En analysant plus de 25 années d’observations satellitaires, des chercheurs ont identifié une ligne de symétrie longitudinale correspondant à un méridien proche de 27° Est, traversant l’Afrique et l’Europe, divisant la Terre en deux moitiés : l’Est et l’Ouest. Ces deux hémisphères seraient équilibrés de manière à renvoyer des quantités quasi identiques de lumière solaire (albédo) dans l’espace, malgré les différences dans la structure et les couvertures nuageuses. Cette découverte pourrait contribuer à améliorer les modèles climatiques et la réflexion autour des projets de géo-ingénierie solaire.
L’albédo est défini par la capacité d’une surface à réfléchir la lumière. Sur Terre, il constitue une composante essentielle du bilan énergétique de la planète, car il définit la proportion d’énergie solaire absorbée et celle renvoyée vers l’espace. La stabilité du système climatique terrestre repose sur l’équilibre entre ces énergies absorbées et réfléchies.
Au niveau des pôles et des régions proches, l’albédo est déterminé par la glace et la banquise, tandis qu’il est déterminé par les nuages dans les régions tropicales. On sait depuis longtemps que malgré des différences fondamentales dans les couvertures terrestres, il existe une forme d’équilibre entre les albédos des hémisphères nord et sud, un phénomène connu sous le nom de symétrie hémisphérique de l’albédo.
Autrement dit, les deux hémisphères réfléchissent des quantités quasi équivalentes de lumière solaire. Cela s’explique par le fait que la couverture nuageuse plus importante dans l’hémisphère sud compense la luminosité accrue des surfaces émergées recouvertes de glace au nord.
Des chercheurs de l’Université du Colorado à Boulder et de l’Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA) affirment avoir identifié pour la première fois un équivalent est-ouest de cet équilibre, c’est-à-dire une symétrie de l’albédo entre les hémisphères est et ouest du globe.
« Ce qui nous a vraiment frappés, c’est que cet équilibre résulte de régimes nuageux très différents à travers le monde », explique dans un communiqué du CIRES de l’Université du Colorado, Jianhao Zhang, l’auteur de la nouvelle étude détaillée dans la revue Nature. « Les nuages élevés dans un hémisphère et les nuages bas dans l’autre se compensent de manière à maintenir le bilan énergétique global quasiment constant. »
Une triple symétrie est-ouest
Zhang et ses collègues n’ont pas identifié de ligne de démarcation ou de frontière géographique évidente, mais leurs données satellitaires indiquent des méridiens proches du 27° est, qui traverse l’Afrique, l’Europe et passe près de l’Alaska. Les chercheurs y ont identifié une triple symétrie entre les côtés est et ouest, notamment l’albédo par ciel dégagé, la réflectivité des nuages (malgré des types de nuage très différents) et la proportion des surfaces océaniques libres de glace. Zhang pensait initialement à une coïncidence, mais l’équilibre entre ces trois composantes climatiques s’est maintenu tout au long des 25 années d’observations analysées par son équipe.
« Ce qui m’a convaincu que la symétrie est-ouest n’est pas anodine, ce sont trois caractéristiques : son caractère unique, sa persistance et ce que nous appelons la triple symétrie », Zhang a déclaré au New Scientist. « On pourrait s’attendre à trouver une division avec une réflexion totale égale. Mais trouver une division est-ouest persistante et unique qui équilibre également la répartition terre-océan, la réflexion par ciel clair et la réflexion par ciel nuageux est beaucoup moins triviale – surtout compte tenu de la variabilité et du dynamisme des nuages. »
Démonstration de la symétrie de l’albédo hémisphérique est-ouest de la Terre et de sa persistance. a) Différences moyennes sur 25 ans du rayonnement solaire à ondes courtes (SW) réfléchi, calculées à partir des données CERES EBAF 51 , en fonction de la longitude et colorées selon la différence de fraction d’océan libre de glace ( entre l’est de l’Hindou Kouch (EH) et l’ouest de l’Hindou Kouch (EH moins WH). b) Symétries E–O identifiées en fonction de la moyenne sur plusieurs années consécutives (de 1 à 12 ans sur l’axe vertical) et en fonction de l’année de début du calcul de la moyenne (axe horizontal). Les longitudes des symétries E–O identifiées sont représentées par des couleurs, 27° E étant indiqué par une étoile. © Zhang et al.
De légères variations interanuelles liées au phénomène ENSO
Il est important de savoir que les deux hémisphères définis par la division est-ouest proposée dans l’étude possèdent des régimes de nuages très différents. L’hémisphère ouest est caractérisé par de vastes nuages de stratocumulus (d’aspect lourd et cotonneux) bas et brillants, s’étendant principalement au-dessus des océans subtropicaux au large des côtes de la Californie, du Chili et de la Namibie. En revanche, l’hémisphère est se distingue par des nuages à haute altitude en forme d’enclume et plus étendus, se développant principalement au-dessus de l’Asie du Sud-Est et de l’océan Indien.
Pourtant, malgré ces différences, les deux hémisphères s’équilibreraient en raison de la circulation de Walker, un vaste système de renversement atmosphérique reliant les systèmes nuageux des deux hémisphères. L’intensité et l’emplacement de cette circulation varieraient d’une année à l’autre en fonction du phénomène El Niño-Oscillation australe (ENSO).
Au cours des années La Niña, l’hémisphère est réfléchirait légèrement plus de rayonnement solaire, tandis que durant les années El Niño, c’est l’hémisphère ouest qui en réfléchit davantage. D’après les chercheurs, c’est cette alternance entre les phases ENSO qui contribuerait à maintenir la symétrie à 27° Est sur des échelles de temps décennales.
Øivind Hodnebrog, un expert du Centre de recherche international sur le climat d’Oslo interrogé par le New Scientist et qui n’a pas participé à l’étude, admet avoir été sceptique au départ quant à l’existence de cette symétrie est-ouest, mais a finalement affirmé qu’il s’agissait probablement d’une « caractéristique robuste, et potentiellement d’une autre propriété fascinante de la Terre ».
Ces résultats pourraient avoir d’importantes implications dans la conception de futurs modèles climatiques, car même si la symétrie est-ouest semble stable par rapport à la symétrie nord-sud qui semble s’affaiblir à mesure que le climat se réchauffe, les données de l’équipe de l’étude suggèrent qu’elle pourrait également s’affaiblir à l’avenir. Son association avec l’ENSO suggère qu’une asymétrie future pourrait indiquer des changements dans la circulation atmosphérique.
Ces résultats devraient aussi être pris en considération pour les projets de géo-ingénierie, car les tentatives d’augmentation de l’albédo d’un hémisphère pourraient être annulées par une boucle de rétroaction à l’échelle mondiale. « Cela souligne à quel point le système climatique est interdépendant et complexe », souligne Zhang.
« Si l’on tente de modifier la couverture nuageuse dans une région, le système pourrait réagir de manière à compenser ou à amplifier ce changement. Le manque de connaissances sur ces réactions du système terrestre est préoccupant, d’autant plus que les propositions de gestion du rayonnement solaire suscitent un intérêt croissant. »
