Les phénomènes susceptibles de forcer le climat sont déterminés à partir des données proxies. Les modélisations numériques permettent de connaître si les forçages auraient réellement l’effet observé sur le climat décrit par les données.
4.3 1 L’activité solaire
A l’échelle du millénaire, les variations orbitales représentent un forçage négligeable. En revanche, l’énergie en provenance du Soleil (l’« irradiance solaire ») varie sensiblement au cours du temps et a des répercussions sur le climat (Figure 4.5) (EnSavoirPlus 4.4).
Les proxies de l’irradiance solaire
L’irradiance solaire ne peut être évaluée précisément qu’à partir de satellites et n’est donc mesurée que depuis quelques décennies seulement (Partie 5.3.1 et EnSavoirPlus 5.2). Des méthodes indirectes (« proxies ») (Partie 1.4.2) sont utilisées pour retrouver les variations d’activité solaire du millénaire ; les plus utilisées sont les taches solaires et les isotopes cosmogéniques (EnSavoirPlus 4.4).
Les taches solaires
Une tache solaire est une zone relativement plus froide et plus sombre que le reste de la surface du Soleil (photosphère). La température y est de 3900°C au lieu de 5700°C (Hoyt & Schatten, 1997Hoyt D., & Schatten K.H., 1997 : The Role of the Sun in Climate Change. Oxford University Press, Oxford. 279 p.). Ces figures sont remarquées dès l’Antiquité. Elles seront consignées à partir du 17ème siècle. Un nombre de taches important signifie que l’irradiance solaire est élevée (EnSavoirPlus 4.4).
Les variations passées de l’irradiance
Le millénaire a connu plusieurs périodes caractérisées par une activité solaire élevée (maxima) ou faible (minima) (Figures 4.3, 4.4 et 4.5). Ces périodes concordent avec les épisodes climatiques doux ou froids (Tableau 4.1).
L’irradiance solaire varie selon des cycles (Deconinck, 2006Deconinck J.-F., 2006 : Paléoclimats, l’enregistrement des variations climatiques. Vuibert, 198 p.). Il existe de nombreux cycles à l’échelle séculaire ou millénaire, comme le cycle de Gleissberg de 90 ans, le cycle de Suess de 210 ans ou le cycle de Hallstattzeit de 2300 ans. Les variations climatiques depuis 100 000 ans sont également contrôlées par un cycle solaire de 1500 ans (Encadré 3.3). L’activité solaire depuis le maximum médiéval (vers 1200) jusqu’au maximum moderne correspond au dernier cycle (Bond et al, 2001Bond G., Kromer B., Beer J., et al, 2001 : Persistent solar influence on north Atlantic climate during the Holocene. Science, 294, 2130–2136.). Entre le minimum de Maunder et la période actuelle (1750- 2005), l’irradiance a augmenté de 0,12 W.m-2, soit 0,08 % (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.).
4.3.2 Le volcanisme
Les éruptions volcaniques rejettent du dioxyde de soufre (SO2) jusqu’à 30 km d’altitude (Robock, 2000Robock A., 2000 : Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38(2) 191–219.). Ce SO2 forme dans l’atmosphère des particules très fines en suspension, appelées « aérosols ». Le nuage d’aérosols effectue le tour du globe, en restant à la latitude du volcan, en quelques semaines. Il se déplace ensuite vers les plus hautes latitudes en quelques mois. Pour les éruptions proches de l’équateur, les aérosols parcourent les deux hémisphères et circulent dans l’atmosphère du globe entier. Au contraire, pour les éruptions à des latitudes plus hautes, le nuage ne s’étend que sur un hémisphère.
Les aérosols sulfatés persistent dans l’atmosphère pendant un ou deux ans. Ils forment un « voile » qui empêche le rayonnement solaire d’atteindre la surface terrestre, ce qui refroidit la planète (Figure 4.5) (EnSavoirPlus 4.5).
