Cloud, l'expérience qui fâche.









L’hypothèse d’un lien possible entre les rayons cosmiques galactiques et la formation des nuages a été formulée en 1997 par Svensmark (Chilling Stars, 2005), les nuages constituant un élément clé du climat.

Cette hypothèse a été confortée par des études multiples comme l’analyse du carbone 14 dans les anneaux des arbres (Perry & Hsu, 2000), l’absence de corrélation température/CO2 sur 500 millions d’années (Veizer, 2000), la corrélation température/cycle solaire sur les 10 000 dernières années (Bond, 2001), le lien sur 550 millions d’années entre températures terrestres et cycle de passage du système solaire à travers le bras en spirale de la voie lactée (Shaviv & Veiver). Toutes ces études sont fondées sur le fait que certains isotopes proviennent des seuls rayons cosmiques [1].

 

Des rayons cosmiques et des nuages.

Les nuages exercent une influence majeure sur l’équilibre énergétique de la terre. Des changements d’à peine quelques pour-cent ont une incidence considérable sur le climat [1]. Ils réfléchissent une partie des rayons solaires dans l’espace et donc refroidissent la terre. 

Les rayons cosmiques sont des particules chargées provenant de l’explosion des supernovas dans notre galaxie. Ils bombardent l’atmosphère terrestre. Des études suggèrent qu’ils pourraient avoir une influence sur l’épaisseur de la couverture nuageuse de par la formation de nouveaux aérosols [2]. Ces études sont étayées par des mesures prises par satellite révélant la possibilité d’une corrélation entre l’intensité des rayons cosmiques et l’épaisseur de la couverture nuageuse à basse altitude.

Les rayons cosmiques ionisent des composés volatiles présents dans l’atmosphère (gaz, particules…) c’est à dire qu’ils les chargent en électricité, ce qui permet de les faire s’attirer mutuellement.

Au total, cela favorise la condensation de l’humidité présente dans l’air. Ce phénomène s’appelle la nucléation qui est la première étape de la formation des nuages.

 

Le rôle majeur du champ magnétique solaire.

Œ Les variations de l’activité solaire induisent une variation de son champ magnétique.

 Les variations du champ magnétique solaire induisent une variation du flux des rayons cosmiques pénétrant dans l’atmosphère terrestre.

Ž Ces rayons génèrent des phénomènes de nucléation et favorisent la formation des premières gouttelettes de nuage en basse altitude à partir de vapeur d’eau.

 Les variations de l’activité solaire entraînent des variations dans le processus de formation des nuages.

 Plus l’activité solaire est importante, plus le champ magnétique est intense, moins les rayons cosmiques peuvent atteindre la terre, moins les nuages se forment, moins Ils réfléchissent une partie des rayons solaires dans l’espace, plus la terre se réchauffe.

Une des hypothèses est l’effet des rayons cosmiques sur les aérosols soufrés issues des océans (décomposition du plancton marin) et libérés dans l’atmosphère (vagues, tempêtes). Cette interaction aboutissant à la nucléation à partir de laquelle se forment les premières gouttelettes.

 

L’hypothèse de Svensmark . 

Il a cherché à tester l’hypothèse liant la couverture nuageuse et les rayons cosmiques à travers des dispositifs expérimentaux. Le processus expérimental n’est donc pas impossible en climatologie !

Svensmark a repris la « chambre à brouillard » que Wilson inventa en 1912 pour tester l’hypothèse que des ions libres pouvaient jouer le rôle de noyaux de nucléation menant à la constitution de gouttelettes. Cette approche a déjà été explorée par d’autres climatologues (Tinsley en 2007). 

Il faut signaler qu’il existe des méthodes de prévisions climatiques à moyen et long terme développées à partir des approches « solaristes ». Ainsi, les prévisions de Piers Corbyn (société WeatherAction) pour l’été 2011 ont battues à plate couture celles de la météo britannique pour la 7° fois d’affilée [1]. Corbyn se base sur le cycle magnétique solaire mais aussi sur le cycle d’interaction lunaire et les variations des jets streams.

Décidément le rôle du soleil semble bien poser de nombreux problèmes sur l’évolution du climat. En décembre 2010, la revue Science & Vie (n° 1119, décembre 2010) annonçait dans sa Une, « Le soleil en panne ». Un faisceau d’indices convergeaient pour affirmer que la vigueur de notre étoile était étonnamment faible. Une analyse statistique des 350 dernières années montrait que lors des périodes d’activité solaire faible, les hivers rigoureux ont été plus fréquents en Europe du Nord. Dans son numéro de décembre 2011 (n° 1131), la revue Science & Vie nous fait part de la corrélation entre le faible rayonnement UV émis par le soleil et les hivers rigoureux constatés (Sarah Ineson, Met Office Hadley Centre-Royaume-Uni). Les UV contribuent au réchauffement de la haute atmosphère en Europe du Nord. Leur diminution contribue à la baisse des températures dans la stratosphère, réduisant les vents d’ouest et favorisant l’arrivée d’air polaire.

 

CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets).

L’hypothèse de Svensmark a retenu l’attention de Jasper Kirkby, chercheur au CERN. Ce dernier a alors imaginé une expérience en utilisant un accélérateur de particules du CERN, le Proton Synchrotron et une chambre d’ionisation spécialement conçue pour l’expérience.Rappelons que le CERN est le plus éminent laboratoire en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève.

Quelques chiffres, des idées et des hommes [2]. 

1. Budget : 10 millions d’euros.

2. Partenaires : 18 instituts de recherche, dont 17 européens (Allemagne, Royaume-Uni, Suisse, Autriche, Bulgarie, Estonie, Finlande, Portugal), 1 russe, 1 américains (Caltech). Aucun organisme français, aucun chercheur français parmi les 10 bourses Pierre et Marie Curie accordées à 8 doctorants et 2 post doc…

3. 10 ans de conception et de préparation, de réalisation de l’environnement technique.

4. Programme de travail étalé de 2009 à 2013.

5. Des physiciens de l’atmosphère, du soleil, des rayons cosmiques et des particules sont impliqués dans ce travail.

6. Un faisceau de particules est envoyé dans une chambre de réaction et à brouillard, ses effets sur la production d’aérosols sont ensuite analysés. Les conditions de température et de pression de n’importe quel endroit de l’atmosphère peuvent être recréées. Toutes les conditions expérimentales peuvent être contrôlées et mesurées, y compris l’intensité des « rayons cosmiques » et le contenu des chambres

Pendant que CLOUD se préparait, le Danish National Space Center à Copenhague a mené l’expérience SKY, mise au point par Svenmark à partir de 2004 (résultats publiés par la Royal Society en 2007). Elle a montré le déclenchement d’un processus de condensation après ionisation via une source de rayons gamma. En mai 2001, Enghoff et al (Danemark) confirmaient que les rayons cosmiques conduisent à plus d’aérosols [3].

Les résultats préliminaires.

Publiés dans la revue Nature [4], ils confirment le rôle des ions négatifs, avec celui de l’ammoniaque et de l’acide sulfurique, dans la formation de noyaux de condensation. Ils montrent l’effet amplificateur des ions négatifs allant jusqu’à 10 fois, tout en mettant en lumière que d’autres constituants chimiques non identifiés ont également un rôle important dans l’atmosphère.

Kirkby, dans le communiqué de presse du CERN [5], confirme, « Nous avons trouvé que les rayons cosmiques favorisent nettement la formation de particules d’aérosol au milieu et au dessus de la troposphère qui peuvent devenir les noyaux de condensation des nuages. Cependant, nous avons pu établir que les vapeurs qui étaient considérées comme responsables de la formation de tous les aérosols dans la basse atmosphère ne peuvent expliquer qu’une petite partie des observations, même avec la contribution des rayons cosmiques ».

Des vapeurs supplémentaires doivent donc entrer en jeu. Leur identification sera la prochaine étape pour CLOUD. « Nous avons été vraiment surpris de constater que la formation des aérosols dans la basse atmosphère n’est pas due qu’à l’acide sulfurique, à l’eau et à l’amoniaque, explique Kirby. Maintenant, il est crucial de découvrir quelles vapeurs supplémentaires entrent en jeu (naturelles ou d’origine humaine) et d’établir comment elles influent sur les nuages. Ca sera notre prochain travail [5] ».

Les limites actuelles des résultats.

Il reste cependant beaucoup de travail pour confirmer l’hypothèse de Svensmark car les mesures ne concernent que les taux de formation d’aérosols « embryonnaires », à l’échelle nanométrique, trop petits pour ensemencer les nuages. De plus, les conditions en chambre n’ont pas pu reproduire les taux de nucléation observés dans le premier kilomètre de l’atmosphère. Il semble manquer un ingrédient dans l’air contrôlé de CLOUD.

 

Le dit et le non-dit.

Cette expérience, menée dans le temple de la physique des particules, à tout pour agacer les tenants des thèses du GIEC. : c’est d’abord une expérience scientifique au sens habituel du terme, et cela les climatologues n’en ont pas (plus) l’habitude [1]. Mais surtout, elle est susceptible de conforter une thèse climatique « non conforme ».

Rappelons que les climatologues qui soutiennent les théories diffusées par le GIEC, ne font plus d’expériences. Ils appellent « experiments » leurs scénarii de projection réalisés sur modèles informatiques. Au final il s’agit de comparaisons de projections incluant différents jeux de paramètres, qui reposent sur l’hypothèse-qui demeure à valider-que les modèles du GIEC décrivent correctement le système climatique [1].

Ceci rend fébrile nombre de scientifiques mais également de journalistes scientifiques que l’on pourrait qualifier de GIEColâtres. Dernier exemple en date, Hervé Morin s’empresse de minimiser la portée des résultats même si ceux-ci sont préliminaires rappelons le [6].

 

La publication dans la revue Nature. Gêne ou pas gêne ?

L’article à mis près d’un an a être publié (soumission le 9 septembre 2009, publication le 24 août 2011). Ce qui paraît long en particulier pour la durée du processus de la revue par les pairs (9 septembre 2010 au 24 juin 2011). On peut imaginer que des « négociations » entre les referee de Nature et les auteurs ont été assez tendues et les allers-retours nombreux.

Ceci explique peut être quelques sujets d’étonnement à propos de l’article:

1.ŒUn graphe (Fig. S2c) particulièrement spectaculaire (montrant de manière indubitable l’effet amplificateur considérable du rayonnement cosmique, naturel ou induit, sur la nucléation) n’apparaît pas directement dans l’article. Il est rejeté dans le « online supplementary material », possibilité offerte aux auteurs d’y inclure des suppléments d’information.

2. La figure S4 est également reléguée en annexe, elle montre pourtant des exemples de nucléation et d’agrégats de taille égale ou supérieure à 40 nm.

3. Toujours plus ennuyeux, Svensmark n’est même pas cité dans l’article. Ses travaux préliminaires (étude SKY) retrouvant les mêmes résultats que CLOUD n’apparaissent pas dans la bibliographie. Une autre étude de la même équipe, publiée en 2011 retrouve à nouveaux des résultats identiques, elle en concluait d’ailleurs qu’il n’était nullement besoin d’une expérience longue et coûteuse pour mettre en évidence ces phénomènes.

Il est tout à fait possible que Svensmark et ses collègues ne souhaitent pas publier leurs résultats »atténués » dans la revue Nature dont tout le monde connaît la politique éditoriale en matière de climatologie. 

 

Le communiqué de presse du CERN: la prudence des Sioux.

On pourrait penser que le CERN est soucieux d’adopter un profil bas sur ses travaux CLOUD. En juillet 2011, Rolph-Dieter Heuer, le directeur général du CERN, avait déclaré dans la presse allemande au sujet de la publication proche des premiers résultats de CLOUD, qu’il avait demandé aux scientifiques de « présenter » leurs résultats sans les interpréter de façon à éviter de se retrouver sur la scène hautement politique de la discussion du changement climatique. Il est certain que le CERN ainsi que la revue Nature, n’en n’ont pas rajouté.

Un compte rendu plus détaillé est fourni par le CERN/CLOUD contenant des informations qui ne figurent pas dans le communiqué de presse. On peut y lire «qu’il est clair que le traitement de la formation des aérosols dans les modèles climatiques devra être sérieusement révisé puisque tous les modèles supposent que les nucléations résultent seulement de ces vapeurs et de l’eau…Ces résultats laissent la porte ouverte à la possibilité que les rayons cosmiques peuvent influer sur le climat. Cependant, il est prématuré de conclure qu’ils ont une influence significative sur le climat tant que les vapeurs additionnelles n’ont pas été identifiées ».

 

Synthèse de Cloud :

1. Les rayons cosmiques constituent un moteur particulièrement efficace pour la nucléation des aérosols et donc la formation des nuages. Les nucléations sont beaucoup moins actives que prévue dans la basse stratosphère pour les molécules étudiées (acide sulfurique et ammoniaque), qui constituaient jusqu’à présent le socle des modélisations du GIEC.

2. Ainsi, et au moins pour la basse troposphère, les modèles actuellement utilisés par le GIEC sont à revoir en profondeur.

3.Tant que toutes les molécules responsables de la nucléation dans la basse troposphère n’auront pas été identifiées, toutes les estimations proposées ne sont que pure spéculation.

 

Conséquences politiques.

On ne sait pas ce que pense Al Gore des résultats de CLOUD. Aux denières nouvelles, il était très occupé ces derniers temps avec son application iPhone. Hulot continu à bouder, Eva joly à disparu des écrans radar et Bové est très occupé par Notre Dame des Landes.

Les climato-sceptiques sont enthousiastes, les réchauffistes septiques (pour une fois qu’ils le sont, saluont l’exploi). Piers Forster, climatologue au GIEC, trouve même que CLOUD est une expérience incroyablement attendue et utile. Comme quoi le débat reste ouvert même chez les « experts » du climat contrairement à ce qu’affirme notre inévitable Al [7].

 

TL, décembre 2012.

 

Bibliographie

1. http://lecercle.lesechos.fr/print/37853

2. http://public.web.cern.ch/public/fr/research/CLOUD-fr.html

3. Enghoff Martin B et al. Aerosol nucleation induced by energy particle beam. Geophysical Research Letters, Vol; 38, L09805, 4PP, 2011-12-04.

doi:10.1029:2011GL047036

4. Jasper Kirkby et al. Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation. Nature 476, 429-433 (25 August 2011) doi:10.1038/nature10343

5.http://press.web.cern.ch/press/pressReleases/Releases2011/PR15;11F.html

6. Le Monde du samedi 27 août 2011.

7.http://www.enquete-debat.fr/archives/cloud-lexperience-qui-pourrait-remettre-en-cause…