Comment fonctionnent les modèles du climat?

Mise à jour du 20 Juillet 2009 : Le Dr Roy Spencer est Directeur de Recherches sur les questions climatiques à l’Université de l’Alabama Spencer (Huntsville). Il a été chef de projet sur la recherche climatique à la NASA. Spécialiste des mesures satellitaires, il est le chef d’équipe du AMRS-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer) monté à bord des satellites Aqua de la NASA. Il a co-développé les mesure satellitaires précises de la température des différentes parties de l’atmosphère. Il est le responsable des mesures de température de la basse atmosphère dites UAH que vous retrouverez à la page "indicateurs du climat". Spencer est bien connu des lecteurs de ce site (voir ici).
Roy Spencer a rédigé, au mois de Juillet 2009, un texte très pédagogique expliquant aux non-spécialistes comment fonctionnent les modèles climatiques sur ordinateur en précisant leurs points forts et leurs points faibles. J’ai pensé qu’il serait utile de traduire son analyse en français. La voici :
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Comment Fonctionnent les Modèles du Climat ?

Roy Spencer (13 Juillet 2009) (source)

Puisque la peur du réchauffement climatique anthropique ainsi que la mise en œuvre de lois ou de limitations des émissions de dioxyde de carbone, repose essentiellement sur les résultats de modèles du climat, il est important que le grand public comprenne les bases de ces modèles, comment ils fonctionnent et quelles en sont les limites.

Les modèles du Climat sont des Programmes

De manière générale, un modèle climatique est un programme d’ordinateur essentiellement constitué d’équations mathématiques. Ces équations décrivent, de manière quantitative, comment la température de l’atmosphère, la pression de l’air, les vents, la vapeur d’eau, les nuages et les précipitations répondent au réchauffement de la surface de la terre et de l’atmosphère par le soleil. On y inclue aussi les équations qui décrivent comment les éléments de l’atmosphère dénommés à ‘effet de serre’ (essentiellement la vapeur d’eau, les nuages, le dioxyde de carbone et le méthane) conservent la chaleur de la basse atmosphère en constituant une ‘couverture’ radiative qui contrôle, en partie, la vitesse de refroidissement de la terre par échappement de ses infrarouges vers l’espace lointain…. (Texte complet en pdf, ici)

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En résumé, les projections par ordinateurs peuvent sans doute convaincre un profane, politique ou écologiste déjà convaincu mais certainement pas un scientifique expérimenté et sans parti pris : il n’est absolument pas prouvé par ces prévisions sur ordinateur que l’effet de serre donne la bonne explication. Même si le contraire n’est pas prouvé non plus, c’est évidemment le point faible N°1 des tenants de l’effet de serre anthropogénique sur lequel insistent les "climate skeptics" comme disent les américains….A ces doutes sérieux liés au fait qu’il ne s’agit pas de preuves mais des modèles d’ordinateurs peu fiables, s’ajoutent encore d’autres points faibles sur lesquels insistent aussi les opposants à l’effet de serre du CO2 :

Dans le modèle d’effet de serre, la troposphère (c’est la partie basse de l’atmosphère) devrait se réchauffer au moins autant que la terre (comme les vitres d’une serre de jardin… qui ne le font pas non plus! Allez voir ici). Or les satellites et les ballons d’observation n’indiquaient jusqu’en 2005, aucune augmentation de température. Les tenants de l’effet de serre ont récemment réuni un comité d’experts aux Etats Unis pour essayer de réconcilier (c’est le terme employé, voir ici) les mesures de température effectuées sur la terre et dans la troposphère car cela est vital pour soutenir les thèses de l’effet de serre. Après de nombreuses et houleuses discussions (qui ont provoqué, entre autres, la démission d’un éminent spécialiste de la question, présent à la réunion, R. Pielke), les observations ont finies par être "réconciliées" aux (grandes) erreurs de mesures près, c’est à dire que les variations de températures de la basse stratosphère seraient à peu près identiques à celle de la terre. Il reste un point crucial qui est resté non résolu et qui n’est pas négligeable puisqu’il concerne les mesures de la température de la troposphère au dessus des tropiques : l’élévation de température de la troposphère au dessus des tropiques est bien moins élevée que celle de la terre (en fait 2,4 fois plus petite que ne l’indiquent les modèles d’effet de serre). Et c’est très grave pour les tenants de la thèses des gaz à effet de serre parce que la température au dessus des tropiques constitue, en fait, la seule et authentique signature de l’effet de serre ! Au point qu’un chercheur (Ross McKitrick, Financial Post 12 juin 2007) a récemment proposé que les "taxes carbone" soient spécifiquement indexées sur cette température, signature de l’effet de serre. Donc, pour l’instant, pas moyen de réconcilier la théorie de l’effet de serre et les mesures réelles au dessus des tropiques. C’est un fait !
Vincent Gray, pourtant relecteur officiel des rapports du GIEC depuis le début, démontre que les fameuses corrections ne tiennent pas la route, que la température de la troposphère n’a jamais augmenté et que cela dément complètement l’effet de serre du CO2. L’article est ici.
C’est évidemment un point très douloureux pour les tenants de l’effet de serre du CO2 puisqu’il contredit clairement les modèles du GIEC en vigueur. D’autre part, Vincent Gray, toujours membre du GIEC, descend en flammes les rapports de cet organisme ! L’article est ici.
Le modèle de l’effet de serre anthropogénique (dû à l’homme) n’explique absolument pas les grandes variations de températures que notre chère vieille terre a connu aux cours des siècles et des millénaires passés où il n’y avait pas d’industrie humaine ! Tout simplement parce que le GIEC a, depuis sa création, exclu, d’emblée, toute autre hypothèse que l’effet de serre du CO2. C’est, pour le moins une difficulté. Par contre, le modèle suivant, bien qu’encore incomplet, permet d’expliquer tout cela en détail et sans aucun calcul d’ordinateur, uniquement avec des données expérimentales. C’est ce qui fait sa force aux yeux de nombreux scientifiques.
Les observations les plus récentes montrent que l’hémisphère sud se refroidit ce qui n’est pas explicable par les modèles d’effet de serre en vigueur au GIEC. L’argument qui consiste à dire que ce sont les aérosols et autres fumées qui induisent un refroidissement ne tient pas pour l’hémisphère sud qui possède peu d’industries.
A la stupéfaction générale, d’autres mesures récentes montrent que les océans de la planète se sont brusquement refroidis au cours des années 2004-2005 perdant jusqu’à 20% de la chaleur accumulée pendant les 50 années précédentes. Sans d’ailleurs que l’on sache où est passée cette gigantesque quantité de chaleur. Voila qui remet en question, très sérieusement, les fondements même des modèles de "circulation générale" (GCM "Global Circulation Model") qui sont la base des prédictions du GIEC telles qu’elles sont reportées dans les courbes ci-dessus.