chiffre. "

 Bien qu'elles ne représentent que 3 % de la superficie terrestre, les tourbières, formées de végétation morte qui s'accumule pendant des centaines, voire des milliers d'années, stockent deux fois plus de carbone que tous les arbres de la planète. Cependant, prédire leur forme et leur taille souterraines – et donc la quantité de carbone qu'elles stockent – ​​s'est avéré difficile. Les chercheurs ont donc développé une équation simple pour calculer leur forme tridimensionnelle . Cette nouvelle équation permet d'estimer la profondeur d'une tourbière avec une précision surprenante grâce à deux mesures satellitaires : la forme de ses limites et sa hauteur relative. " C'est absolument incroyable d'avoir une forêt aussi complexe, impénétrable, difficile d'accès et décrite par une équation simple ", a déclaré Charles Harvey, ingénieur environnemental au Massachusetts Institute of Technology, qui a dirigé l'étude. " Je n'aurais pas imaginé que cela fonctionnerait aussi bien. "



 

Le paradoxe du changement climatique

Le climat de la Terre est chaotique et instable. Le changement climatique est simple et prévisible. Comment les deux peuvent-ils être vrais ?  

L'atmosphère terrestre n'est constituée que de molécules en liberté. Laissées à elles-mêmes, elles dériveraient et entreraient en collision, pour finalement former un mélange dynamique, mais stable et globalement immuable.

Les rayons du soleil compliquent les choses. L'énergie pénètre dans le système terrestre selon des cycles quotidiens, la majeure partie allant vers la moitié de la planète orientée vers le soleil (et connaissant l'été). Les molécules de cette moitié acquièrent plus d'énergie que les autres, ce qui provoque un tourbillonnement constant de l'atmosphère mondiale. Selon la saison et le lieu, les molécules de notre atmosphère peuvent traverser des terres chaudes, puis des mers froides. Elles peuvent rencontrer une chaîne de montagnes qui les force à atteindre des altitudes élevées, où la pression atmosphérique est basse et où l'eau se condense. Elles peuvent alors participer à des phénomènes à grande échelle, tels que les courants, les rivières atmosphériques, les courants-jets turbulents et les fronts continentaux.

Ces phénomènes sont erratiques. Ils interagissent à toutes les échelles et se manifestent par des conditions météorologiques changeantes, des journées ensoleillées aux blizzards violents, en passant par des événements anormaux – ouragans, vortex polaires, tempêtes de grêle et tornades – qui se produisent avec une intensité croissante. Toute idée de stabilité est illusoire ; aucune molécule ne vit de manière isolée.

Le résultat, issu d'apports apparemment simples de molécules et d'énergie, est un chaos émergent et incalculable. Une molécule, dans la pièce où vous êtes assis, s'agite à l'aveuglette et entre en collision avec ses voisines immédiates. Zoom arrière – d'un pâté de maisons à une ville, d'un champ à un paysage, d'une région à un continent – ​​et des motifs apparaissent et se mélangent. La complexité abonde et se multiplie. Rien dans l'atmosphère n'est indépendant du reste du tableau global.

Nous vivons au quotidien avec cette atmosphère imprévisible. Nous trimballons des parapluies fermés, actualisons nos applications météo et voyons nos projets de week-end s'effondrer. Anticiper les conditions météorologiques à plus d'une semaine ou deux est une entreprise irréaliste. La Terre est un système dynamique complexe, un entrelacement de pièces mobiles, dont la compréhension requiert chacune une branche scientifique différente. Malgré des connaissances avancées, des algorithmes sophistiqués et des instruments modernes, elle nous défie et nous échappe.

Pourtant, ce moteur du chaos est désormais sous notre influence. Il est incontestable que nous modifions la température de la Terre en ajoutant davantage de dioxyde de carbone à l'atmosphère. Nous savons précisément comment nous la modifions : si nous doublons la proportion de dioxyde de carbone dans la fine couche qui recouvre la surface de la Terre, la planète se réchauffera globalement de 2 à 4 °C par rapport à aujourd'hui. Cette conclusion est restée pratiquement inchangée depuis 1896, lorsque le scientifique suédois Svante Arrhenius est arrivé à une estimation de 2 à 5 °C. (S'appuyant sur une représentation extraordinairement simplifiée de la Terre, il a commis plusieurs erreurs qui, au final, se sont compensées.) Certains détails peuvent demeurer incertains, un chaos indomptable, mais la conclusion fondamentale relève d'un consensus scientifique inébranlable : 97 % représente un degré rare de consensus sur presque tous les sujets. Nous en sommes presque aussi sûrs que des causes des maladies infectieuses, de la formation des étoiles ou de l'évolution de la vie par sélection naturelle.

Les deux choses sont vraies : le système climatique est extrêmement complexe, et nous sommes certains de son influence. Comment pouvons-nous être aussi confiants dans une projection à cent ans alors que nous ne pouvons prédire le temps avec une fiabilité à plus d'une semaine ?

" Comment est-il possible que les deux soient vrais ? " a demandé Nadir Jeevanjee, physicien de l'atmosphère au Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques de la NOAA, une institution de pointe pour les simulations de pointe de l'atmosphère. " Il y a une tension énorme qui se cache derrière toute cette discussion. "

Il s'avère que la complexité peut être un voile qui dissimule des vérités plus fondamentales. Un système extrêmement complexe peut donner lieu à des réponses simples. Il suffit de poser une question suffisamment simple.

La complexité augmente

En 1961, Edward Lorenz, météorologue au Massachusetts Institute of Technology, exécutait à plusieurs reprises sa simulation informatique de l'atmosphère lorsqu'une surprise le surprit. Ce qui semblait être des différences infimes dans les états initiaux de la simulation explosa, jusqu'à ce que les résultats météorologiques des différentes simulations ne se ressemblent plus du tout. Au cours des années suivantes, il formula ce qui allait devenir une vérité d'évangile dans la communauté des modélisateurs de la Terre : quelles que soient les avancées des prévisions météorologiques, leur valeur est limitée au-delà de deux semaines.

" Il faut obtenir les bonnes conditions initiales, puis il faut que votre modèle soit correct pour les propager dans le temps, et très vite, vous vous retrouvez dans le chaos ", a déclaré Isla Simpson, scientifique de l'atmosphère au Centre national de recherche atmosphérique.

Les prévisions météorologiques prennent un instantané de l'atmosphère actuelle et projettent son mouvement vers l'avenir, à travers l'univers théorique de toutes les prévisions possibles. Imaginez jeter un canard en caoutchouc dans une rivière tumultueuse. On peut avoir une idée de sa destination, mais il est de plus en plus difficile de prédire précisément où il se trouvera à mesure qu'il descend la rivière. Même avec des équations parfaites pour décrire le cours de la rivière, on n'obtiendrait jamais de réponse exacte. Les eaux turbulentes varient tellement qu'un léger décalage dans la position initiale du canard, ou une légère erreur dans notre connaissance des conditions initiales, entraînerait un résultat totalement différent. À mesure que le canard progresse en aval, le moindre écart se multiplie.

Il en va de même pour l'atmosphère terrestre. Même avec les technologies du XXIe siècle, aucun instantané ne peut parfaitement capturer la position et la trajectoire de toutes les molécules de gaz. Ces erreurs de départ – les fameux battements d'ailes d'un papillon, une métaphore issue des travaux de Lorenz – s'accentuent avec le temps, tout comme l'écart entre prédiction et réalité.

Mais la trajectoire d'une rivière n'est pas définie par la turbulence de son eau. Les méandres de la rivière sont déterminés par des phénomènes à plus grande échelle et à plus long terme : le déplacement des plaques tectoniques, l'érosion des berges par les racines des plantes, le volume d'eau circulant dans l'atmosphère et le paysage, et bien d'autres. Un météorologue s'attache à prédire où ira le canard ; un climatologue s'attache à prédire où ira la rivière.

" Nous ne demandons pas quel temps il fera le 7 juillet 2047 à San Francisco ", a déclaré l'un de ces climatologues, Daniel Swain au Département d'agriculture et de ressources naturelles de l'Université de Californie. " Nous décrivons l'enveloppe de ces variations, et non la voie précise que nous allons suivre. "

Autrement dit, impossible de savoir où le canard finira sa course. Mais d'ici, on voit clairement que le cours du fleuve est en train de changer. " On donne au système un coup de fouet si brutal et brutal – c'est précisément ce qui nous donne cette prévisibilité ", a ajouté Swain. " Deux à quatre degrés Celsius, c'est comme un quart à la moitié d'une période glaciaire, mais en sens inverse. "

La simplicité émerge

Syukuro Manabe connaissait déjà intimement les dangers des prévisions météorologiques lorsqu'en 1965, alors qu'il était scientifique au Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques, il fut chargé de construire un modèle mathématique du climat terrestre . Il avait suivi une formation de météorologue au Japon, mais au lieu d'établir des prévisions locales, sa nouvelle tâche consistait à esquisser l'univers des conditions météorologiques possibles, compte tenu du contenu et des interactions de l'atmosphère. Il ne suivait pas le canard, mais travaillait sur une simulation élémentaire du fleuve.

Des décennies d'indifférence avaient suivi le calcul initial d'Arrhenius sur le réchauffement dû au dioxyde de carbone. Plus d'un demi-siècle plus tard, Manabe pensait que son modèle pourrait apporter une certaine rigueur à la notion d'" effet de serre ". Il l'utilisa pour simuler l'atmosphère en un seul point de la Terre. Il partit d'un équilibre, avec la même quantité d'énergie entrant du Soleil et s'échappant vers l'espace.

La majeure partie du rayonnement solaire traverse l'atmosphère pour réchauffer la surface terrestre. Mais le retour de cette énergie – le rayonnement terrestre vers l'espace – prend la forme de lumière infrarouge. Cette lumière a des longueurs d'onde plus longues et, surtout, peut interagir avec certaines molécules de gaz . Ainsi, au lieu de s'échapper directement dans l'espace, elle est absorbée et libérée à plusieurs reprises au cours de sa remontée dans l'atmosphère.

Le modèle de Manabe contenait des informations sur les gaz de l'atmosphère, notamment leur teneur en eau et leur température d'équilibre, à différentes altitudes. Manabe a ensuite doublé la quantité de dioxyde de carbone dans son atmosphère artificielle. Le dioxyde de carbone, un gaz absorbant la lumière infrarouge, est appelé " gaz à effet de serre " en raison de son effet d'absorption de chaleur. Un plus grand nombre de molécules de dioxyde de carbone augmente les chances que cette lumière soit absorbée et libérée avant sa sortie dans l'espace, prolongeant ainsi sa présence dans notre atmosphère.

Au fil du temps, le système terrestre simulé par Manabe a trouvé un nouvel équilibre. La même quantité d'énergie solaire entrait et la même quantité s'échappait vers l'espace. Cependant, une plus grande quantité de lumière infrarouge restait présente dans l'atmosphère, circulant à chaque altitude et s'échangeant entre les molécules de gaz. La température à chaque altitude augmentait donc légèrement, jusqu'à la surface de la Terre.

Sa simulation n'était pas une prévision météorologique ambiguë et peu fiable. C'était l'effet de serre, aussi clair que l'air après une pluie d'été.

" La physique fondamentale est très bien établie ", a déclaré Joanna Haigh, physicien atmosphérique émérite à l'Imperial College de Londres. " Nous pouvons affirmer sans l'ombre d'un doute qu'une augmentation des gaz à effet de serre entraîne une hausse de la température de surface. "

Dans la simulation simple de Manabe, les complexités météorologiques n'avaient aucune incidence sur le résultat à long terme. L'état dans lequel ces complexités se déroulaient – ​​le cours du fleuve métaphorique – avait changé.

Le modèle a également révélé quelque chose de nouveau à Manabe : la vapeur d’eau est une composante beaucoup plus importante de l’atmosphère terrestre que le dioxyde de carbone (jusqu’à 4 % contre 0,04 %), et elle retient davantage de chaleur par molécule. Le modèle a clairement montré qu’une atmosphère plus chaude peut retenir davantage d’eau, ce qui double le réchauffement total et, par conséquent, attire encore plus de molécules d’eau dans l’air. Il s’agissait du premier et du plus significatif calcul d’une " boucle de rétroaction " climatique, c’est-à-dire d’un impact indirect supplémentaire du dioxyde de carbone sur la température.

Au cours des décennies qui ont suivi les travaux révolutionnaires de Manabe, de nombreuses études ont confirmé l'étonnante précision de sa prédiction. Son modèle se réalise actuellement à la surface de la Terre, échappant aux simulations pour entrer dans le champ de l'expérience humaine. Aujourd'hui, la température moyenne mondiale a augmenté d'au moins 1,2 °C par rapport aux niveaux préindustriels, selon l' Organisation météorologique mondiale — presque exactement autant que le modèle simple de Manabe l'avait prédit concernant la quantité de dioxyde de carbone rejetée dans l'atmosphère. Le dioxyde de carbone anthropique a modifié le cours du fleuve, l'enveloppe d'incertitudes qui limite nos conditions météorologiques chaotiques.

Le chaos persiste

Le modèle de Manabe a été confirmé par d'énormes quantités de données provenant de sources diverses. Mais il était loin d'être complet. Les variations de température modifient considérablement la Terre, de la réflectivité de la banquise à la stabilité du pergélisol. Les océans sont un véritable tourbillon, profondément imbriqués dans le climat et la météo. Nous avons depuis commencé à comprendre comment ces forces en aval, souvent chaotiques, peuvent façonner le fleuve. À mesure que les scientifiques les décryptent, une boucle de rétroaction particulière domine désormais les débats.

" Les nuages ​​sont certainement la plus grande source d’incertitude actuelle ", a déclaré Kerry Emanuel, scientifique atmosphérique émérite au Massachusetts Institute of Technology. " Nous volons presque à l'aveugle sur les nuages. " Ces marécages familiers et turbulents de gouttelettes tourbillonnantes continuent de perturber les scientifiques. La vapeur d'eau est un gaz à effet de serre, et les gouttelettes liquides et la glace des nuages ​​peuvent également piéger la chaleur. Mais en même temps, elles renvoient une partie de la lumière ultraviolette et visible du soleil vers l'espace. Les gouttelettes des nuages ​​se forment autour des particules d'aérosols naturelles et artificielles présentes dans l'air, selon des lois de physique microscopique encore mal comprises.

" Nous sommes assez sûrs d'avoir une bonne idée de ce qu'est la ligne de base ", a déclaré Robin Wordswort, climatologue à l'Université Harvard. " La question est : les nuages ​​vont-ils aggraver la situation, légèrement ou fortement ? "

Les nuages ​​sont la revanche du chaos. Depuis les travaux de Manabe, l' incertitude des modèles climatiques due aux nuages ​​n'a guère diminué et reste lourde de conséquences. " Les nuages ​​feront toute la différence entre un changement climatique plus ou moins tolérable pour l'humanité et une catastrophe pour elle ", a déclaré Timothy Palmer, physicien du climat à l'Université d'Oxford.

Le chaos complique également la situation d'autres manières. La " mémoire " de l'atmosphère de son état initial (c'est-à-dire actuel) n'est qu'une question de semaines. Après cela, les conditions actuelles cessent d'avoir de l'importance, ce qui explique la limite stricte des prévisions météorologiques. Mais à mesure que les modèles se sont améliorés et incluent davantage de boucles de rétroaction, les chercheurs ont commencé à intégrer les " mémoires " plus longues d'autres composantes du système climatique. La couche supérieure de l'océan met quelques années à " oublier " ses conditions initiales ; les profondeurs océaniques mettent des siècles. Les calottes glaciaires peuvent " se souvenir " pendant des millénaires. En 2100, l'état de ces systèmes dépendra étroitement de leur état actuel et déterminera en partie le climat mondial à cette époque de plus en plus proche. Nous savons que la planète continuera de se réchauffer, mais l'ampleur exacte de ce réchauffement dépendra de ces facteurs subtils que les scientifiques tentent encore de comprendre.

Subtil, mais conséquent. Plusieurs mesures distinctes ont récemment suggéré que davantage d'énergie entre dans le système terrestre qu'elle n'en sort – plus que ce que prédisaient nos meilleurs modèles de changement climatique. " C'est très inquiétant. Nous devons absolument comprendre précisément pourquoi cela s'est produit ", a déclaré Emanuel. La réponse pourrait être les nuages, les aérosols, ou peut-être un cycle océanique inconnu qui se dissipera dans dix ans et nous ramènera sur la trajectoire prévue. Mais il manque clairement quelque chose d'important à notre vision du système.

La question simple — Que se passe-t-il lorsque l'on double la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ? — a en effet donné lieu à une réponse relativement simple : la Terre se réchauffera de quelques degrés. À partir de ce point de départ, nous pouvons désormais nous poser, voire apporter des réponses, à des questions toujours plus précises sur la frontière entre la météo et le climat. Les réponses à ces questions concernent moins l'avenir du climat que la manière dont nous allons y faire face.

" Si vous construisez un pont en Caroline du Nord, vous devez savoir quelles seront les précipitations maximales en 2100 ", a déclaré R. Saravanan(ouvre un nouvel onglet), spécialiste de l'atmosphère à l'Université Texas A&M. " La température moyenne mondiale n'est pas très utile à cet égard. "

Tant de sophistication a déjà été ajoutée aux modèles simples d'Arrhenius, Lorenz et Manabe. Jour après jour, nous retraçons le cours de notre climat et tous ses futurs possibles. Nous étudions les boucles et mettons à jour notre carte, espérant qu'elle nous aidera à naviguer dans ce torrent. Et nous le faisons du point de vue du canard, essayant de deviner où nous serons dans 100 ans, alors que nous pouvons difficilement prédire où nous serons demain.