Rapport stage M2

Stage de MASTER 2 recherche
« Océan, atmosphère, climat et télédétection »
Parcours :
« Environnement atmosphérique et changement climatique »
Université Pierre et Marie Curie
Paris VI
Evaluation de la rétroaction de la vapeur d’eau
des régions tropicales
dans les modèles de climat du GIEC 2007
Réalisé par :
Clémentine JUNQUAS
Mars – Juin 2008
Sous la tutelle de :
Hélène BROGNIEZ

JUNQUAS Clémentine
Sujet : EVALUATION DE LA RETROACTION DE LA VAPEUR D’EAU DES REGIONS
TROPICALES DANS LES MODELES DE CLIMAT DU GIEC 2007
CETP,10-12, 10-12 avenue de l’Europe, 78140 VELIZY
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SOMMAIRE
Remerciements…………………………………………………………………………………3
Résumé…………………………………………………………………………………………4
Abstract……………………………………………………………………………………...…4
I/ Introduction…………………………………………………………...…..7

JUNQUAS Clémentine
Sujet : EVALUATION DE LA RETROACTION DE LA VAPEUR D’EAU DES REGIONS
TROPICALES DANS LES MODELES DE CLIMAT DU GIEC 2007
CETP,10-12, 10-12 avenue de l’Europe, 78140 VELIZY
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Remerciements

JUNQUAS Clémentine
Sujet : EVALUATION DE LA RETROACTION DE LA VAPEUR D’EAU DES REGIONS
TROPICALES DANS LES MODELES DE CLIMAT DU GIEC 2007
CETP,10-12, 10-12 avenue de l’Europe, 78140 VELIZY
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Résumé
Abstract

JUNQUAS Clémentine
Sujet : EVALUATION DE LA RETROACTION DE LA VAPEUR D’EAU DES REGIONS
TROPICALES DANS LES MODELES DE CLIMAT DU GIEC 2007
CETP,10-12, 10-12 avenue de l’Europe, 78140 VELIZY
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I/ INTRODUCTION
I.1. Généralités sur la rétroaction de la vapeur d’eau
La vapeur d’eau est le gaz à effet de serre le plus important dans l’atmosphère, de par
sa concentration. Elle est donc la principale responsable de l’effet de serre, qui en intervenant
dans le bilan radiatif de la terre, est responsable de la température moyenne de l’atmosphère.
Le processus d’effet de serre correspond à un piégeage du rayonnement infrarouge par
l’atmosphère (via certains gaz, les nuages et les aérosols), et à sa réémission vers la surface,
ce qui constitue ainsi un réchauffement supplémentaire des basses couches [thèse de H.
Brogniez,2004]. La vapeur d’eau est alors le plus important gaz à effet de serre, car il absorbe
fortement dans l’infrarouge, et est présent en grande quantité dans l’atmosphère.
De plus, ses propriétés thermodynamiques sont à l’origine de la rétroaction la plus
puissante du système climatique [livre blanc du projet ESCRIME, 2006]. En effet, une
augmentation de la température de surface par une augmentation de gaz à effet de serre due à
l’activité humaine, entraîne une augmentation de la quantité d’eau maximum que l’air peut
contenir, pour une température donnée (d’après l’équation de Clausius-Clapeyron, cf.
annexe). Or, l’augmentation de température a également pour conséquence une augmentation
de l’évaporation de l’eau, qui reste alors en phase vapeur, ce qui conduit à une augmentation
de la concentration de vapeur d’eau dans l’atmosphère. L’effet de serre initial est alors
amplifié, et donc le réchauffement initial aussi. Il s’agit alors d’une rétroaction positive, qui,
de plus, peut augmenter la sensibilité du climat à l’augmentation des gaz à effet de serre d’un
facteur proche de deux si on ne considère pas les autres intéractions, et d’un facteur trois ou
plus si celles-ci sont prises en compte [Held and Soden, 2000].
Les sections suivantes présentent les caractéristiques et les paramètres proposés dans
la littérature utiles à notre étude de la rétroaction de la vapeur d’eau. Puis la deuxième partie
décrit l’approche utilisée pour décomposer l’atmosphère tropicale en régimes dynamiques, en
se servant de plusieurs modèles de circulation générale, et de réanalyses. Enfin, dans la partie
3, nous exposons les résultats obtenus à partir de cette méthode, dans le cadre d’un
changement climatique.
I.2 Présentation des paramètres (ou variables ?... (HR,q, OLR…))
Selon Spencer et Braswell [997], les modèles de circulation générale (GCMs)
prédisent que la plus grande part du réchauffement global est due à la rétroaction positive de
la vapeur d’eau et des variations de température de surface. D’après eux, cette rétroaction
positive est associée à une diminution de rayonnement de grande longueur d’onde sortant au
sommet de l’atm en ciel clair (OLRclr), et c’est dans à la troposphère libre (100-700 hPa) que
ce rayonnement est le plus sensible aux perturbations de la vapeur d’eau. Dans notre étude,
nous nous sommes alors intéressé à étudier l’évolution de la rétroaction de la vapeur selon des
variables étudiées dans la troposphère libre au niveau de 500 hPa.
Ainsi, alors que la vapeur d’eau intégrée sur toute la colonne est dominée par la basse
troposphère, la rétroaction de la vapeur d’eau dans l’infrarouge est, elle, dominée par la haute
troposphère tropicale [Held and Soden 2000]. + profiles verticaux de HR et q