Réchauffement climatique: le rôle de la vapeur d’eau

Vidéo

Sources

On ne fera pas plus clair et consensuel que la FAQ 8.1 du cinquième rapport du GIEC (GTI):
As the largest contributor to the natural greenhouse effect, water vapour plays an essential role in the Earth’s climate. However, the amount of water vapour in the atmosphere is controlled mostly by air temperature, rather than by emissions. For that reason, scientists consider it a feedback agent, rather than a forcing to climate change. Anthropogenic emissions of water vapour through irrigation or power plant cooling have a negligible impact on the global climate.

Le chapitre 8 du sixième rapport du GIEC (GTI) traite des évolution du cycle de l’eau. Je me suis beaucoup servi de ce chapitre ainsi que du chapitre 2, 3 et 7. Vous trouverez tous les chapitres sur la page dédiée au travail du groupe I.

De nombreux sites expliquent, depuis longtemps, le rôle de la vapeur d’eau dans le changement climatique:
– Water Vapor and Climate Change – ACS: Although water vapor probably accounts for about 60% of the Earth’s greenhouse warming effect, water vapor does not control the Earth’s temperature.
– Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Supercharges Earth’s Greenhouse Effect – NASA
– A look back at the greenhouse effect of water vapour and CO2 – Encyclopédie de l’environnement
– La vapeur d’eau aggrave-t-elle le changement climatique – You Matter
– Water Vapor, CO2, and Global Warming – IEDRO
– Observing Water Vapour – World Meteorological Organization
– Explaining how the water vapor greenhouse effect works – Skeptical Science
– Un petit cours: Atmospheric Water

Deux climatologues évoquent, sur Twitter, le rôle de la vapeur d’eau dans le changement climatique:
– Thread de François-Marie Bréon.
– Thread de Valérie Masson-Delmotte.

L’article qui quantifie spécifiquement l’influence climatique des émissions de vapeur d’eau par les sociétés humaines:
Sherwood, Steven C., Vishal Dixit, and Chryséis Salomez. « The global warming potential of near-surface emitted water vapour. » Environmental Research Letters 13.10 (2018): 104006. (Discuté dans cet article).

Je me suis servi de la courbe de saturation (Sonntag ; NF X15-110) que l’on trouve dans cet article Wikipédia. Il y a d’autres approximations mais ça ne change pas grand chose à la forme de la courbe. Cette page sur les grandeurs hygrométriques m’a également bien aidé.

La vapeur d’eau dans l’atmosphère: vidéo de la NASA

Note: J’ai volontairement évité le terme de « boucle de rétroaction« . Ce terme est très peu utilisé dans la littérature scientifique (on trouve plutôt « rétroaction climatique » dans les rapports du GIEC par exemple). Ce terme (et sa représentation cyclique) induit, à mon avis, pas mal de mécompréhensions sur le fonctionnement de la machine climatique. Je pense que parler d’amplification pour décrire le rôle de la vapeur d’eau induit moins de mécompréhensions.

La partie sur la quantification des rétroactions est basée sur les estimations centrales du tableau 7.10 du chapitre 7. J’ai fait le choix de ne pas présenter les forçages mais la part dans un réchauffement d’1°C parce que je pense ça plus clair. C’est aussi par simplicité que je n’ai pas représenter les incertitudes. La rétroaction négative « Planck » donne le forçage nécessaire par °C à l’équilibre du système Terre. En soustrayant les rétroactions données, on obtient la quantité nécessaire de forçage pour augmenter d’1°C la température globale à l’équilibre. Ces notions n’ont rien d’intuitives et rejoignent d’autres sujets complexes (forçage radiatif, rétroaction, sensibilité climatique… etc) détaillés dans le chapitre 7.

Quand je montre les différentes causes du réchauffement climatique, c’est directement tiré du résumé à l’intention des décideurs (Figure SPM.2). Comme indiqué, pour la représentation de l’amplification, j’ai fait l’hypothèse que la part d’amplification était la même que pour le système à l’équilibre. Cette hypothèse est discutable. C’est possible que l’amplification du réchauffement climatique en cours soit inférieur à celle observée dans la situation d’équilibre puisqu’une partie des rétroactions (changement d’albédo des sols) est lente. Mais, cette amplification est très probablement supérieure à 2 vu le rôle de la vapeur d’eau… Donc les estimations centrales donnent une amplification entre 2 et 3 pour le réchauffement en cours.

Un article assez hardcore pour faire le point sur la vapeur d’eau dans la troposphère:
– Sherwood, S. C., et al. « Tropospheric water vapor, convection, and climate. » Reviews of Geophysics 48.2 (2010).

Myth of cooling towers is symptomatic of global warming information shortage

Wikipédia (notamment pour toute la physique de base):
– Water vapor
– Water cycle
– Pression de vapeur saturante
– Pression de vapeur saturante de l’eau
– Formule de Clausius-Clapeyron
– Formule de Clapeyron
– Air humide

Autres:
– Évolution de la concentration en vapeur d’eau avec l’atmosphère
– Un exemple d’effet très localisé de l’évaporation: la neige industrielle.
– Graphique montrant le réchauffement climatique actuel
– Techniques de Climatisation et de Conditionnement d’air
– Connaissances de base sur l’humidité