Théories climatiques pour les prévisions climatiques

Alors que les climats du passé restent encore très mal connus, bien que l’on réussisse à les évaluer au moyen de divers proxies ( par exemple les valeurs de températures moyennes relevées par les carottages dans les glaces anciennes), la prédiction des climats du futur, même proches dans le temps, reste aussi un défi extrêmement complexe à surmonter.

Certains n’ont cependant pas renoncé à prévoir les climats du futur et pour cela on doit distinguer deux écoles de chercheurs en compétition, voire en confrontation :

            1. Les chercheurs traditionnels qui privilégient les observations des paramètres physiques du climat.

            2. Les chercheurs modernistes qui privilégient les simulations climatiques sur ordinateur.

Aujourd’hui les deux écoles n’arrivent pas à trouver une convergence vers un modèle standard pour l’évolution climatique à venir.

 

Les prévisions climatiques par les « chercheurs modernistes »

L’horizon des travaux de ces chercheurs est généralement de l’ordre d’un siècle, soit jusqu’en 2100.

Ils mettent en œuvre des modèles climatiques numériques sur des ordinateurs à puissances de calcul considérable, cependant en raison de la faiblesse des connaissances de la physique climatique qui est extrêmement complexe, ils ont de grandes difficultés à produire des prévisions crédibles. En effet la complexité des phénomènes climatiques est telle que beaucoup de chercheurs assimilent l’ensemble des climats à un système chaotique … dont la caractéristique est de ne pas être modélisable, par définition !

Pourtant certains chercheurs s’y sont risqué et ont même publié des pronostics pour le siècle à venir.

Le GIEC/IPCC a fait une confiance totale (90%) aux résultats des travaux de modélisation numérique et a annoncé les principales prévisions suivantes pour le 21 ème siècle :

Hausse de la température moyenne de la planète :      - peut être +  6° degrès centigrade en 2100  -

Graphique GIEC/IPCC

Hausse du niveau des mers :          - peut être + 6 mètres en 2100 -

Graphique GIEC/IPCC

Beaucoup d’autres annonces du GIEC,extrêmement inquiétantes, sont associées à ces deux principaux phénomènes.

Toutes les catastrophes annoncées découlent de la variation, à la hausse, d’un seul paramètre : La température moyenne de l’atmosphère de la Terre.


Réfutation des conclusions des modèles retenus par GIEC/IPCC :

Tous ces modèles privilégient le rôle du gaz carbonique atmosphérique et montrent que parce que la concentration en CO2 croit ,la température moyenne du globe croitra en conséquence.

Cependant aujourd’hui encore, aucune preuve observationnelle de relation de causalité entre teneur en CO2 de l'atmosphère et température moyenne du globe, n’a été apportée pour conforter les résultats de ces modélisations.

Dans les années 90, un grand communiquant américain, AL Gore, montrait comme « preuve » de la validité des modèles la courbe suivante :

Malheureusement pour lui et pour ceux qui avaient cru au sérieux des résultats des modèles numériques, des observations précises sur la relation causale entre la variation de température et la variation de gaz carbonique ont clairement établi que au cours des 400000 dernières années les élévations de température ont précédé l’élévation de la teneur en CO2 de l’atmosphère. L’élévation de la teneur en CO2 de l’atmosphère est une conséquence d’une élévation de température et non l’inverse ! Ces travaux publiés en 2002 montrent qu’il y a un décalage d’environ 800 ans entre les deux variations.

Nicolas Caillon,1,2*Jeffrey P. Severinghaus,2Jean Jouzel,1 Jean-Marc Barnola,3Jiancheng Kang,4Volodya Y. Lipenkov 51* Institut Pierre Simon Laplace/Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, Commissariat a l'Energie Atomique/CNRS, L'Orme des Merisiers, CEASaclay, 91191, Gif sur Yvette, France.2* Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, La Jolla, CA 92093-0244, USA.3* Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement,CNRS, BP96, 38402, Saint Martin d'Heres, France.4* Polar Research Institute of China, Pudong, Shanghai,200129, People's Republic of China.5* Arctic and Antarctic Research Institute, Beringa Street 38, 199397 St. Petersburg, Russia

De toutes façons les variations de température moyenne de la Terre au cours des 400 000 dernières années ont été causées par la variation des paramètres ( de Milankovich) de l'orbite de la Terre autour du Soleil. Ceci est un fait clairement établi par les observations et définitivement admis par la communauté scientifique en 1970. Ce sont bien les paramètres de l'obite qui en variant ont changé la température moyenne, de la Terre la variation du CO2 n'y est pour rien, ce n'est qu'une conséquense. 

Miser sur le CO2 pour orienter les résultats des modèles est donc certainement risqué.

Plusieurs chercheurs ont souhaité voir clair dans le fonctionnement des modèles basés sur la variation du CO2, voici deux tests :

Test du Dr.Richard Lindzen qui a comparé des mesures réelles réalisées ces dernières années par le satellite ERBE avec les prévisions issues de 8 modèles auxquels GIEC/IPCC se réfère.

Chaque graphique reprend sur l'axe horizontal la variation annuelle de la température de la surface des mers et l'axe vertical reprend la variation de l'énergie solaire renvoyée dans l'espace par les couches supérieures de l'atmosphère.

La pente des droites des graphiques doit être positive (de bas à gauche vers haut à droite) pour montrer que plus les mers sont chaudes plus la Terre rayonne de l'énergie dans l'espace. C'est ce que montre le satellite ERBE, c'est ce que ne montrent pas les modèles mathématiques.

Cette discordance totale des résultats des modèles vis-à-vis de l'observation du réel est très grave, car elle montre combien les modèles sont faux...

Test de Koutsoyiannis et al. (2008) : Ces chercheurs ont testé trois modèles AR4 retenus par le GIEC/IPCC en leur faisant pronostiquer les …températures du siècle dernier ! Le test montre que ces modèles fournissent des résultats qui n’ont rien à voir avec les températures réelles ! Les trois modèles numériques sont faux.

Valeurs des variations de température du globe fournie par 3 modèles du GIEC/IPCC, pour le siècle écoulé, comparé aux relevés observationnels de température. La discordance est évidente.Source : Koutsoyiannis et al. (2008)

Le désaccord entre les prédictions des ces modèles et la réalité observée n'est pas surprenante car la physique du rôle des gaz a effet de serre dit clairement l'impact possible du CO2 sur les variations de température de l'atmosphère: Le logiciel MODTRAN de l'Université de Chicago permet de calculer la courbe suivante:


 

 

 

 

 

 

 

 

Apport thermique de la teneur de l'atmosphère en CO2 en fonction de la concentration. Effets cumulés de ces concentrations sur le réchauffement par effet de serre.source: David Archibald

La physique des gaz dit que l'effet du CO2  pour l'échauffement de l'atmosphère suit une loi logaritmique, ce qui a pour conséquense que l'augmentation de la teneur en CO2 a un effet trés rapidement décroissant sur l'échauffement du à l'effet de serre. Les premiers 20 ppm ont une part importante, mais les 260 autres ppm ont une influence moindre que ces 20 ppm ! Le CO2 préindustriel contribue pour 2,7 °C à l'effet de serre total. Le CO2 anthropogénique actuellement ne peut contribuer  théoriquement que pour environ 0,1°C par 100ppm, ce qui n'est pas pratiquement discernable et en tout cas sans effet sensible sur l'atmosphère terrestre. Si Le CO2 grimpe à 1000ppm dans l'atmosphère l'accroissement de température prévisible serait de +0,4°C... que l'on peut comparer aux +0,7°C constaté depuis 150 ans.

Pour toutes ces raisons les modèles numériques en vogue actuellement, centrés sur le CO2, ne peuvent pas rendre compte de l'évolution future de la température moyenne de la Terre.

Conclusion : Ce que l’on pouvait craindre semble bien se confirmer : Les modèles numériques ne sont pas encore aujourd’hui en mesure de fournir des prévisions climatiques suffisamment sérieuses et fiables.

 

Les prévisions climatiques par les « chercheurs traditionnels »

Plusieurs pistes sont explorées par ces chercheurs. Nous présentons ici la piste ou théorie qui semble la plus solide aujourd’hui : Le rôle fondamental  de l'activité du Soleil sur les variations climatiques décennales et séculaires.

Les cycles solaires de 11 ans:

Observation primordiale : Les périodes chaudes et froides semblent bien suivre les variations de l’activité magnétique du Soleil et notamment lorsque l’on se réfère aux variations du nombre des taches solaires qui évoluent selon des cycles répétitifs d'environ 11 ans.

La courbe en noir décrit la moyenne lissée du nombre des taches solaires. On retrouve aux minima les périodes froides du petit âge glaciaire (minimum de Mauder) et la période napoléonienne (minimum de Dalton) ainsi que les températures plus élevées récentes (maximum moderne actuel)

Si la Soleil a l’influence qu’on voudrait lui prêter, ce ne peut pas être du aux variations du rayonnement solaire  ( irradiance ou constante solaire ) reçu par la Terre. Ces variations se produisent, mais sont beaucoup trop faibles pour avoir l’effet constaté.

Rôle des vents solaires:

L'activité magnétique du Soleil se traduit par une émission variable en intensité des vents solaires rapides. Ces vents porteurs de champ magnétique se heurtent et englobent la magnétosphère terrestre . Ce champ magnétique supplémentaire, d'origine solaire, fonctionne un peu comme un bouclier magnétique  variable vis a vis des rayonements cosmiques provenant de la Galaxie, comme le montre l'animation ci dessous.

La magnétosphère qui protège la Terre d'une partie des rayonnements cosmiques est déformée par le champ magnétisque des vents provenant de  l'activité variable  du Soleil. Ce déséquilibre magnétique entraine des fluctuation liée de l'ionisation par les rayons cosmiques des molécules de la basse atmosphère. source animation: Dr. Nikolai Tsyganenko, USRA/NASA/GSFC

Remarque : Si le nombre de taches traduit bien l'activité magnétique du Soleil, en relation avec la position des planètes, les vents solaires associés à cette activité sont émis non pas par les taches elles même, mais par les trous coronaux au voisinage de pôles solaires. L'activité des trous coronaux varie sensiblement comme le nombre de taches solaires.

 

 

 

 

Activité magnétique des vents solaires au voisinage immédiat de la Terre en relation avec le nombre de taches solaires.Exemple de trou coronal géant.

 

 

 

 

 

 

Ces vents dits "vents solaires rapides" (600-800 km/s) sont chargés de magnétisme et englobent, 3 ou 4 jours après leur départ, la Terre qu'il protègent alors plus ou moins des rayonnements cosmiques.

Illustration de l'interaction du vent solaire avec le magnétosphère de la Terre.

Le rôle des rayons cosmiques sur la modulation de l'albédo de la Terre, conséquences sur la température:

Des chercheurs conduits par le Danois, Dr.Svensmark et Israelien N. Shaviv, ont montré que l’intensité des rayons cosmiques (provenant de toute notre Galaxie) est modulée sensiblement comme la variation de l’activité magnétique du Soleil, véhiculée vers la Terre par les vents solaires.

   

 

 

 

 

 

 

 

solaires photographiés par le satellite SOHO

Variation de l'intensité des rayons cosmiques en fonction de l'activité du Soleil traduite en nombre de taches.

Source : OBSPM LESIA Flux cosmique moniteurs à neutrons de Kerguelen, IPEV, bleu) et indice des taches de Bruxelles (ROB, noir)

Les travaux de H.Svensmark montrent que les rayonnements cosmiques peuvent,par leur variation d'intensité, moduler la quantité des nuages sur Terre. "Proceedings of the Royal Society A", 3 October Titre: "Experimental Evidence for the role of Ions in Particle Nucleation under Atmospheric Conditions". Auteurs: Henrik Svensmark, Jens Olaf Pepke Pedersen, Nigel Marsh, Martin Enghoff and Ulrik Uggerhoj.

 

Variation simultanée de la couverture nuageuse a basse altitude en fonction de l'intensité des rayons cosmiques parvenant au sol.( Source : Svensmark )

 

Constat de la relation de la variation de l'intensité des rayons cosmiques avec les fluctuations de température globales:

Relation entre l'intensité des rayonnements cosmiques et la quantité de nuages de basse altitude ( en haut ) et la moyenne des températures (en bas ), depuis 1960. La concomitance des variations de l'intensité des rayons cosmiques/quantité de nuages et  températures moyennes, est très sensible.

Explication: Les radiations cosmiques ionisent les gaz et aérosols de l'atmosphère et engendrent un processus très efficace de formation de noyaux de condensation de la vapeur d'eau en nuages de basse altitude qui facilitent la formation des nuages. Le pouvoir réflecteur de la Terre (albédo) est  ainsi augmenté. Une plus grande quantité de nuages entraine alors une rétrodiffusion augmentée de l’énergie solaire vers l’espace. Le défaut d’énergie à la surface de la Terre induit une tendance au refroidissement. Les conséquences thermiques d'une variation d'albédo sont bien supérieures à celle d'une variation d'énergie de l'irradiance solaire reçue sur Terre.

Schéma du processus de variation d’albédo lié aux rayonnements cosmiques : La modulation des rayons cosmiques incidents par les vents magnétiques solaires, font varier l’albédo et donc la quantité de chaleur reçue par la Terre. (D’après Dr.Svensmark)

Une variation d'albédo faible entraine une variation du rayonnement au sol plus efficasse qu'une forte variation de CO2 atmosphérique.

Les variations de l’activité solaire qui font varier la couverture nuageuse ( albédo ) influencent donc très efficassement les températures moyennes sur Terre.

 

Les chiffres du tableau ci-dessus simples à définir et incontestables, montrent que ceux qui pensent que la teneur de l'atmosphère en CO2 joue un rôle majeur ont toutes les chances d'être déçus car l'impact thermique des variations d'albédo est beaucoup plus important que celui du CO2.

 

Détection des périodes chaudes et froides:

Mouvement barycentrique du Soleil:

L'étude a été conduite principalement par les chercheurs Australiens : Rhodes Fairbridges, Theodor Landscheidt.

Le Soleil est soumis aux lois de Képler qui relie son déplacement au déplacement de toutes ses planètes. Ainsi, principalement sous l’effet de la masse de Jupiter, le centre du Soleil se déplace par rapport au barycentre du système solaire d’une distance d’environ 2 diamètres solaires. La figure ci après montre le mouvement du barycentre par rapport au centre du Soleil. Ce mouvement est de type épicycloïde et il possède une caractéristique très intéressante : Il peut se calculer avec une grande précision sur des durées s’étendant sur les siècles passés et aussi sur les siècles à venir.

 

Mouvement du barycentre du système solaire par rapport au centre du Soleil depuis 1945

On peut classer les mouvements du barycentre en deux types de mouvement :

1. Mouvements épicycloïdes réguliers, figure ci-dessous, en haut.>>> Périodes plus chaudes, constatées.

2. Mouvements irréguliers, figure ci-dessous en bas. >>> Périodes plus froides, constatées.

Les périodes calendaires du bas correspondent à des époques de température plus froides sur Terre que pendant les périodes du haut.

 

Classement des mouvements réguliers et irréguliers du barycentre autour du Soleil. Identification des époques plus froides et plus chaudes sur Terre.

Ces phases régulière/irrégulières s'accompagnent d'une variation de niveau d'activité magnétique du Soleil : calme/élevée, s'étendant sur plusieurs décennies.

Etude des variations du moment angulaire, détection des périodes froides:

A ce mouvement épicycloïde de longue période du mouvement du barycentre, se superpose un cycle du moment angulaire solaire d’environ 22 années ( 2 fois 11 années ) qui peut aussi être calculé car il résulte de la ronde des planètes autour du Soleil. Le moment angulaire exercé par les planètes sur le Soleil s’apparente à une quantité de mouvement. Il dépend donc de la masse de la planète ET de sont éloignement. Par exemple les moments angulaires dus à Neptune et Uranus atteignent des maxima comparable ( aux syzygies) à la moitié des effets de Saturne, ce qui n’est pas négligeable, alors que leurs effets de marée sont quasi nuls.

Calcul astronomique selon les lois de Kepler du moment angulaire du barycentre par rapport au Soleil au cours des siècles. On observe que les « bosses de chameau » se produisent, toujours, durant des périodes froides et pour les époques récentes en 967, 1005, 1290, 1470, 1650, 1790, 1830, 1970 & 2010 ! (Source : Carl Smith)

Les « bosses de chameau », perturbations provoquées par la conjonction de Neptune et Uranus, correspondent toujours à des périodes froides à venir.

Les effets de marée et les cycles de 11 annèes:

Par ailleurs le Soleil est exposé aux effets de marée de certaines planètes. Trois planètes par leur distance au Soleil et leur masse jouent un rôle important : Jupiter, Vénus et Terre. Jean Pierre Desmoulin a calculé la modulation de l’intensité des effets de marée de ces trois planètes sur le Soleil : Effet maximum de syzygies (alignement de planètes avec le Soleil). Il a associé ce résultat avec le nombre de taches solaires ( nombre de Wolf ). La concordance est nette.

Intensité gravitationnelles liées aux syzygies de Jupiter, Vénus, Terre et valeur du nombre de Wolf associé (Source : JP Desmoulins)

La modulation de l'activité du Soleil qui gouverne l'intensité des rayons cosmiques sur Terre  a donc pour origine la ronde des planètes:

  1. Qui imposent le déplacement barycentrique du Soleil sous l'effet du moment angulaire et détermine des périodes de plusieurs décenies plus chaudes ou plus froides des climats sur Terre.Ces périodes correspondent à des périodes d'activité magnétique solaire plus faible ou plus forte.
  2. Qui crée une conjonction régulière de Neptune et Uranus, facilement détectable sur les courbes de moment angulaire, elle est observée comme annonciatrice d'une période plus froide de plusieurs décénies.
  3. Qui engendre des effets de marée de période d'environs 11 ans, responsables également des variations cycliques de l'activité magnétique du Soleil :Nombre de taches solaires et intensité des vents solaires.

 

Photos du satellite SOHO qui montrent l'activité magnétique du Soleil

durant une rotation totale de 27 jours, et plus particulièrement les trous coronaux ( grandes taches sombres )  à gauche. A droite les taches solaires qui apparaissent en clair sur l'image en rotation.

 

 

 

 

 

 

Conclusion :

Nous pouvons ainsi mieux comprendre comment la ronde des planètes régule l’activité magnétique du Soleil dont les vents modulent les rayons cosmiques arrivant sur Terre, puis le climat.

L’intérêt des cette théorie est que les calculs astronomiques des trajectoires du barycentre du système solaire et des coefficients d'effets de marée sur le Soleil correspondent bien aux observations solaires et climatiques.

Cependant corrélation ne veut pas dire causalité.

Aujourd’hui il est encore difficile de démonter par des moyens expérimentaux la validité de cette théorie. Cependant les prochaines années fourniront la base expérimentale qui manque, car cette théorie permet de calculer et prévoir les tendances climatiques à court terme.

Les climats de notre Terre ont toujours varié.

Aujourd'hui certains disent que l'homme a pris le contrôle du climat et le réchauffe.

La théorie solaire des climats montre l'origine des variations climatiques naturelles. Cette théorie explique pourquoi les 18éme, 19éme et 20ème siècles furent

une période de réchauffement global  et pourquoi avec le 21ème siècle nous sommes entré dans une période plus froide.

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