Dès les années 1970, lorsque les scientifiques analysaient les données des premiers satellites météorologiques, ils étaient surpris de découvrir que les deux hémisphères réfléchissaient la même quantité de rayonnement solaire. La réflectivité du rayonnement solaire est connue dans le jargon scientifique sous le nom d' »albédo ». Pour mieux comprendre ce qu’est l’albédo, pensez à la conduite de nuit : on repère facilement les lignes blanches intermittentes, qui reflètent bien la lumière des phares de la voiture, mais on peine à discerner l’asphalte sombre. Il en va de même lorsque l’on observe la Terre depuis l’espace : le rapport entre l’énergie solaire frappant la Terre et l’énergie réfléchie par chaque région est déterminé par divers facteurs. L’un d’eux est le rapport entre les océans sombres et les terres lumineuses, qui diffèrent par leur réflectivité, tout comme l’asphalte et les lignes blanches intermittentes. La superficie terrestre de l’hémisphère nord est environ deux fois plus grande que celle de l’hémisphère sud, et en effet, lorsque l’on mesure près de la surface de la Terre, lorsque le ciel est dégagé, il y a plus de 10 % de différence d’albédo. Pourtant, les deux hémisphères semblent être également brillants depuis l’espace.

Dans cette étude, l’équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Yohai Kaspi et Or Hadas du département des sciences de la Terre et des planètes de Weizmann, s’est concentrée sur un autre facteur influençant l’albédo, situé à haute altitude et reflétant le rayonnement solaire : les nuages. L’équipe a analysé les données provenant des bases de données les plus avancées au monde, y compris les données sur les nuages ​​​​collectées via les satellites de la NASA (CERES), ainsi que les données d’ERA5, qui est une base de données météorologiques mondiales contenant des informations collectées à l’aide de diverses sources dans l’air et sur le au sol, datant de 1950. Les données ERA5 ont été utilisées pour compléter les données sur les nuages ​​et pour croiser 50 ans de ces données avec des informations sur l’intensité des cyclones et des anticyclones.

Ensuite, les scientifiques ont classé les tempêtes des 50 dernières années en trois catégories, selon leur intensité. Ils ont découvert un lien direct entre l’intensité de la tempête et le nombre de nuages ​​qui se forment autour de la tempête. Alors que l’hémisphère nord et les zones terrestres en général sont caractérisés par des tempêtes plus faibles, au-dessus des océans de l’hémisphère sud, des tempêtes modérées et fortes prévalent. L’analyse des données a montré que le lien entre l’intensité de la tempête et la nébulosité explique la différence de nébulosité entre les hémisphères. « L’albédo des nuages ​​résultant de fortes tempêtes au-dessus de l’hémisphère sud s’est avéré être un agent de compensation de haute précision pour la vaste zone terrestre de l’hémisphère nord, et donc la symétrie est préservée », déclare Hadas, ajoutant : « Cela suggère que les tempêtes sont le facteur de liaison entre la luminosité de la surface de la Terre et celle des nuages, résolvant le mystère de la symétrie. »

Le changement climatique pourrait-il assombrir l’un des hémisphères ?

La Terre a subi des changements rapides ces dernières années, en raison du changement climatique. Pour examiner si et comment cela pourrait affecter la symétrie de l’albédo hémisphérique, les scientifiques ont utilisé CMIP6, un ensemble de modèles gérés par des centres de modélisation climatique du monde entier pour simuler le changement climatique. L’une des principales lacunes de ces modèles est leur capacité limitée à prédire le degré de nébulosité. Néanmoins, la relation trouvée dans cette étude entre l’intensité de la tempête et la nébulosité permet aux scientifiques d’évaluer les futures quantités de nuages, sur la base des prévisions de tempête.

Les modèles prédisent que le réchauffement climatique entraînera une diminution de la fréquence de toutes les tempêtes au-dessus de l’hémisphère nord et des tempêtes faibles et modérées au-dessus de l’hémisphère sud. Cependant, les tempêtes les plus fortes de l’hémisphère sud vont s’intensifier. La cause de ces différences prédites est «l’amplification arctique», un phénomène dans lequel le pôle Nord se réchauffe deux fois plus vite que le taux de réchauffement moyen de la Terre. On pourrait supposer que cette différence devrait briser la symétrie de l’albédo hémisphérique. Cependant, la recherche montre qu’une nouvelle augmentation de l’intensité des tempêtes pourrait ne pas modifier le degré de nébulosité dans l’hémisphère sud, car les quantités de nuages ​​atteignent la saturation lors de très fortes tempêtes. Ainsi, la symétrie pourrait être préservée.

« Il n’est pas encore possible de déterminer avec certitude si la symétrie se brisera face au réchauffement climatique », explique Kaspi. « Cependant, la nouvelle recherche résout une question scientifique fondamentale et approfondit notre compréhension de l’équilibre radiatif de la Terre et de ses effecteurs. Alors que le réchauffement climatique se poursuit, les solutions de géo-ingénierie deviendront vitales pour que la vie humaine continue à l’accompagner. J’espère qu’une meilleure compréhension de la base les phénomènes climatiques, tels que la symétrie de l’albédo hémisphérique, aideront à développer ces solutions. »

Parmi les autres collaborateurs à la réalisation de cette étude figurent le Dr George Datseris et le professeur Bjorn Stevens de l’Institut Max Planck de météorologie, en Allemagne ; Dr Joaquin Blanco et Prof. Rodrigo Caballero de l’Université de Stockholm, Suède ; et le Dr Sandrine Bony de l’Université de la Sorbonne, France.

Le professeur Yohai Kaspi est à la tête du Helen Kimmel Center for Planetary Science. Ses recherches sont soutenues par le projet Yotam et Rene Braginsky.