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Comme nous l'avons déjà vu, les gaz à effet de serre additionnels induisent un déséquilibre dans le système climatique, en diminuant le flux d'énergie sortant vers l'atmosphère. La notion de « forçage radiatif » permet de quantifier l’intensité de ce déséquilibre. Mais cette notion n'est pas réservée qu'aux gaz à effet de serre ! De manière générale, le forçage radiatif permet de mesurer le changement de flux d'énergie au sommet de l'atmosphère, engendré par un facteur de perturbation donné, comme les gaz à effet de serre, les aérosols, les variations du rayonnement solaire, etc. Autrement dit, le forçage radiatif mesure l'effet d'un facteur de perturbation sur le changement climatique. Dans la situation A (figure 1), le flux entrant 1 en violet est égal au flux sortant 2 en rouge. Le déséquilibre au sommet de l’atmosphère est nul. Si l’on introduit un facteur de perturbation, des gaz à effet de serre additionnels, on se retrouve dans la situation B (figure 1). Dans cet exemple, les gaz à effet de serre empêchent une partie du rayonnement émis par la Terre de s’échapper vers l’espace. En conséquence, on a un déséquilibre au sommet de l’atmosphère : le flux entrant 1 violet est plus grand que le flux sortant 2 rouge. Le forçage radiatif induit par ces gaz à effet de serre ajoutés dans la situation B se calcule tout simplement en soustrayant la valeur du flux rouge 2 à celle du flux violet 1. Il est dans ce cas positif.
Figure 1 : Le principe du forçage radiatif. Situation A : situation initiale. Situation B : situation après l’introduction du facteur de perturbation, ici des gaz à effet de serre additionnels.
Il se mesure en W/m² (watt par mètre carré) : il s'agit d'une énergie par unité de temps et de surface. Si le forçage radiatif d'un facteur de perturbation du système climatique est positif, celui-ci a un pouvoir réchauffant, c'est le cas des gaz à effet de serre. Si au contraire, le facteur de perturbation a un forçage radiatif négatif, il a un effet refroidissant, comme c'est le cas avec les aérosols. Qu'il soit positif ou négatif, plus le forçage radiatif d'un facteur de perturbation est grand en valeur absolue, plus celui-ci a une influence importante sur le climat.
Pour résumer, c'est grâce au forçage radiatif qu'on peut savoir quels facteurs ont le plus d'impact sur le système climatique. Par exemple, au total, de 1750 à 2011 (figure 2), le forçage radiatif des gaz à effet de serre d'origine anthropique est de 3,0 W/m². Sur ces 3,0 W/m², le CO2 est responsable d'environ 60% du forçage radiatif, et le méthane d'environ 30%. Pourtant, sur cette même période, le forçage radiatif global lié aux activités anthropiques est de 2,29 W/m² (figure 3). En effet, le forçage radiatif total est plus faible que celui induit par les gaz à effet de serre car ce n'est pas le seul facteur de perturbation ! Certains facteurs ont un forçage radiatif négatif, qui atténue le réchauffement induit par les gaz à effet de serre. On notera enfin que le forçage radiatif total entre 1750 et 1980, il n'était que de 1,25 W/m² (figure 3). Celui-ci a donc augmenté de plus de 80% entre 1980 et 2011 !
Figure 2 : Composantes du forçage radiatif sur la période 1750-2011. Les lignes noires donnent les incertitudes sur les forçages radiatifs des différents facteurs de perturbation. "Halocarbons" se dit en français "halocarbures".Source : D’après AR5, WGI, figure 8.15.
Figure 3 : Valeur du forçage radiatif anthropique total sur trois périodes 1750-1950 ; 1750-1980 et 1750-2011. Source : D’après AR5, WGI, figure 8.15.
Sources : AR5, WGI, Chapitre 8 et Figure SPM.5.
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