Activité solaire au plus bas : quel impact sur le climat?

Le principal indice de l’activité du Soleil sont les taches solaires, ces points qui apparaissent de manière épisodique à la surface du disque solaire. Ces taches sont connues depuis très longtemps mais c’est l’avènement des lunettes astronomiques au début du XVIIème siècle, qui a permis d’en faire le comptage.

Ces observations ont mis en évidence des cycles de 11 ans, répertoriés de manière systématique depuis 1755.  D’autres variations plus marquées - à l’échelle du siècle - ont également été décelées. La plus connue est ce qu’on appelle le « minimum de Maunder », qui s’est étalé approximativement de 1645 à 1715 (voir graphique ci-dessous).

Durant cette période, l’activité des taches solaires a été particulièrement faible, le climat européen se caractérisant par un temps plus froid qu’aujourd’hui et des hivers extrêmement rigoureux. Des pics d’activité ont également été repérés, comme le « Grand maximum moderne, qui a culminé dans les années 1960-70 et dont nous sommes apparemment en train de sortir…

Nous sommes aujourd’hui dans le cycle 24 (le vingt-quatrième depuis le suivi systématique de l’activité solaire). Lequel se distingue par une activité particulièrement faible, la plus faible depuis 1750. Mais contrairement aux apparences, nous n’allons pas vers le froid. Comme le montre le graphique ci-dessous, la courbe de flux solaires ne suit plus celles de la température depuis quelques décennies :

Les variations des flux solaires, dues aux cycles de 11 ans sont en effet trop faibles pour engendrer des variations de températures importantes à la surface de la Terre. Les forçages climatiques se sont par ailleurs modifiés au fil des siècles : l’activité volcanique – qui a par exemple contribué à la baisse globale des températures pendant le minimum de Maunder - est relativement faible aujourd’hui ; l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre joue également un rôle de plus en plus important depuis la deuxième moitié du XXème siècle.

Impact des flux solaires sur El Niño

Si les flux solaires ne jouent plus un rôle aussi important qu’au XVIIème et qu’au XVIIIème siècle, les recherches effectuées dans le domaine ont mis plusieurs corrélations en exergue :

Une étude publiée en 2017 par Qian Zhai, de l’Académie Chinoise des Sciences, tend par exemple à démontrer l’existence d’un lien entre les variations des flux solaires et les épisodes d’El Niño ou de la Niña (voir le graphique ci-dessous ):

Même son de cloche de la part du National Center for Atmospheric Research (NCAR, États-Unis) qui a mis en évidence le fait qu’une configuration similaire à la Niña se dessine sur le Pacifique durant un pic d'activité solaire - alors que les épisodes El Niño se manifestent pendant des creux. Ces variations pourraient en effet avoir un impact sur la répartition des pressions et la température à la surface du Pacifique équatorial, lesquels jouent un rôle important dans ce type d’épisode. Des mécanismes similaires pourraient également prévaloir sur l’Atlantique Nord.

Impact sur l’ozone et sur la stratosphère

Contrairement à ce qui se passe en surface, les cycles solaires de 11 ans sont bien marqués dans la stratosphère. Des variations de la température, des champs de pressions, et de la circulation ont d’ailleurs pu être documentées. Le phénomène s’explique par l’absorption du rayonnement UV par le cycle de l’ozone, qui réchauffe l’air et modifie la répartition des températures. Les variations affectent l’intensité du vortex polaire arctique, notamment en hiver (voir illustration ci-dessous), qui lui-même influence la basse troposphère à nos latitudes.

Ce vortex évolue en circulation fermée en période hivernale, mais il peut parfois se disloquer, ce qui engendre des anomalies dans la circulation des courants. A l’image des événements de février 2012, ces anomalies peuvent se manifester sous la forme d’un courant d’Est porteur d’air particulièrement froid sur l’Europe centrale.

Dans un autre domaine, le chercheur Greg Kopp, du laboratoire de physique de l'atmosphère et de l'espace de l'université du Colorado, explique que durant les pics d'activité solaire, les émissions d’ultraviolets sont 10 fois plus fortes qu'en moyenne, ce qui peut affecter la chimie et la température de l'atmosphère.

La couche d'ozone stratosphérique protège en effet la surface terrestre des rayons ultraviolets (ou UV), dangereux pour tout être vivant de notre planète. Or, les particules énergétiques du Soleil créent des oxydes d'azote qui, émis en masse durant les pics d'activité solaire, peuvent réduire le taux d'ozone. Ce qui permet à plus de rayons UV d’atteindre la surface de la Terre et de réchauffer l'atmosphère…

Impact sur la formation des nuages

L’activité solaire module enfin le flux de particules énergétiques qui pénètrent l’atmosphère terrestre. Il s’agit d’une part du rayonnement cosmique galactique et d’autre part des particules émises par le soleil lui-même, notamment lors d’éruptions. Or, ces particules énergétiques interagissent avec les molécules de l’atmosphère pour former des ions.

Le point est passablement discuté par les scientifiques mais ces derniers pourraient favoriser la formation de noyaux de condensation nécessaires à la formation des nuages. Tout cela n’est pas anodin, dans la mesure où ces derniers jouent un rôle fondamental sur les échanges de chaleur dans le système climatique. Pour la petite histoire, la recherche dans ce domaine est mené actuellement au CERN dans le cadre du projet CLOUD…

Philippe Jeanneret