Chaleurs océaniques - Et pour quelque 0,6 degrés de plus

[david3]

Les océans accumulent de la chaleur et devraient la restituer avec un certain délai dans l'atmosphère.

Même si l'on stoppe complètement les émissions de C02, un réchauffement de 0,6°C supplémentaire est attendu.

J'aimerais en savoir plus à ce sujet :

1 - Mécanismes physiques en jeu

2 - Comment on estime le délai de ce réchauffement (redistribution de la chaleur, circulation océanique etc.)

Quelques réflexions de départ :

Warming of the Oceans

Oceans comprise 97 percent of Earth's water. They have an average depth of approximately 4 kilometers [profondeur moyenne des océans : 4km]. It takes a great deal of heat to raise the temperature of this huge body of water, and the oceans have absorbed the bulk of Earth's excess heat over the past several decades. (See figure, "Estimates of Earth's Heat Balance.") From 1955 to 1998, the upper 3,000 meters of the ocean have warmed by an average 0.037 degrees Celsius.

The oceans have absorbed the bulk of Earth's excess heat over the past several decades.

If only a small fraction of the heat currently stored in the oceans were released, it would significantly warm the atmosphere and melt the world's glaciers. For a hypothetical example, if the average temperature of the world's oceans increased by 0.18 degree Fahrenheit (0.1 degree Celsius) and this heat was transferred instantly to the atmosphere, the air temperature would increase by about 180 degrees Fahrenheit (100 degrees Celsius). In reality, the circulation and redistribution of this excess heat is a slow process. Even if we could maintain atmospheric CO2 concentrations at today's level, stored heat released by the oceans will cause Earth's average surface temperature to continue rising approximately half a degree Celsius) in the coming decades. To put this into perspective, this is the same as the global average temperature rise that occurred over the last century. The warming of the oceans and the melting of glaciers worldwide have already caused sea levels to rise during the twentieth century, and most of this rise has come in the past few decades.

The Role of Natural Variability - Human-induced warming is superimposed on natural processes to produce the observed climate. Because these natural fluctuations (which are always present) play a role in determining the precise magnitude and distribution of temperature in a particular year, record warmth in any one year is not in itself highly significant. What is noteworthy, however, is that global average temperatures experienced a net rise over the twentieth century, and the average rate of this rise has been increasing. When scientists attempt to reproduce these twentieth century trends in their climate models, they are only able to do so when including human-produced heat-trapping emissions in addition to natural causes.

http://www.ucsusa.org/global_warming/scien...rdtemp2005.html

(...) Not only is Earth absorbing about 0.85 Watts of energy per square meter more than it is radiating back to space, but a sizable chunk of that excess energy is "hiding" in Earth's oceans, its full effect on the climate system still unrealized. (...)

(...) Earth's average global temperatures have not increased enough since 1880 to account for the total energy imbalance. Although some of the excess heat has gone to melt snow and ice and to warm the land surface, much of the energy imbalance that has accumulated since 1880 has been stored in the ocean and has not made its presence felt. Instead, the scientists say that in addition to the 0.6-0.7°C warming that has happened over the past century or so, an additional 0.6°C increase in average global temperatures remains "in the pipeline," even if greenhouse gas concentrations and other climate-warming influences immediately stopped increasing.

http://www.giss.nasa.gov/research/news/20050428/

NB - 0,8°C (observé) + 0,6°C (dans le pipeline) = 1,4°C

" Le passage de la dernière période glaciaire à l'interglaciaire actuelle résulte d'un forçage d'environ 6,5 Watt/m2. Ce forçage à provoqué un changement de température de 5°C, d'où l'estimation de la sensibilité du climat que Hansen déduit et qui est égale à 0,75 +/- 0,25°C Watt/m2. Les modèles climatiques ont une sensibilité du climat équivalente. En ajoutant tous les effets de forçage, positifs et négatifs, estimées depuis 1850, on arrive à une valeur de 1,6 +/- 1 Watt/m2."

Si la Terre réagissait instantanément, le réchauffement devrait être égal à 1,4°C, mais avec l'inertie des océans, le réchauffement actuel n'est que (tout est relatif !) de 0,8°C. Enfin le réchauffement sera pire si l'on maintient les émissions au niveau actuel car le C02 s'accumule dans l'atmosphère (augmentation du chauffage GES), et encore bien pire si les émissions continuent à augmenter au rythme actuel (augmentation encore plus grande du chauffage GES). Plus rapidement seront réduites les émissions de GES (...> facteur 4 à 5), plus faible sera l'ampleur du réchauffement à venir.

Autres données :

Commentaire du graphique : "Les flux de chaleur sensible et latente (H et E) sont maximaux sur les courants chauds (Gulf Stream), et sur les zones marginales de glaces (hors glace). Le rapport de Bowen (H/E) vaut environ 0.11, le flux de chaleur sensible étant presque toujours faible (50 W/m2), ce qui rend son évaluation difficile. Le flux dans l’océan (G) est déduit comme résidu du bilan d’énergie. Il est connu avec une mauvaise précision (40%). Sa répartition sur le globe est fonction de l’éclairement solaire et des courants. Le terme dominant de forçage atmosphérique est le flux de quantité de mouvement, t, qui influe directement sur la circulation océanique, mais interagit avec la surface par modification de sa rugosité. Les flux radiatifs (S et L) viennent en seconde importance, avec le flux de chaleur latente (chauffage solaire, couverture nuageuse et refroidissement de l’océan par évaporation). Les flux de masse, M, (évaporation, précipitation) peuvent être localement important dans le couplage."

http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier618-3.php

[Invité]

Les océans accumulent de la chaleur et devraient la restituer avec un certain délai dans l'atmosphère.

Même si l'on stoppe complètement les émissions de C02, un réchauffement de 0,6°C supplémentaire est attendu.

J'aimerais en savoir plus à ce sujet :

1 - Mécanismes physiques en jeu

2 - Comment on estime le délai de ce réchauffement (redistribution de la chaleur, circulation océanique etc.)

Comme je le disais dans un autre topic, les océans stockent actuellement de la chaleur tant que le que le flux entrant est supérieur au flux sortant de l'océan.

Lorsqu'il y aura égalité parfaite ils n'en stockeront plus et lorsque le flux entrant diminuera, par exemple suite à la baisse des GES, ils déstockeront la chaleur emmagasinée.

Les 0.6°C, qui sont dans le tuyau, ne proviendront pas de la chaleur restituée par l'océan.

Ils proviendront du fait que les couches supérieures de l'océan seront stabilisées thermiquement.

De plus si on considère l'océan dans son entier, c'est une énorme source froide.

Sa température moyenne étant de 3.5°C.

Tout ceci est raisonné en global.

En régional ce n'est sans doute pas la même chose.

[david3]

Les 0.6°C, qui sont dans le tuyau, ne proviendront pas de la chaleur restituée par l'océan.

Ils proviendront du fait que les couches supérieures de l'océan seront stabilisées thermiquement.

Il y a à mon avis quelque chose qui manque à la démontration. Je crois que le facteur clé c'est la distribution de la chaleur. Les 0,6°C de réchauffement de l'atmosphère dans le pipeline correspondent à la chaleur stokée dans l'océan puis distribuée et dont une fraction est restituée ensuite avec un délai vers l'atmosphère. Je reprend les éléments du débat de l'autre fil :

On ajoute un forçage ---> on crée un déséquilibre qui permet le chauffage du système à une température T permettant un nouvel équilibre. Plus la masse à chauffer est grande et plus le système est long à atteindre l'équilibre. C'est l'inertie thermique.

OK là dessus. Ensuite la chaleur est redistribuée et elle peut réchauffer l'atmosphère, après un certain délai : j'aimerais savoir comment on estime ce délai. Il suffit qu'une petite fraction de l'énorme quantité de chaleur stockée par l'océan soit relâchée vers l'atmosphère pour que cette dernière augmente sa température de manière significative.

[Invité]

Ensuite la chaleur est redistribuée et elle peut réchauffer l'atmosphère, après un certain délai : j'aimerais savoir comment on estime ce délai. Il suffit qu'une petite fraction de l'énorme quantité de chaleur stockée par l'océan soit relâchée vers l'atmosphère pour que cette dernière augmente sa température de manière significative.

Certes si on raisonne en énergie.

Mais il y a la thermo qui est implacable.

Quelle que soit la quantité d'énergie disponible dans une source celle-ci ne peut être transférée, sans travail extérieur, à une source de température supérieure.

Globalement la basse tropo et les terres se réchauffant plus vite que l'océan ils sont, de plus en plus, à une température supérieure à ce dernier.

Si l'on veut imaginer des mécanismes un peu exotiques pour occasionner ce que tu dis, il faudrait envisager des phénomènes "pompeurs" d'énergie.

Capables donc de faire passer de l'énergie de la source chaude à la source froide.

Parmi les candidats on peut trouver la convection dont une des manifestations les plus violentes est le cyclone...

[david3]

Certes si on raisonne en énergie. Mais il y a la thermo qui est implacable. Quelle que soit la quantité d'énergie disponible dans une source celle-ci ne peut être transférée, sans travail extérieur, à une source de température supérieure.

La redistribution de la chaleur océanique (qui prend du temps) peut amèner globalement à un réchauffement de l'atmopshère (+ de chaleur océanique dans les régions à atmosphère relativement plus froide ...> l'océan devient un chauffage dans ces régions...> réchauffement de l'atmosphère). Du moins, c'est cela que je comprend mais j'attend confirmation. C'est une histoire d'équilibre global, à l'échelle de la planète, et le temps de réponse (délai) semble dépendre directement de la ciculation océanique et de la distribution de chaleur.Mais il me manque des éléments.

[Invité]

La redistribution de la chaleur océanique (qui prend du temps) peut amèner globalement à un réchauffement de l'atmopshère (+ de chaleur océanique dans les régions à atmosphère relativement plus froide ...> réchauffement de l'atmosphère). Du moins, c'est cela que je comprend mais j'attend confirmation. C'est une histoire d'équilibre global, à l'échelle de la planète, qui dépend de la ciculation océanique et de la distribution de chaleur.

Oui c'est ce qui se passe en permanence par la circulation générale de l'atmosphère et océanique.

Les transferts de chaleur atmosphérique et océanique se font toujours de la source chaude vers la source froide.

Tu envisages l'océan comme étant la source chaude et l'atmosphère la source froide puisque tu envisages un réchauffement de cette dernière par l'océan.

Mais il y a un truc qui cloche c'est que l'échange se fait d'autant mieux que le delta T est important.

Si tu diminues ce delta T tu diminues l'échange.

Il y a là un paradoxe.

Mais j'attendrai, avant de savoir s'il faut que je remette en question les quelques bribes fondamentales que je crois posséder, que tu aies la confirmation du mécanisme.

Ceci dit que la convection provenant de l'océan participe au réchauffage de l'atmosphère, là entièrement d'accord.

[david3]

Oui c'est ce qui se passe en permanence par la circulation générale de l'atmosphère et océanique.

Oui Maintenant je prend une image simple qui vaut ce qu'elle vaut (si quelqu'un a mieux, il faut pas hésiter) : on a un tuyau d'arrosage de 300 mètres de long où l'eau circule avec un flux constant. Tu augmentes la pression à la source, il faut un certain temps pour que cela retentisse de l'autre...

Encore une fois, c'est ce que je comprends, j'attends confirmation.

Dans tous les cas la terre est en déséquilibre énergétique, il va bien falloir que cela sorte (si possible sans faire éclater le tuyau)

[Invité]

Oui

Maintenant je prend une image simple qui vaut ce qu'elle vaut (si quelqu'un a mieux, il faut pas hésiter) : on a un tuyau d'arrosage de 300 mètres de long où l'eau circule avec un flux constant. Tu augmentes la pression à la source, il faut un certain temps pour que cela retentisse de l'autre...

Encore une fois, c'est ce que je comprends, j'attends confirmation.

Dans tous les cas la terre est en déséquilibre énergétique, il va bien falloir que cela sorte (si possible sans faire éclater le tuyau)

oui il y a toujours un temps de réponse.

Il peut y avoir des phénomènes transitoires car j'envisage les choses à l'équilibre.

On peut trouver ce genre de phénomène déjà à l'heure actuelle.

Il ne faut pas chercher loin à mon sens.

Par exemple les phénomènes El Nino où l'upwelling au large du Pérou est interrompu par un changement de circu atmophérique et où les eaux chaudes se répandent sur le Pacifique équatorial.

Il y a bien à ce moment là un transfert de chaleur important entre océan et terres.

La température des terres augmente en effet lors des épisodes El Nino.

Ceci dit c'est un phénomène je le répète transitoire dont quelques uns prévoient l'augmentation de fréquence avec le RC.

C'est un candidat en plus des cyclones et de la convection en général.

[Invité]

Si l'on veut imaginer des mécanismes un peu exotiques pour occasionner ce que tu dis, il faudrait envisager des phénomènes "pompeurs" d'énergie.

Capables donc de faire passer de l'énergie de la source chaude à la source froide.

Parmi les candidats on peut trouver la convection dont une des manifestations les plus violentes est le cyclone...

oui là c'est moyen ce que je raconte.

La source froide, dans le cas de la convection, ce ne sont pas les très basses couches de la tropo mais les couches où il peut y avoir condensation.

Ces couches peuvent donc, elles le sont déjà, être réchauffées de façon supplémentaire par l'océan.

[sirius]

Oui

Maintenant je prend une image simple qui vaut ce qu'elle vaut (si quelqu'un a mieux, il faut pas hésiter) : on a un tuyau d'arrosage de 300 mètres de long où l'eau circule avec un flux constant. Tu augmentes la pression à la source, il faut un certain temps pour que cela retentisse de l'autre...

Encore une fois, c'est ce que je comprends, j'attends confirmation.

Dans tous les cas la terre est en déséquilibre énergétique, il va bien falloir que cela sorte (si possible sans faire éclater le tuyau)

Ton image ne concerne que la dynamique et par ailleurs, elle est fausse.

Si tu augmentes la pression à la source, le résultat est quasi immédiat à la sortie (il n'est pas nécessaire que la goutte d'eau qui sort de la souce avec plus de pression arrive à la sortie du tuyau: elle transmet sa pression et ça, ça va très vite: c'est comme pour le courant électrique)

....sauf que le fluide n'est pas parfait, qu'il a une certaine viscosité et qu'en conséquence, il y aura des pertes.

Sauf que tu n'es peut être pas en régime laminaire et que , dans ce cas, tu auras des tourbillons (de la turbulence) et encore des pertes

Sinon, vous avez raison (en concatainant tes posts et ceux de Meteor).

Etat de référence: il y a équilibre approximatif: l'océan emmagasine de la chaleur dans les régions tropicales et la restitue aux hautes latitudes.

Il se débarasse d'abord d'une partie de l'énergie en trop par la convection profonde en régions tropicales, ça, c'est immédiat ou presque.

Il échange avec l'atmosphère essentiellement via les perturbations (ce qui inclue donc les tempêtes) . Ce sont elles qui réchauffent les hautes latitudes. Enfin, une partie de l'énergie sert à éroder la glace de mer par exemple.

Soit un déséquilibre positif suffisamment long (100 ans par exemple et on arrête). L'océan emmagasine une partie de ce déséquilibre, l'atmosphère, la biosphère etc, le reste.

Une fois le déséquilibre stoppé. L'atmosphère récupère très vite ses conditions de référence (qq semaines) sauf

sauf que l'océan transporte un chouia de plus de chaleur, aux latitudes moyennes et aux hauutes latitudes, il est un peu plus chaud qu'avant. L'écart avec l'atmosphère est un peu plus grand et les perturb un peu plus efficaces et l'érosion de la glace de mer un peu plus forte.

Ca suffit pour que l'océan continue de maintenir la température de la planète à un niveau plus élevé pendant encore un moment (en fait qq dizaines d'années).

NB: j'ai stoppé le forçage, cad, je l'ai remis à zéro. Si on prend le cas du CO2 , même si l'on cesse toute émission (!) , le forçage demeure, simplement , il n'augmente plus.

Je parle de qq dizaines d'années parce que ça sera grosso modo le temps nécessaire à la plongée en profondeur des eaux superficielles. Ensuite, comme le fait reùarquer Meteor , on est plus ou moins tranquille. Pas complètement parce que les upwellings restituent une partie de cette eau des profondeurs (et ils seront donc un peu plus chauds) mais c'est lent globalement. Sinon, il faut des siècles pour en finir en rayonnant vers l'espace toute la chaleur emmagasinée , seule condition pour en être définitivement débarassée.

[charles.muller]

Je veux bien ouvrir de nouvelles discussions pour les HS, mais il faudrait reprendre tout le raisonnement sinon c'est du temps perdu.

Je rappelle que cette question océanique vient d'un débat sur le thème : pourquoi il y a moins de réchauffement ces trente dernières années qu'attendu par rapport aux forçages.

La réponse apportée par Sirius à Météor :

Dans le même papier que tu utilises, je présume (Hansen et al ,2006), les auteurs disent que leur modèle couplé océan-atmosphère répond à 50% du forçage au bout de 25 ans et à 75% au bout de 100 ans, l'équilibre n'étant atteint qu'au bout de plusuieurs siècles. Le modèle océanique utilisé (Russell , 1995) simule correctement la circulation thermohaline mais loupe la variabilité du type El Nino.

Après ma question sur l'origine exacte (rétroaction, inertie océanique) du délai, Sirius a précisé qu'il s'agissait bien des océans.

On va vite se mettre d'accord, ce n'est pas la rétroaction vapeur d'eau qui prend du temps. Elle est quasi immédiate et ça semble bien marcher ainsi.

C'est donc l'océan. Comme je le disais plus haut, le fait que la variabilité El Nino soit filtrée a peu d'importance sur le long terme puisqu'on cherche la réponse d'ensemble. C'est vrai aussi des variabilités décennales de la Circulation thermohaline. Par contre, cette variabilité va , évidemment , masquer l'effet du forçage (ou au contraire l'accentuer suivant la phase considérée).

(ensuite, exemple de la piscine et de la laine de verre)

Il y a plusieurs problèmes avec cela.

- L'évolution du contenu des chaleurs des 700 premiers mètres de l'océan (Levitus 2005a, 2005b, Lyman 2006) au cours des dernière décennies ne semble pas correspondre à 75% du forçage de cette même période, comme le laisse entendre Hansen et al. (Voir références exactes dans l'autre post).

- Que devient exactement cette chaleur océanique ? Elle tend à réchauffer les couches inférieures de l'océan (source chaude > source froide comme le dit Météor), mais il y a dans ce cas un sacré délai vu la profondeur de l'océan et sa température moyenne. Elle peut alimenter des "centrales thermiques" que sont les cyclones (Météor). Elle est aussi bien sûr rayonnée en IR vers l'atmosphère (comportement de corps noir). Mais là, suggère Pierre Ernest et sous réserve que j'ai bien compris, l'océan est plutôt en déficit de chaleur (il faut qu'il se réchauffe plus pour atteindre l'équilibre énergie entrante / énergie sortante à la surface).

On en est à peu près arrivé là, mais les corrections / précisions sont les bienvenues.

[charles.muller]

Ton image ne concerne que la dynamique et par ailleurs, elle est fausse.

(...)

Ah, j'étais en train de rédiger ma réponse et je n'ai pas vu la tienne. Elle résume mieux (la tienne) je pense l'ensemble des phénomènes inclus dans l'inertie thermique.Simplement sur cette base, peut-on répondre plus précisément à la question posée par David, à savoir: après 100 ans de déséquilibre dus aux forçages positifs, combien y a-t-il de réserve dans le pipe-line (le réservoir océanique) en terme de température de surface ? Je crois que c'est en fait ce dernier point qui suscite le débat, notamment lorsqu'Hansen et al. disent (en substance, je n'ai pas la réf. exacte) : entre maintenant et 2050, on doit s'attendre à encore X °C de hausse des T dus à l'inertie océanique, et cela indépendamment de ce que l'on va faire ou ne pas faire pour les émissions dans la même période.

[sirius]

Ah, j'étais en train de rédiger ma réponse et je n'ai pas vu la tienne. Elle résume mieux (la tienne) je pense l'ensemble des phénomènes inclus dans l'inertie thermique.

Simplement sur cette base, peut-on répondre plus précisément à la question posée par David, à savoir: après 100 ans de déséquilibre dus aux forçages positifs, combien y a-t-il de réserve dans le pipe-line (le réservoir océanique) en terme de température de surface ? Je crois que c'est en fait ce dernier point qui suscite le débat, notamment lorsqu'Hansen et al. disent (en substance, je n'ai pas la réf. exacte) : entre maintenant et 2050, on doit s'attendre à encore X °C de hausse des T dus à l'inertie océanique, et cela indépendamment de ce que l'on va faire ou ne pas faire pour les émissions dans la même période.

Il me semble que j'ai répondu, relis mon nota bene.

Il me semble que les chiffres de Hansen sont assez raisonnables mais je ne mettrais pas ma main à couper entre 50% et 60 % . Mais en fait, c'est cohérent avec le fait que la moitié des transports de chaleur de la planète s'effectuent sous forme océanique: environ la moitié de la chaleur fournie devrait être redélivrée rapidement , l'autre moitié nettement plus lentement.

[charles.muller]

Il me semble que les chiffres de Hansen sont assez raisonnables mais je ne mettrais pas ma main à couper entre 50% et 60 % .

Le papier pertinent de Hansen sur le sujet est : Hansen et al., 2005, Earth's Energy Imbalance: Confirmation and Implications, Science, 308, 1431-1435.

Il est dispo sur sa page :

http://www.columbia.edu/~jeh1/

Je vais le relire en détail (et comparer à Levitus + Lyman) pour avancer un peu sur des données plus précises relatives à la situation actuelle.

[charles.muller]

La lecture attentive des trois papiers Hansen, Levitus et Lyman montre à mon avis que le gros problème, c'est la modélisation océanique.

Je pars du principe que les données quantifiées sont bonnes, y compris Lyman (ce n'est peut-être pas le cas, mais on ne peut pas avancer dans le cas contraire). Je vais essayer d'être synthétique, mais ce n'est pas évident.

- Hansen et al. confirment que le contenu de chaleur des océans est le principal "marqueur" de la balance énergétique, puisqu'il s'agit du principal réservoir d'énergie en excès, sur une période ayant subi un forçage (donc en déséquilibre). La nôtre en l'occurrence.

- En se fondant notamment sur Levitus 2000 (depuis, Levitus 2005 mais cela ne change pas grand chose), ils calculent un gain moyen de 0,2/Wm2 par an sur les cinquante dernières années pour l'océan, soit 10W/m2, sur la couche 0-3000 m (la majeure partie entre 0 et 700m).

- Sur la décennie 1993-2003, ils calculent un gain océanique de 0,86 W/m2/an, ce qui ramené à la surface de la terre (*0,7) fait environ 0,6W/m2/an. Dans le même temps, le forçage GES a cru de 0,85 W/m2. La différence de 0,25W/m2 (pour les océans) part en profondeur, est échangée avec l'atmosphère à la surface ou sert à fondre les glaces.

- Au total, ils calculent que le forçage encore "dans le pipe line" entre 1880 et 2003 est d'environ 0,85W/m2, pour env. 1,8 W/m2 de forçage total sur la période. Env. 1W/m2 de forçage 1880-2003 a servi a produire 0,6°C de hausse des T (selon la sensibilité climatique de leur modèle). Le reste (0,85 W/m2 = balance énergétique excédentaire) est pour l'essentiel contenu dans la chaleur océanique qui va l'émettre "en douceur" selon le mécanisme décrit ci-dessus, c'est-à-dire en réchauffement de l'atmosphère (dans les zones froides), en faisant fondre les glaces, en échangeant aussi avec les couches océaniques inférieures froides.

- Hansen et al. parviennent donc à la même conclusion de deux manières différentes. D'une part, par calcul théorique sur le base de leur modèle, de ses forçages et de sa sensibilité climatique (il trouve la chaleur ou l'énergie manquante par rapport à l'évolution des T). D'autre part, par observation empirique, sur la base du contenu de chaleur 0-3000 m de l'océan, et surtout 0-700 m (il retrouve une quantité comparable).

***

Ce raisonnement ne pose pas de problèmes majeurs (je vais revenir sur des problèmes mineurs ensuite), mais une question est bien sûr de savoir ce que deviennent à long terme les 0,85 W/m2 d'excès énergétique dans les océans trouvés en 2003 par Hansen et al. Et c'est là que cela se complique.

- D'abord, Levitus 2005 montre que le contenu de chaleur des océans connaît lui aussi des fluctuations fortes. Ainsi, entre 1980 et 1983, les océans ont perdu brusquement leur chaleur dans la couche supérieure (6*10^22 J, -1,2W/m2), de sorte que le contenu de chaleur 0-3000 mètres est revenu en 1985 pas loin de son niveau de 1960, et même en-dessous de ce niveau pour la couche 0-300 m.

- Ensuite, Lyman 2006 suggère que ce phénomène s'est produit à nouveau entre 2003 et 2005, avec une perte de 3,2*10^22 J, -1,0 W/m2). Du coup, le bilan 1993-2005 est de 0,33 W/m2, et non plus 0,85W/m2 pour 1993-2003 chez Hansen. Sous réserve que cela soit confirmé, il semble donc qu'il existe un (plusieurs) mécanisme(s), régulier ou irrégulier on ne le sait pas, au terme duquel les océans diffusent leur chaleur accumulée (on ne sait pas où, soit vers le fond, soit vers l'espace, soit les deux). Voilà pourquoi je parle d'un problème de modélisaton océanique.

- Si on prend la sensibilité climatique du modèle de Hansen, il ne reste donc plus qu'environ 0,25°C dans le pipe line, et non plus 0,6°C. Non seulement l'inertie océanique retarde la réponse des T surface aux GES, mais il semble même qu'elle l'annule en partie. Du moins cela dépend, si la chaleur est partie vers le fond, elle est toujours là, bien sûr. Mais plus elle se diffuse vers des couches inférieures de l'océan, moins ses effets sur le climat seront sensibles à court et moyen termes.

- Le résultat de Lyman permet de voir d'un autre oeil ce qu'écrivaient Hansen et al., à savoir : "An alternative interpretation of the observed present high rate of ocean heat storage might be that it results, not from climate forcings, but from unforced atmosphere-ocean fluctuations. However, if a fluctuation had brought cool water to the ocean surface, as needed to decrease outgoing heat flux, the ocean surface would have cooled, whereas in fact it warmed (22). A positive climate forcing, anticipated independently, is the more viable interpretation." Comme l'océan s'est justement refroidi, cette "interprétation alternative" selon laquelle une partie du stockage de chaleur de la couche supérieure provient de fluctuation naturelle plus que de forçage se trouve renforcée. En 2003, elle n'était pas envisageable ; en 2006, elle redevient pertinente. Et ce d'autant plus que 2003-2005 trouvé par Lyman rejoint 1980-83 trouvé par Levitus.

***

Sur les problèmes mineurs de Hansen et al., cela concerne les données de leur modèle, notamment les forçages. Je doute que l'on puisse accorder beaucoup de valeur au 1,8 W/m2 1880-2003 ni à 0,85W/m2 1993-2003, en raison notamment de l'énorme incertitude aérosols (la marge d'erreur est justement égale à 0,8W/m2, c'est-à-dire à l'amplitude 1993-2003). Et la sensibilité climatique de 2,7°C (par W/m2) n'est pas une valeur indépendante, c'est ce qu'ils obtiennent quand leur modèle tourne jusqu'à 2xCO2. Mais si le modèle est mal calibré au départ...

[david3]

Ton image ne concerne que la dynamique et par ailleurs, elle est fausse.

Si tu augmentes la pression à la source, le résultat est quasi immédiat à la sortie (il n'est pas nécessaire que la goutte d'eau qui sort de la souce avec plus de pression arrive à la sortie du tuyau: elle transmet sa pression et ça, ça va très vite: c'est comme pour le courant électrique)

....sauf que le fluide n'est pas parfait, qu'il a une certaine viscosité et qu'en conséquence, il y aura des pertes.

Sauf que tu n'es peut être pas en régime laminaire et que , dans ce cas, tu auras des tourbillons (de la turbulence) et encore des pertes

Sinon, vous avez raison (en concatainant tes posts et ceux de Meteor).

Oui j'avais conscience que c'était "un peu limite" comme image. Je cherchais une image avec un tuyau ("pipeline")... /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Invité]

- Au total, ils calculent que le forçage encore "dans le pipe line" entre 1880 et 2003 est d'environ 0,85W/m2, pour env. 1,8 W/m2 de forçage total sur la période. Env. 1W/m2 de forçage 1880-2003 a servi a produire 0,6°C de hausse des T (selon la sensibilité climatique de leur modèle). Le reste (0,85 W/m2 = balance énergétique excédentaire) est pour l'essentiel contenu dans la chaleur océanique qui va l'émettre "en douceur" selon le mécanisme décrit ci-dessus, c'est-à-dire en réchauffement de l'atmosphère (dans les zones froides), en faisant fondre les glaces, en échangeant aussi avec les couches océaniques inférieures froides.

Ce n'est pas tout à fait comme cela que je comprends leur papier (à moins que j'ai lu trop vite /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20"> ) ni la théorie de la chose.

Les 0.85 W/m2 sont absorbés par l'océan certes mais ce n'est pas l'océan qui va ensuite provoquer les 0.6°C d'augmentation.

En fait si on imagine le forçage constant à partir de maintenant, ce flux de 0.85W/m2 absorbé va diminuer peu à peu, au fur et à mesure que l'océan se réchauffe, pour finalement quasiment s'annuler.

En conséquence les 1.8W/m2 pourront s'appliquer pleinement et provoquer 1.3°C d'augmentation/1880.

C'était tout le sens de ma conversation avec David cet AM.

On peut par contre considérer que l'océan est un des vecteurs de la fonte des glaces mais rien que ce "pouvoir" fait justement partie de son inertie.

Sinon je suis bien d'accord avec le fait qu'il faudrait mieux modéliser l'inertie océanique.

Il y a encore pas mal de pain sur la planche si l'on veut transformer l'océan en marqueur de l'évolution climatique.

Si Lyman est vrai on peut se poser pas mal de questions sur l'insensibilité au "bruit" de ce "marqueur".

[miniTAX]

Oui j'avais conscience que c'était "un peu limite" comme image. Je cherchais une image avec un tuyau ("pipeline")... /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

L'image d'une casserole d'eau qu'on chauffe serait certainement moins "limite". Quand on allume le feu, l'eau n'est pas tout de suite chaude et quand on coupe le feu, ça met un certain temps pour revenir à température ambiante.Seulement dans le cas du climat, on est plutôt en présence d'un chateau d'eau (les océans) chauffé par une bougie (les 0,75°C/W/m2 de sensibilité théorique et les 2,6 W/m2 de forçage depuis 1 siècle qui n'ont aucune raison de se retrouver intégralement dans les océans).

Problème, l'océan, c'est le grand inconnu. Même les "mesures" de Levitus que tout le monde semblent utiliser sans la moindre réserve pour raisonner sur la chaleur des océans ne sont que des extrapolations grossières faites à partir de mesures rares, imparfaites et inhomogènes avec un modèle (encore) dont la physique sous-jacente est très simpliste. Après tout, les réseaux de 2500 (de tête) de bouées Argo ne fournissent des mesures de qualité que depuis 2000 ! Les données anciennes sont totalement insuffisantes au niveau couverture spatiale et ne remontent jamais assez loin dans le temps. Quant au profil thermique exact, même au dessus de la thermocline, c'est de l'ordre du rêve jusqu'à récemment. Que dire des masses d'eau de grande profondeur, du forçage géothermique et de l'activité des dorsales sous-marines dont la chaleur se retrouve intégralement dans l'eau (contrairement à l'activité volcanique de surface) ???

De toute façon, on n'arrive pas à expliquer pourquoi entre 2003 et 2005, les océans ont perdu 1/5 de la chaleur prétendument accumulée depuis 50 ans (cf Lyman) . Donc prendre une image simpliste pour expliquer un phénomène dont on ne sait pas grand chose, c'est forcément s'embarquer sur des idées préconçues ce qui ne favorise pas l'observation objective des faits.

Au passage, une question pour Charles qui a l'air de suivre de près les publis de Hansen:

Hansen justifie justement sa sensibilité de 0,75°C/W/m2 qui est 3x plus forte que celle observée au cours du 20e siècle (augmentation de 0,6°C pour un forçage de 2,6 W/m2, soit une sensibilité de seulement 0,23 °C/W/m2) par cette fameuse inertie océanique. Mais depuis la parution récente de l'article de Lyman qui montre la perte massive de chaleur océanique, je présume que sa théorie et ses chiffres sur la sensibilité deviennent de plus en plus intenables, ce qu'avait déjà montré Lindzen depuis des années.

Charles, connaîtrais-tu la position de Hansen concernant ce fameux stockage thermique par les océans depuis la publi des observations de Lyman (la chronologie des articles est importantes, l'article de Lyman n'est publié qu'en Septembre 2006)?

Affaire à suivre en tout cas...

[charles.muller]

Ce n'est pas tout à fait comme cela que je comprends leur papier (à moins que j'ai lu trop vite /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> ) ni la théorie de la chose.

Les 0.85 W/m2 sont absorbés par l'océan certes mais ce n'est pas l'océan qui va ensuite provoquer les 0.6°C d'augmentation.

En fait si on imagine le forçage constant à partir de maintenant, ce flux de 0.85W/m2 absorbé va diminuer peu à peu, au fur et à mesure que l'océan se réchauffe, pour finalement quasiment s'annuler.

En conséquence les 1.8W/m2 pourront s'appliquer pleinement et provoquer 1.3°C d'augmentation/1880.

C'était tout le sens de ma conversation avec David cet AM.

On peut par contre considérer que l'océan est un des vecteurs de la fonte des glaces mais rien que ce "pouvoir" fait justement partie de son inertie.

Oui, tu disais à David :

"Les océans stockent actuellement de la chaleur tant que le que le flux entrant est supérieur au flux sortant de l'océan.

Lorsqu'il y aura égalité parfaite ils n'en stockeront plus et lorsque le flux entrant diminuera, par exemple suite à la baisse des GES, ils déstockeront la chaleur emmagasinée.

Les 0.6°C, qui sont dans le tuyau, ne proviendront pas de la chaleur restituée par l'océan.

Ils proviendront du fait que les couches supérieures de l'océan seront stabilisées thermiquement."

Plusieurs points :

- on est peut-être d'accord, mais le calorique / thermique / énergétique se mélange un peu, de même que le statique / dymanique, au risque de compter deux fois la même chose (dans mon esprit en tous cas). J'ai l'impression que cela rejoint au fond ce que Pierre Ernest avait suggéré à la fin de l'autre post. Le point que j'aimerais préciser avec toi est : dans ton hypothèse simplifiée d'un retour à l'équilibre avec fin du forçage aujourd'hui, on est d'accord que la chaleur qui fait monter la T océanique ne fait pas monter la T atmosphérique, et qu'il s'agit au final de la T surface à l'équilibre (0,8°C exprimé + 0,6°C en réserve). Si c'est le cas, on est OK (sauf pour le point ci-dessous).

- les océans ne font pas que stocker, ils redistribuent, notamment vers les zones froides (où le ∆T atmosphère-surface est favorable à l'échange). C'est cependant assez marginal d'après Hansen et al. à court terme : 0,04W/m2 pour 1993-2003 si j'ai bien compris. Ce chiffre, il est obtenu par déduction des autres (0,75W/m2 de déséquilibre minus 0,6W/m2 dans la couche supérieure minus 0,11W/m2 dans la couche inférieure = 0,04W/m2 qui ont servi directement à chauffer au-dessus ou fondre la glace.) Mais si en fait j'ai seulement 0,33W/m2 dans la couche supérieure (Lyman), peut-être que ce 0,04W/m2 doit être réévalué ? Exemple qui me vient à l'esprit : GRACE trouve une brusque accélération de la fonte du Groenland sur cette période. Si c'est dû à un apport de chaleur océanique sur les côtes, cela peut expliquer une partie de la dissipation, non ? (A la fin, je ne sais plus trop si j'énonce une énormité physique ou une phénomène plausible /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> ) Dans ce cas, l'inertie est moindre, car on a un effet rapide sur un paramètre du climat. Et dans ce cas toujours, la perte Lyman s'explique par plusieurs phénomènes associés (perte vers l'espace à cause d'une moindre nébulosité, perte vers le fond à cause de telle ou telle oscillation de la circulation profonde, perte vers la fonte, etc.). Evidemment, ce qui est bizarroïde dans ce cas est que tout cela coïncide dans la même période, avec une brusque perte concentrée en deux ou trois ans (au lieu d'un "yo yo" à variabilité interannuelle). Et de toute façon, la part dédiée à la fonte doit être quand même représenter de petites quantités par rapport à la masse océanique (rappel de Lévitus 2005 : une hausse de 0,1°C de tout l'océan équivaut à une hausse de 100°C de l'atmosphère si la chaleur impliquée dans la première est transférée d'un bloc à la seconde).

- sur le fond, on en revient donc toujours à la mesure de base (celle qui valide ou invalide les modèles, et non l'inverse a priori même si un modèle peut suggérer une anomalie de mesure), donc à Lyman 2006. Le même calcul sans la méthode ARGO (sur la base des anciens types de mesure seulement) montre un refroidissement moindre (courbe grise, figure 1). Donc, peut-être un effet de biais lié au changement de méthode. Comme ARGO est censé améliorer la mesure, on peut bien sûr faire le raisonnement inverse : la perte est réelle et les pertes antérieures ont été sous-évaluées chez Levitus et autres.

[charles.muller]

Je signale cette étude venant de paraître sur l'Océan Nord-Atlantique. Sur 1999-2005, les auteurs trouvent une anomalie positive de chaleur au-dessus de 1500 m. Mais avec deux tendances contradictoires : baisse dans la zone de moyenne et basse latitudes, hausse au-dessus de 50°N.

GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33, L22606, doi:10.1029/2006GL027691, 2006

Anomaly of heat content in the northern Atlantic in the last 7 years: Is the ocean warming or cooling?

V. O. Ivchenko, N. C. Wells, D. L. Aleynik

Abstract - Whether the North Atlantic Ocean is warming or cooling is an important question both in physical oceanography and climate change. The Argo profiling buoys provide an accurate and stable instrument for determining the tendencies in heat content from the surface to 2000 m from 1999 to 2005. To calculate temperature and heat content anomalies two reference climatologies are used. These are the well known WOA2001 climatology (Stephens et al., 2002), and a new WOCE Global Hydrographic climatology (Gouretski and Koltermann, 2004). The former climatology is used for our main results, and the latter is used for evaluating the sensitivity of our results to the climatology. Our scheme allows us to estimate the anomaly of heat content (AHC) in the North Atlantic and its smaller sub-domains (i.e. 10° boxes) for the period 1999–2005. We have found a dipole structure in the time averaged AHC: negative values are concentrated in the southern and middle latitudes of the North Atlantic whilst positive values are found north of 50°N. The upper 1500 m of the North Atlantic is warming throughout the period 1999 to 2005.

[Invité]

- on est peut-être d'accord, mais le calorique / thermique / énergétique se mélange un peu, de même que le statique / dymanique, au risque de compter deux fois la même chose (dans mon esprit en tous cas). J'ai l'impression que cela rejoint au fond ce que Pierre Ernest avait suggéré à la fin de l'autre post. Le point que j'aimerais préciser avec toi est : dans ton hypothèse simplifiée d'un retour à l'équilibre avec fin du forçage aujourd'hui, on est d'accord que la chaleur qui fait monter la T océanique ne fait pas monter la T atmosphérique, et qu'il s'agit au final de la T surface à l'équilibre (0,8°C exprimé + 0,6°C en réserve). Si c'est le cas, on est OK (sauf pour le point ci-dessous).

oui mais comme l'océan et l'atmosphère sont liés (ainsi que les terres bien sûr) la température de l'océan, plus basse actuellement que celle des terres, l'influence.

En quelque sorte les terres sont "victimes" de l'inertie océanique.

Si je stabilise la teneur en GES et que je maintiens le forçage constant à 1.8W/m2 j'aurais théoriquement équilibre complet d'ici une cinquantaine d'années à la température d'équilibre cad +1.3 ou 1.4 °C pour l'ensemble terres + océans.

Si j'arrête le forçage complètement, cad que je reviens à 1880 immédiatement, l'océan arrête de se réchauffer immédiatement et commence à se refroidir.

Les terres se refroidissent mais grâce à l'inertie océanique, qui joue cette fois dans l'autre sens, moins vite que si elles étaient seules.

Sinon je suis bien d'accord que l'océan est un vecteur d'énergie mais pour les 0.04W/m2 je suis un peu dubitatif qu'on puisse obtenir ce résultat par différence entre des températures de couches d'eau.

Les glaces font également partie de l'inertie du système et elles sont bien sûr également à prendre en compte.

Elles sont "attaquées" par l'atmosphère et par l'océan mais pour moi cela ne change pas grand-chose le principe est le même.

[Invité]

Je signale cette étude venant de paraître sur l'Océan Nord-Atlantique. Sur 1999-2005, les auteurs trouvent une anomalie positive de chaleur au-dessus de 1500 m. Mais avec deux tendances contradictoires : baisse dans la zone de moyenne et basse latitudes, hausse au-dessus de 50°N.

GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33, L22606, doi:10.1029/2006GL027691, 2006

On retrouve cela dans l'étude de Lyman.

Cela confirme un peu ce que je pense.

Cad une zone d'upwelling au sud et de downwelling au nord.

A mon sens pas grand-chose à voir avec une perte radiative quelconque.

Le profil de température est un peu trop étrange pour coller avec cette hypothèse.

[charles.muller]

On retrouve cela dans l'étude de Lyman.

Cela confirme un peu ce que je pense.

Cad une zone d'upwelling au sud et de downwelling au nord.

A mon sens pas grand-chose à voir avec une perte radiative quelconque.

Le profil de température est un peu trop étrange pour coller avec cette hypothèse.

Tu parles des températures océaniques, je pense ? En fait, le profil Lyman est négatif à peu près partout avec un maximum vers 400 mètres. Mais c'est une moyenne globale de disparités régionales fortes et les résultats préliminaires indiquent que cela se prolonge au-delà de 700 m (le refroidissement), jusqu'à 1400 m. Côté localisation, le refroidissement semble centré autour des latitude 40°S et 30°N. Je ne connais pas assez l'océanographie physique pour savoir si ces zones sont sujettes à des upwellings.

Par ailleurs, Lyman et al. citent un article sous presse de Wong et al. montrant apparemment (je ne l'ai pas lu) qu'une variation de 1 W/m2 dans le budget terre-espace et sur deux années n'est pas un phénomène si rare, d'après des réanalyses ERBE/ERBS. Si on avait une perte à dominante radiative IR, quel serait en fait le profil attendu après la perte ?

[Invité]

Par ailleurs, Lyman et al. citent un article sous presse de Wong et al. montrant apparemment (je ne l'ai pas lu) qu'une variation de 1 W/m2 dans le budget terre-espace et sur deux années n'est pas un phénomène si rare, d'après des réanalyses ERBE/ERBS. Si on avait une perte à dominante radiative IR, quel serait en fait le profil attendu après la perte ?

Il me semble qu'il y aurait d'avantage de perte au niveau de la surface puisque c'est là qu'aurait lieu le départ d'énergie.

Mais pas à 400 m de profondeur.

En moyenne cela ressemble à une remontée de la thermocline, vu le profil habituel de température.

si on veut tout de même envisager une perte radiative que peut-on retenir?

Le RF solaire a baissé d'environ 0.1W/m2.

Il n'y a pas eu à ma connaissance d'éruption volcanique de grande ampleur.

Les GES n'ont fait qu'augmenter couvrant la baisse du solaire.

côté aérosols tropo je vois mal une quelconque augmentation alors qu'on serait plutôt en diminution (mais on n'en sait trop rien en fait)

restent les nuages.

pour avoir une perte il faudrait diminuer les cirrus et /ou augmenter les stratus.

J'ai plutôt l'impression que c'était l'inverse.

donc au niveau global pas facile d'y voir quelque chose.

Par contre au niveau local, je crois que c'était sirius qui parlait de cela un jour, il y aurait eu un flux IR TOA important au niveau de la zone intertropicale.

Une manifestation de l'effet d'iris de Lindzen? /emoticons/sad@2x.png 2x" width="20" height="20">

Ou alors des SST anormalement élevées dans cette région entraînant une flux IR important.

Si on considère que la région en question fait 1/4 de la surface terrestre il faudrait donc imaginer qu'elle ait perdu, pendant 2 ans, 4W/m2.

Ceci correspondrait à une anomalie de température d'environ 1°C et pourrait aussi expliquer une recrudescence des cyclones dans l'Atlantique nord notamment.

On devrait pouvoir retrouver facilement une telle anomalie.

Mais en fait je n'arrive pas à retrouver une telle anomalie (+1°C) sur une aussi grande zone pendant 2 ans.

Si quelqu'un a des infos.

[david3]

Juste pour signaler un dossier d'océanographie physique sur Futura Science avec des données de base intéressantes pour ce débat :

(...) Quand l'océan est plus chaud que l'air, l'air en contact avec l'océan se réchauffe et monte. On a un phénomène de convection naturelle qui entretient le renouvellement de l'air et donc les échanges de chaleur. Dans le cas contraire l'air refroidi reste à la surface les échanges de chaleur se font alors plus lentement à l'échelle moléculaire. Il y a donc une dissymétrie dans les échanges de chaleur : l'océan cède plus facilement de la chaleur par convection qu'il n'en gagne par conduction. (...)

http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier416-9.php

Autre version : Un cours en ligne d'introduction à l'océanographie physique

http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/plan.htm

Cours d'océanographie physique +++

http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosc...enHua/index.htm (diaporama - cliquer sur C pour accèder aux commentaires des diapos)

" L'océan a un très fort impact sur le climat de la planète. La majeure partie de la chaleur solaire reçue par notre planète est emmagasinée dans les océans qui constituent un prodigieux réservoir de chaleur."

Trajectoire d'une particule dans un modèle de Circulation Générale Océanique.

Les océans en chiffres :

- 70 % de la surface du globe

- environ 97 % de l'eau disponible sur Terre

- une profondeur moyenne de 3800 mètres

- couche très mince: 1/1700 rayon de la Terre

- 300 fois la masse de l'atmosphère

- 1200 fois la capacité de stockage de chaleur de l'atmosphère

- En un siècle de réchauffement (chauffage solaire puis ensuite de plus en plus GES), l'océan a aborbé énormément de chaleur.

- La Terre absorbe à présent 0.85±0.15 W/m2 d'énergie du soleil de plus qu'elle n'en réemet vers l'espace (déséquilibre).

- Jusqu'à présent l'océan tamporisait la hausse de la température de l'atmosphère (il met du temps à se réchauffer).

- A présent il s'est réchauffé (du moins dans sa partie supérieure c'est à dire celle qui est proche de l'atmosphère), et on peut craindre qu'il recrache vers l'atmosphère une partie de la chaleur qu'il emmagazine.

Il me manque encore des éléments pour bien comprendre le mécanisme (dimension temporelle etc.) :

- On chauffe à la surface de l'océan : combien de temps faut-il pour que l'on parvienne a un équilibre de l'ensemble de la masse d'eau océanique ? (échelle du millier d'année sans doute) De la masse d'eau au dessus du thermocline ? ( ?)

- Ce sont des données pertinentes ici ? (ce processus doit être long alors que le réchauffement de l'atmosphère par l'océan est rapide)

- C'est compliqué car :

-- le radiateur GES est en hausse ...

-- Des processus agissant à des vitesses différentes entrent en jeu...