Qu'est-ce que le déséquilibre énergétique de la Terre et comment évolue-t-il ?

Nous avons rédigé ce guide explicatif en collaboration avec Phil Duffy, Ph.D., directeur scientifique chez Spark Climate Solutions, une organisation à but non lucratif fondée sur la science qui accélère les progrès face aux défis climatiques non résolus. Le Dr Duffy a récemment occupé un poste au Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche et était auparavant président et directeur exécutif du Woodwell Climate Research Center. Le Dr Duffy s’est entretenu avec Probable Futures déséquilibre énergétique de la Terre et Probable Futures l’importance d’étudier cet indicateur du réchauffement planétaire.

Lorsque l'énergie solaire parvient à la surface de la Terre, elle traverse l'atmosphère sous forme de rayonnement solaire, filtrant à travers les nuages, les polluants et les gaz, qui renvoient tous une partie de cette énergie vers l'espace. Une fois qu'elle atteint la surface de la Terre, la neige, la glace et la terre réfléchissent également une partie du rayonnement solaire vers l'espace.

Pendant des millénaires, l'énergie entrante et sortante est restée globalement en équilibre, environ 30 % de l'énergie étant renvoyée dans l'espace et 70 % réchauffant la Terre, ce qui a permis de créer le climat mondial stable et agréable de l'Holocène. En raison de l'activité humaine, l'atmosphère reçoit désormais plus d'énergie qu'elle n'en renvoie dans l'espace, ce qui entraîne un déséquilibre énergétique et provoque le réchauffement climatique.

Récemment, des scientifiques ont constaté que le déséquilibre énergétique de la Terre s'accentuait à un rythme accéléré, ce qui laisse présager que le réchauffement futur pourrait dépasser les prévisions. Phil Duffy, docteur en sciences et directeur scientifique chez Spark Climate Solutions, estime que cette accélération nous fournit des informations cruciales : « Le déséquilibre énergétique de la Terre est le principal facteur du réchauffement climatique. Le fait qu'il s'aggrave rapidement est préoccupant. »

Le déséquilibre énergétique de la Terre est le principal facteur à l'origine du réchauffement climatique. Le fait qu'il s'aggrave rapidement est préoccupant.

Qu'est-ce que le déséquilibre énergétique de la Terre ?

Le déséquilibre énergétique de la Terre mesure les échanges d'énergie entre la Terre et l'espace. Lorsque ce déséquilibre est positif, cela signifie qu'un excès d'énergie s'accumule dans le système climatique, ce qui entraîne un réchauffement. Lorsque ce déséquilibre est à la fois positif et croissant, cela signifie que les mécanismes à l'origine du réchauffement s'intensifient au fil du temps. 

Les scientifiques mesurent le déséquilibre énergétique de la Terre de deux manières. Pour comparer la quantité d'énergie entrant et sortant de l'atmosphère, ils utilisent des instruments spatiaux soigneusement étalonnés. Pour évaluer l'énergie accumulée dans le système climatique, ils ont recours à des bouées océaniques qui enregistrent les températures à la surface et en profondeur, car ce sont les océans qui absorbent la majeure partie de l'excès de chaleur.

Quelles sont les causes du déséquilibre énergétique de la Terre ?

Les changements qui touchent les milieux naturels et la composition de l'atmosphère terrestre peuvent influencer la façon dont la planète retient ou libère la chaleur, ce qui a des répercussions sur le bilan énergétique de la Terre. Depuis l'industrialisation, le principal facteur à l'origine du réchauffement est l'effet de serre.

L'activité humaine a entraîné des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un rythme et à une échelle sans précédent. Ces gaz à effet de serre s'accumulent dans l'atmosphère comme une couverture transparente recouvrant la surface de la Terre : ils laissent passer la lumière du soleil mais empêchent la chaleur de s'échapper, provoquant ainsi le réchauffement de la planète, phénomène connu sous le nom d'effet de serre. 

Outre les gaz à effet de serre, l'activité humaine génère des particules polluantes par la combustion de combustibles fossiles et de biomasse (comme les arbres), les processus industriels et d'autres activités. Ces petites particules influencent le climat directement, en renvoyant la lumière du soleil vers l'espace, et indirectement, en modifiant les propriétés réfléchissantes des nuages. Au total, la pollution par les particules a masqué près de 0,5 °C du réchauffement dû à l'effet de serre. 

Le déséquilibre énergétique de la Terre évolue aujourd'hui en raison de facteurs liés à ces causes profondes du réchauffement. 

Comment le déséquilibre énergétique de la Terre évolue-t-il aujourd'hui ?

Ces dernières années, les scientifiques ont constaté que la Terre se réchauffait plus rapidement. Par exemple, le rythme du réchauffement des océans entre 2005 et 2025 a été plus de deux fois supérieur à celui observé entre 1960 et 2005. Le rapport « État du climat 2025 » de l’Organisation météorologique mondiale a qualifié le déséquilibre énergétique de la Terre de « nouvel indicateur clé » du changement climatique mondial, celui-ci ayant atteint sa valeur de réchauffement la plus élevée depuis que les scientifiques ont commencé à le mesurer en 1960. Le Dr Duffy souligne l’importance de ces conclusions en déclarant : « Si le réchauffement s’accélère, ce qui semble être le cas, cela signifie qu’il existe de nouvelles sources de réchauffement — des sources sur lesquelles nous avons peut-être moins de contrôle que sur les émissions de gaz à effet de serre. »

L'augmentation relativement constante du réchauffement climatique observée sur Terre entre 1960 et 2006 était presque entièrement due à l'effet de serre. Mais aujourd'hui, outre l'effet de serre, deux autres facteurs contribuent également à aggraver le déséquilibre énergétique de la Terre et à provoquer l'accélération constatée actuellement par les scientifiques : la réduction de la pollution par les particules et les boucles de rétroaction.

Si le réchauffement s'accélère, ce qui semble être le cas, cela signifie qu'il existe de nouvelles sources de réchauffement — des sources sur lesquelles nous avons peut-être moins de contrôle que sur les émissions de gaz à effet de serre.

Réduction de la pollution par les particules

Les particules en suspension dans l'atmosphère réfléchissent la lumière du soleil et contribuent à la formation des nuages. Comme ces particules peuvent avoir un effet refroidissant sur la Terre, l'accélération actuelle du réchauffement s'explique en partie par la diminution de la pollution, telle que la suie et le smog, issue de l'activité industrielle. La quantité de particules dans l'atmosphère ayant diminué, une plus grande quantité de lumière solaire atteint la surface de la Terre. 

Boucles de rétroaction

Le réchauffement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre a désormais déclenché, dans certains systèmes terrestres, des mécanismes qui réagissent au réchauffement en provoquant un réchauffement supplémentaire, appelés « rétroactions » ou « boucles de rétroaction ». Ces boucles de rétroaction entraînent des cycles de réchauffement qui s'autoalimentent au sein du système climatique terrestre. 

Il existe plusieurs boucles de rétroaction clés qui contribuent probablement à l'accélération récente du réchauffement : 

• Réduction de la couverture de glace (perte d'albédo). L'albédo désigne la capacité des différentes surfaces terrestres à réfléchir la lumière du soleil. À mesure que les températures augmentent, la glace de mer et les glaciers fondent et le pergélisol se déglace, ce qui réduit la couverture réfléchissante (albédo) qui contribue habituellement à refroidir la planète. En raison de cette perte croissante d'albédo, une moindre quantité de lumière solaire est réfléchie et les océans absorbent davantage de chaleur, ce qui entraîne un réchauffement général et une accélération de la fonte.
• Augmentation de la vapeur d'eau. L'air chaud contient davantage d'humidité, et cette vapeur d'eau supplémentaire présente dans l'atmosphère peut agir comme un gaz à effet de serre, piégeant la chaleur et entraînant un réchauffement supplémentaire.
• Une couverture nuageuse plus clairsemée. À mesure que la Terre se réchauffe, les nuages subissent des changements susceptibles d'influencer le réchauffement. Il semble que la hausse des températures terrestres et océaniques réduise la couverture de nuages bas qui empêche habituellement la lumière du soleil d'atteindre la surface de la Terre, tout en augmentant la couverture de nuages élevés qui retient la chaleur.
• Émissions de gaz à effet de serre induites par le réchauffement. La hausse des températures entraîne des processus naturels, tels que la fonte du pergélisol, l'activité microbienne dans les zones humides et les feux de forêt, qui génèrent des émissions de gaz à effet de serre. Les scientifiques estiment que ces émissions induites par le réchauffement contribuent de manière significative à la récente augmentation rapide des concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Ce que le déséquilibre énergétique de la Terre nous apprend sur l'avenir

Nous devons de toute urgence donner la priorité à la recherche sur le déséquilibre énergétique de la Terre. Mieux nous comprendrons comment ce déséquilibre évolue, mieux nous serons armés pour faire face au réchauffement climatique à l'avenir.

Le déséquilibre énergétique de la Terre nous renseigne sur l'inertie du réchauffement de la planète. Alors que les degrés de réchauffement nous indiquent dans quelle mesure la planète s'est déjà réchauffée par rapport aux moyennes préindustrielles, le déséquilibre énergétique de la Terre nous donne des indications sur la façon dont elle pourrait se réchauffer à l'avenir. 

Le Dr Duffy préconise de poursuivre les recherches sur l'évolution du réchauffement climatique, affirmant : « Nous devons de toute urgence donner la priorité à la recherche sur le déséquilibre énergétique de la Terre. Mieux nous comprendrons comment ce déséquilibre évolue, mieux nous serons armés pour gérer le réchauffement à l'avenir. » Comprendre le rôle des boucles de rétroaction dans le réchauffement climatique peut nous aider à nous préparer à un avenir plus chaud et moins stable, dans lequel nous devrons gérer les systèmes terrestres en plus de contrôler les émissions de gaz à effet de serre.