Une étude menée par l’Université de Cambridge suggère que l’effet refroidissant des éruptions volcaniques sur la température à la surface de la Terre est probablement sous-estimé dans les projections climatiques standard, peut-être jusqu’à quatre fois. Les chercheurs ont découvert que les éruptions de faible ampleur, qui sont plus fréquentes que les éruptions de grande ampleur, contribuent de manière significative aux effets de refroidissement volcanique en émettant des gaz sulfureux dans l’atmosphère, ce qui souligne la nécessité d’améliorer la représentation de toutes les activités volcaniques dans la modélisation du climat.
Les scientifiques ont découvert que les prévisions climatiques standard pourraient sous-évaluer l’effet de refroidissement de la température de surface des éruptions volcaniques d’un multiple de deux, voire de quatre.
Malgré cela, l’effet n’est pas assez important pour contrebalancer l’augmentation de la température mondiale déclenchée par les actions humaines. Dirigée par l’université de Cambridge, l’équipe de chercheurs propose que les éruptions de moindre ampleur soient responsables de la moitié des gaz sulfureux que les volcans rejettent dans la haute atmosphère.
Les résultats, publiés dans la revue Geophysical Research Letters, suggèrent que l’amélioration de la représentation des éruptions volcaniques de toutes magnitudes rendra à son tour les projections climatiques plus robustes.
L’homme ne peut pas contrôler où et quand un volcan entre en éruption, mais les volcans jouent un rôle important dans le système climatique mondial. Lorsqu’ils entrent en éruption, ils peuvent rejeter des gaz sulfureux dans la haute atmosphère, qui forment de minuscules particules appelées aérosols qui réfléchissent la lumière du soleil dans l’espace. Lors d’éruptions très importantes, comme celle du mont Pinatubo en 1991, le volume d’aérosols volcaniques est si important qu’il provoque à lui seul une baisse des températures mondiales.
Cependant, ces grandes éruptions ne se produisent que quelques fois par siècle – la plupart des éruptions de faible ampleur se produisent tous les ans ou tous les deux ans.
« Comparé aux gaz à effet de serre émis par l’activité humaine, l’effet des volcans sur le climat mondial est relativement mineur, mais il est important de les inclure dans les modèles climatiques afin d’évaluer avec précision les changements de température à l’avenir », a déclaré le premier auteur, May Chim, candidate au doctorat au département de chimie de Yusuf Hamied.
Les projections climatiques standard, telles que le sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), supposent que l’activité volcanique explosive au cours de la période 2015-2100 sera du même niveau que celle de la période 1850-2014, et négligent les effets des éruptions de faible magnitude.
« Ces projections s’appuient principalement sur les carottes de glace pour estimer comment les volcans pourraient affecter le climat, mais les petites éruptions sont trop petites pour être détectées dans les enregistrements des carottes de glace », a déclaré M. Chim. « Nous voulions faire un meilleur usage des données satellitaires pour combler cette lacune et prendre en compte les éruptions de toutes magnitudes.
En utilisant les derniers enregistrements de carottes de glace et de satellites, Chim et ses collègues de l’université d’Exeter, du Centre aérospatial allemand (DLR), de l’université Ludwig-Maximilians de Munich, de l’université de Durham et du Met Office britannique ont généré 1 000 scénarios différents de l’activité volcanique future. Ils ont sélectionné des scénarios représentant des niveaux d’activité volcanique faibles, médians et élevés, puis ont effectué des simulations climatiques à l’aide du modèle britannique du système terrestre.
Leurs simulations montrent que les impacts des éruptions volcaniques sur le climat, y compris la température de surface globale, le niveau de la mer et l’étendue de la glace de mer, sont sous-estimés parce que les projections climatiques actuelles sous-estiment largement le niveau futur plausible de l’activité volcanique.
Pour le scénario futur médian, ils ont constaté que l’effet des volcans sur l’atmosphère, connu sous le nom de forçage volcanique, est sous-estimé dans les projections climatiques de 50 %, en grande partie à cause de l’effet des éruptions de faible magnitude.
« Nous avons découvert que non seulement le forçage volcanique est sous-estimé, mais que les éruptions de faible magnitude sont en fait responsables de la moitié du forçage volcanique », a déclaré M. Chim. « Ces éruptions de faible magnitude peuvent ne pas avoir d’effet mesurable individuellement, mais collectivement, leur effet est significatif.
« J’ai été surpris de constater l’importance de ces éruptions de faible magnitude. Nous savions qu’elles avaient un effet, mais nous ne savions pas qu’il était aussi important.
Bien que l’effet refroidissant des volcans soit sous-estimé dans les projections climatiques, les chercheurs soulignent qu’il n’est pas comparable aux émissions de carbone générées par l’homme.
« Les aérosols volcaniques dans la haute atmosphère restent généralement dans l’atmosphère pendant un an ou deux, alors que le dioxyde de carbone reste dans l’atmosphère pendant beaucoup, beaucoup plus longtemps », a déclaré M. Chim. « Même si nous avions une période d’activité volcanique extraordinairement élevée, nos simulations montrent que cela ne suffirait pas à arrêter le réchauffement de la planète. C’est comme un nuage qui passe par une journée chaude et ensoleillée : l’effet de refroidissement n’est que temporaire ».
Les chercheurs affirment que la prise en compte complète de l’effet des volcans peut contribuer à rendre les projections climatiques plus robustes. Ils utilisent à présent leurs simulations pour déterminer si l’activité volcanique future pourrait menacer la reconstitution du trou d’ozone de l’Antarctique et, par conséquent, maintenir un niveau relativement élevé de rayonnement ultraviolet nocif à la surface de la Terre.
Référence : « Climate Projections Very Likely Underestimate Future Volcanic Forcing and Its Climatic Effects » par Man Mei Chim, Thomas J. Aubry, Nathan Luke Abraham, Lauren Marshall, Jane Mulcahy, Jeremy Walton et Anja Schmidt, 13 juin 2023, Geophysical Research Letters.
DOI : 10.1029/2023GL103743
Cette recherche a été soutenue en partie par la Fondation Croucher et le Cambridge Commonwealth, European & ; International Trust, l’Union européenne, et le Natural Environment Research Council (NERC), qui fait partie du UK Research and Innovation (UKRI).