Le rayonnement global, source de vie
Le rayonnement solaire à la surface de la Terre, également appelé rayonnement global, représente la source d'énergie primaire pour la vie sur notre planète. Il contrôle une multitude de processus environnementaux. Non seulement il fournit directement de la chaleur à notre environnement, mais il joue également un rôle crucial dans le cycle global de l'eau en fournissant de l'énergie pour l'évaporation. Compte tenu de ce rôle important, la Terre est extrêmement sensible aux variations du rayonnement global. De plus en plus de personnes qui exploitent des installations solaires sont conscientes de cette sensibilité. Il est donc essentiel de comprendre les causes des tendances du rayonnement global.
Augmentation du rayonnement global
Depuis le milieu des années 1980, une augmentation du rayonnement global est observée en Europe. Le rayonnement du soleil hors de l'atmosphère varie moins que le rayonnement global à la surface de la Terre et ne peut donc pas expliquer les tendances observées. C'est pourquoi l'atmosphère terrestre doit en être responsable. Plus l'atmosphère est perméable, plus le rayonnement atteint la surface de la Terre et inversement.
La perméabilité de l'atmosphère au-dessus d'un endroit donné de la surface de la Terre est directement liée à la composition de l'atmosphère au-dessus de ce point, ainsi qu’à la présence de nuages. Les particules les plus fines de l'atmosphère, appelées aérosols, tout comme les nuages, réfléchissent le rayonnement solaire vers l'espace. MétéoSuisse développe depuis plus de 15 ans des cartes de rayonnement solaire basées sur les données satellites dans le cadre de l'EUMETSAT Satellite Application Facility (CM SAF). Pour notre nouvelle étude, nous avons simulé le rayonnement global avec et sans nuages ainsi qu’avec et sans la tendance à long terme des aérosols. Cela nous a permis de séparer l'effet des aérosols et celui des nuages et de calculer leurs contributions individuelles aux tendances du rayonnement global.
Effets des aérosols et des nuages
La concentration d'aérosols dans l'air est principalement influencée par les émissions humaines, notamment par le soufre et la suie. Dans les années 1980 et 1990, d'importants efforts ont été déployés pour réduire les émissions d'aérosols d’origine humaine. L'analyse a donc été divisée en deux phases, la première étant représentative de la diminution des particules d'aérosols et la seconde de concentrations plus stables.
Bien que l'augmentation du rayonnement global soit similaire dans les deux phases, nous constatons de grandes différences en ce qui concerne l'influence des aérosols et celle des nuages. Dans le graphique suivant, on voit que dans les années 1980 et 1990, l'effet des aérosols était dominant - l'augmentation du rayonnement global est donc principalement due à la diminution des concentrations d'aérosols. Durant cette période, la couverture nuageuse a plutôt augmenté, ce qui a légèrement contrecarré l'effet des aérosols. Ce résultat va de pair avec les mesures de régulation des émissions d'aérosols déjà mentionnées et l'effondrement de l'Union soviétique en 1991, où de nombreuses entreprises industrielles fortement émettrices ont cessé leur activité. Les effets d'aérosols particulièrement importants en Europe de l'Est en témoignent clairement.
Après le passage au nouveau millénaire, la situation a changé. Un effet des aérosols n'est plus guère perceptible durant cette phase. La régulation des émissions a porté ses fruits. Les concentrations d'aérosols sont restées relativement constantes depuis lors. L'effet des nuages est le principal responsable des tendances toujours positives du rayonnement global au cours des 20 dernières années. Cela signifie que l’augmentation du rayonnement global durant la deuxième phase est liée soit à une diminution de la couverture nuageuse, soit à une diminution de l'épaisseur des nuages.