Activité solaire

Le détail des liens entre soleil et climat est encore mal compris. Mais depuis 1980, le réchauffement de la surface de la Terre s'est accéléré alors que l'activité du soleil n'a pas montré d'augmentation – difficile donc d’incriminer notre étoile !

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Irradiance solaire totale

Irradiance solaire totale Cette reconstitution du flux d'énergie total en provenance du soleil, issue de plusieurs séries de données satellites, recouvre environ 3 cycles solaires. Sur cette période, il n'y a pas eu d'augmentation de l'irradiance (on note plutôt une légère baisse) tandis que la ...

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Activité solaire

L’énergie solaire reçue par le système terre (dite irradiance), mesurée par satellite, est actuellement de l'ordre de 1365 W/m². Cette source d'énergie est la seule pour faire tourner la machine climatique, puisque  la chaleur émise par la Terre   est négligeable (de l'ordre de 0.1 W/m²).  Dans quelle mesure les variations d’activité du soleil peuvent-elles alors faire varier le climat ?  Répondre précisément à cette question nécessite  de quantifier les changements d’irradiance solaire du passé, à différentes échelles de temps. Or l’exercice est loin d’être aisé, et de plus en plus incertain à mesure que l’on remonte dans le temps.

Même les mesures par satellites, depuis 1978, ne font pas complètement consensus sur l'évolution de l'irradiance. Ces mesures  sont en effet discontinues  : elles sont issues de 7 satellites différents   difficiles à accorder entre eux (calibration), et dont les mesures ne se recouvrent pas complètement. Trois équipes travaillent à la compilation de ces données, et fournissent des courbes comportant de très faibles divergences. Il en ressort que durant cette période, l’irradiance a varié d’environ 0,1% entre les pics et les creux du cycle solaire (notre étoile présente un cycle d’activité d’environ 11 ans). Cette variation, traduite en température de surface, représenterait 0,1°C (entre 0,06 et 0,18°C selon les auteurs). Quant à l’évolution globale de l’irradiance sur cette période de 33 ans, elle est nulle - ou même négative, selon l’une des trois équipes. Or, c’est précisément depuis 1975 que la température de notre planète s’est élevée le plus rapidement (hausse d’environ 0,4°C). L'année 2010 est selon l’Organisation Météorologique Mondiale l’année la plus chaude jamais mesurée , et c’est aussi l’année de plus faible activité du soleil de toute l’ère satellitaire.

Reconstituer l'activité du soleil avant les satellites (1978) est plus complexe. Les physiciens ont à leur disposition différents indices. La perturbation -infime- du champ magnétique terrestre par le champ magnétique solaire est ainsi mesurée depuis la moitié du XIXe siècle (indice Aa notamment). Le nombre de taches solaires est décompté depuis pratiquement 4 siècles. Ces taches affectent l'irradiance, mais leur relation exacte est encore discutée. Pour remonter plus loin encore dans le passé, un certain nombre d’éléments chimiques (Béryllium-10, Carbone-14, Chlore-36) peuvent être utilisés  car leur production sur terre varie en proportion inverse de l'activité du soleil . Mais ces éléments renseignent sur l’évolution du rayonnement plus que sur sa valeur réelle, et en outre la précision des informations s’affaiblit lorsque l’on recule dans le temps (environ 10000 ans).

Au final l’ensemble de ces indicateurs imparfaits révèle un accroissement de l’activité solaire sur le dernier siècle et demi… c'est-à-dire précisément la période durant laquelle les gaz à effet de serre ont augmenté dans l’atmosphère.  Préciser la contribution respective de ces deux facteurs dans le réchauffement n’est donc pas chose aisée sur 150 ans. Par contre il semble clair que depuis 1950 le soleil ne peut expliquer le réchauffement important observé.

 

Pour en savoir plus

Une difficulté importante est que nous ne connaissons pas encore l’irradiance du passé, les différents  indices qui permettent de la reconstruire souffrent de divers défauts. Notre connaissance des climats du passé est d’ailleurs également très imparfaite. Une bonne illustration de ces problèmes est fournie par le « minimum de Maunder », entre les années 1645 et 1715, une période de faible activité, presque dépourvue de taches solaires. Ce minimum semble coïncider avec une période historique  baptisée « petit âge glaciaire » à cause d'hivers très froids en Europe. Il est donc tentant d’expliquer l’un par l’autre. Reste que ce « petit âge glaciaire » s'étend du XVIe au XIXe siècle, et a été marqué par plusieurs périodes froides en Europe. De plus, si des périodes froides sont connues ailleurs dans le monde, elles ne sont pas forcément contemporaines. Tout ceci est donc difficile à expliquer par la seule diminution du rayonnement solaire.  Des reconstructions l’estiment en baisse de 0,2 à 0,5% par rapport à l’actuel, ce qui aurait entrainé un refroidissement de quelques dixièmes de degré, mais ces estimations sont encore très hypothétiques. On voit bien par cet exemple la difficulté à construire un modèle satisfaisant des relations soleil/climat !

Deux points méritent néanmoins d’être soulignés. D’abord, la façon dont le réchauffement se répartit dans l’atmosphère renseigne sur son origine. Un réchauffement imputable au soleil aurait un effet plus fort sur la stratosphère ( la partie de l'atmosphère qui contient l'essentiel de l'ozone), que sur la troposphère (la couche qui va du sol à 12km environ). A l’inverse, un réchauffement provoqué par les gaz à effet de serre se caractérise par une hausse de la température de la troposphère et un refroidissement de la stratosphère – précisément ce que l’on observe.

Ensuite, il importe de noter que la découverte d’une sensibilité plus forte que prévu de notre climat au soleil ne ferait pas disparaître le problème climatique, car l'effet des gaz à effet de serre est, lui, bien connu : doubler en un siècle et demi la concentration en CO2 de l’atmosphère ne deviendrait pas anodin au motif que le soleil a une forte influence climatique. Supposons qu’un mécanisme inconnu d’amplification des effets du soleil soit découvert - ce qui pour l’instant n’a pas été le cas, toutes les hypothèses émises dans ce sens étant pour le moins spéculatives. Il n’en serait pas moins dangereux pour la stabilité du climat d’injecter dans l’atmosphère les énormes quantités de gaz à effet de serre que rejette actuellement l’humanité, sauf à démontrer que l’activité solaire va désormais décroître… or la science en est à ce jour bien incapable.

Référent scientifique

Gilles Delaygue,

Chercheur au LGGE (Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement).