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Activité solaire et climat

Les modèles d'irradiance solaire et de variation solaire ont été l'un des principaux facteurs de variabilité du climat au cours des millénaires à des giga-années de l'échelle de temps géologique, mais son rôle dans le réchauffement récent s'est avéré insignifiant[1].

The graph shows the solar irradiance without a long-term trend. The 11 year solar cycle is also visible. The temperature, in contrast, shows an upward trend.
L'irradiance solaire (jaune) tracée avec la température (rouge) depuis 1880.

Temps géologique

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La Terre s'est formée il y a environ 4,54 milliards d'années[2],[3],[4] par accrétion de la nébuleuse solaire. Le dégazage volcanique a probablement créé l'atmosphère primordiale, qui ne contenait presque pas d'oxygène et aurait été toxique pour les humains et la vie la plus moderne. Une grande partie de la Terre a fondu à cause de collisions fréquentes avec d'autres corps qui ont conduit à un volcanisme extrême. Au fil du temps, la planète s'est refroidie et a formé une croûte solide, permettant éventuellement à de l'eau liquide d'exister à la surface.

Il y a trois à quatre milliards d'années, le Soleil n'émettait que 70 % de sa puissance actuelle[5]. Dans la composition atmosphérique actuelle, cette luminosité solaire passée aurait été insuffisante pour empêcher l'eau de geler uniformément. Il existe néanmoins des preuves que de l'eau liquide était déjà présente dans les éons Hadéens[6],[7] et Archéens[8],[6], ce qui a conduit à ce que l'on appelle le paradoxe du jeune Soleil faible[9]. Les solutions hypothétiques à ce paradoxe incluent une atmosphère très différente, avec des concentrations de gaz à effet de serre beaucoup plus élevées que celles qui existent actuellement[10].

Au cours des 4 milliards d'années qui ont suivi, la production d'énergie du Soleil a augmenté et la composition de l'atmosphère terrestre a changé. Le grand événement d'oxygénation il y a environ 2,4 milliards d'années a été l'altération la plus notable de l'atmosphère. Au cours des cinq prochains milliards d'années, la mort ultime du Soleil en devenant une géante rouge puis une naine blanche aura des effets dramatiques sur le climat, la phase de géante rouge mettant probablement fin à toute vie sur Terre.

Mesure

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Depuis 1978, l'irradiance solaire est mesurée directement par satellite[11] avec une très bonne précision. Ces mesures indiquent que l'irradiance solaire totale du Soleil fluctue de +-0,1 % sur les ~11 ans du cycle solaire, mais que sa valeur moyenne est stable depuis le début des mesures en 1978. L'irradiance solaire avant les années 1970 est estimée à l'aide de variables indirectes, telles que les cernes des arbres, le nombre de taches solaires et les abondances d' isotopes cosmogéniques tels que 10Be[12], qui sont tous calibrés sur les mesures directes post-1978[13].

Simulation modélisée de l'effet de divers facteurs (dont les GES, l'irradiance solaire) seuls et en combinaison, montrant notamment que l'activité solaire produit un réchauffement faible et presque uniforme, contrairement à ce qui est observé.

L'activité solaire suit une tendance à la baisse depuis les années 1960, comme l'indiquent les cycles solaires 19-24, dans lesquels le nombre maximum de taches solaires était de 201, 111, 165, 159, 121 et 82, respectivement[14]. Au cours des trois décennies qui ont suivi 1978, on estime que la combinaison de l'activité solaire et volcanique a eu une légère influence de refroidissement[15]. Une étude de 2010 a révélé que la composition du rayonnement solaire pourrait avoir légèrement changé, avec une augmentation du rayonnement ultraviolet et une diminution des autres longueurs d'onde[16].

Références

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  1. ↑ Gabriele C. Hegerl, Francis W. Zwiers, Pascale Braconnot, Nathan P. Gillett, Luo, Marengo Orsini, Nicholls, Penner et Stott, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge, U.K. and New York, N.Y., Cambridge University Press, (lire en ligne), « Understanding and Attributing Climate Change »
  2. ↑ « Age of the Earth » [archive du ], U.S. Geological Survey, (consulté le )
  3. ↑ Dalrymple, « The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved », Special Publications, Geological Society of London, vol. 190, no 1,‎ , p. 205–221 (DOI 10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14, Bibcode 2001GSLSP.190..205D)
  4. ↑ Manhesa, Gérard, Allègre, Claude J., Dupréa, Bernard et Hamelin, Bruno, « Lead isotope study of basic-ultrabasic layered complexes: Speculations about the age of the earth and primitive mantle characteristics », Earth and Planetary Science Letters, vol. 47, no 3,‎ , p. 370–382 (DOI 10.1016/0012-821X(80)90024-2, Bibcode 1980E&PSL..47..370M)
  5. ↑ The Sun's evolution
  6. ↑ a et b Marty, B., « Water in the Early Earth », Reviews in Mineralogy and Geochemistry, vol. 62, no 1,‎ , p. 421–450 (DOI 10.2138/rmg.2006.62.18, Bibcode 2006RvMG...62..421M)
  7. ↑ Watson et Harrison, « Zircon Thermometer Reveals Minimum Melting Conditions on Earliest Earth », Science, vol. 308, no 5723,‎ , p. 841–844 (PMID 15879213, DOI 10.1126/science.1110873, Bibcode 2005Sci...308..841W, lire en ligne)
  8. ↑ Hagemann, Gebre-Mariam et Groves, « Surface-water influx in shallow-level Archean lode-gold deposits in Western, Australia », Geology, vol. 22, no 12,‎ , p. 1067 (DOI 10.1130/0091-7613(1994)022<1067:SWIISL>2.3.CO;2, Bibcode 1994Geo....22.1067H)
  9. ↑ Sagan et G. Mullen, « Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures », Science, vol. 177, no 4043,‎ , p. 52–56 (PMID 17756316, DOI 10.1126/science.177.4043.52, Bibcode 1972Sci...177...52S, lire en ligne)
  10. ↑ Sagan et Chyba, « The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases », Science, vol. 276, no 5316,‎ , p. 1217–1221 (PMID 11536805, DOI 10.1126/science.276.5316.1217, Bibcode 1997Sci...276.1217S)
  11. ↑ US National Research Council, Understanding and responding to climate change: Highlights of National Academies Reports, 500 Fifth St. N.W., Washington, D.C. 20001, National Academy of Sciences, (lire en ligne)
  12. ↑ « Beryllium: Isotopes and Hydrology », University of Arizona, Tucson (consulté le )
  13. ↑ Simmon, R. et D. Herring, « Notes for slide number 5 titled "Over 100 years of total solar irradiance data," in presentation, "Human contributions to global climate change" » [archive du ], Presentation library on the U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration's Climate Services website, (consulté le )
  14. ↑ « Sunspot numbers », SILSO Data Files, Royal Observatory of Belgium, Brussels (consulté le )
  15. ↑ Karl, Melillo et Peterson 2009, p. 15–16.
  16. ↑ Haigh, Winning, Toumi et Harder, « An influence of solar spectral variations on radiative forcing of climate », Nature, vol. 467, no 7316,‎ , p. 696–699 (ISSN 0028-0836, PMID 20930841, DOI 10.1038/nature09426, Bibcode 2010Natur.467..696H) :

    « Currently there is insufficient observational evidence to validate the spectral variations observed by SIM, or to fully characterize other solar cycles, but our findings raise the possibility that the effects of solar variability on temperature throughout the atmosphere may be contrary to current expectations. »

Articles connexes

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