Boucles de rétroaction et climat : de véritables cercles vicieux... et vraies bombes à retardement?

Il existe deux sortes de boucles de rétroaction: les boucles de rétroaction dite négative et celle dite positive. La première provoque une amplification de la perturbation du système tandis que la seconde tend vers la stabilisation et une atténuation des déséquilibres du système.

La boucle de rétroaction positive la plus connue : l'effet Larsen

Un son est émis. Il est capté par le micro, puis amplifié et restitué par le haut parleur. Le son est à nouveau capté par le récepteur qui le retransmet à nouveau amplifié à l'émetteur qui... le retransmet, l'amplifie : distorsion assurée, sifflements et effondrement du système.

Une seule solution, mais elle est simple : interrompre le circuit (couper le micro ou fermer l'amplificateur).

En matière de climat... ça se complique!

Des boucles de rétroaction négative plutôt conservatrices : Les boucles de rétroaction négative sont essentielles au maintien de l'équilibre dans la nature. Elles nous aident à protéger les systèmes biologiques contre les perturbations et à garantir que les systèmes biologiques fonctionnent de manière efficace. Exemple : la régulation de la population des prédateurs et de leurs proies. Lorsque la population des proies augmente, la population des prédateurs augmente également, puisque les prédateurs ont plus de nourriture à disposition. A l’inverse, lorsque la population des proies diminue celle des prédateurs diminue également, faute de nourriture suffisante. Ces processus créent une boucle de rétroaction négative qui maintient la population des prédateurs et des proies en équilibre. Autre exemple : les océans absorbent une grande quantité de dioxyde de carbone de l'atmosphère. Lorsque le dioxyde de carbone réagit avec l'eau, il forme de l'acide carbonique, qui acidifie les océans. Cela crée une boucle de rétroaction négative, car l'acidification des océans rend plus difficile l'absorption de ce même dioxyde de carbone par les océans, ce qui contribue certes à les préserver un peu, mais participe au réchauffement de la Terre.
Des boucles de rétroaction positive très dommageables : elles amplifient un système jusqu'au déséquilibre!

Les températures qui grimpent

Selon l'Organisation météorologique mondiale (OMM), la température moyenne mondiale a augmenté de 1,1 °C depuis l'ère préindustrielle. Cette augmentation est principalement due aux activités humaines, telles que la combustion des combustibles fossiles, qui libèrent des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. La tendance à la hausse des températures est particulièrement marquée dans les régions polaires. Au Groenland, la température moyenne a augmenté de 2,4 °C depuis l'ère préindustrielle.

Des glaces qui fondent

Du fait du réchauffement climatique et d'après les observations satellites, la quantité de glace et de neige qui fond chaque année est d'environ 282 milliards de tonnes.

Selon l'Organisation météorologique mondiale (OMM), la surface des glaciers et des calottes glaciaires a diminué de 2200 milliards de tonnes entre 2000 et 2019. Cela représente une perte de 6% de la glace totale de la planète.

Des températures qui grimpent, les calottes glacières qui fondent...?

Une boucle de rétroaction positive s'est mise en place : un vrai cercle vicieux !

Explication par l'effet albédo: La fonte des neiges et des glaces expose une surface de terre de plus en plus grande chaque année (et à un rythme qui s'accélère). Or l'albédo est la capacité d'une surface à réfléchir la lumière solaire. Une surface avec un albédo élevé réfléchit la plupart des rayons solaires, et donc la chaleur, tandis qu'une surface avec un albédo faible absorbe davantage l'énergie solaire et la chaleur qui va avec. Les surfaces blanches, comme la neige et la glace, ont un albédo élevé, tandis que les surfaces sombres, comme le sol et les forêts ou les océans, ont un albédo faible.

La boucle de rétroaction se met en place

La Terre a un albédo moyen de 0,31. Cela signifie que la Terre réfléchit environ 31 % de l'énergie solaire qui lui parvient. La neige a le plus fort albédo. de l'ordre de 80 % à 90 %, ce qui signifie qu'elle réfléchit de 80 à 90 % de la lumière solaire qu'elle reçoit. Les glaces ont un albédo de 60 % à 80 %, les surfaces terrestres ont un albédo de 10 % à 30 % et les océans ont un albédo de 5 % à 10 %. La boucle se met en place : les surfaces sombres chauffent, la glace fond ce qui met de nouvelles terres à nue ou augmente la surface des eaux, ce qui fait grimper la température, etc. Et effectivement, les glaces de l’Antarctique fondent six fois plus vite qu’il y a 40 ans. En Arctique, la température de l’air augmente deux fois plus vite que la moyenne mondiale. Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), la banquise estivale de l'Arctique pourrait disparaître complètement d'ici 2100. Cependant, certains scientifiques estiment que cela pourrait se produire plus tôt, dès 2040.

La fonte de la banquise aura un impact majeur sur l'environnement, l'économie et les sociétés humaines. Elle entraînera une élévation du niveau de la mer, une perturbation des écosystèmes marins et une augmentation des risques climatiques. Cette tendance à la hausse des températures est irréversible à court terme (à notre échelle humaine).

D'autres boucles de rétroaction aggravent le changement climatique

La fonte du pergélisol : Le pergélisol est une couche de sol gelé qui recouvre environ 25 % de la surface de la Terre. Lorsque le pergélisol fond, il libère du méthane, un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone. Cela contribue à l'augmentation de la température de la Terre, ce qui entraînera une fonte plus rapide du pergélisol, qui entraînera une libération supplémentaire de méthane, etc.
Si la température atmosphérique augmente, le taux de vapeur d’eau augmente également. Comme la vapeur est l’un des principaux gaz à effet de serre, cela amplifie encore plus les changements climatiques et provoque par ailleurs l'augmentation de la fréquence des événements météorologiques extrêmes tels que les sécheresses, les inondations, les tempêtes et les ouragans.
L'augmentation de l'acidité des océans : Les océans absorbent une grande partie du dioxyde de carbone de l'atmosphère. Lorsque l'eau se réchauffe, sa capacité à dissoudre le dioxyde de carbone diminue. Le changement climatique est en train de réchauffer la planète, ce qui signifie que l'eau absorbe moins de gaz carbonique. La concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente donc, ce qui contribue au changement climatique, etc. Bien sur, l'acidification des océans perturbe les écosystèmes marins et peut même entraîner la disparition de certaines espèces, mais en outre, à supposer que nous arrivions (ou que nos enfants, ou nos petits enfants ou arrières petits enfants, ou leurs descendants!), à réduire les concentrations de gaz carbonique dans l'atmosphère, l'océan se mettra à rejeter le gaz carbonique qu'il a absorbé... dans l'atmosphère! L'océan et l'atmosphère sont en effet en équilibre dynamique, ce qui signifie qu'il y a un échange constant de gaz entre les deux milieux.

Pour en revenir à notre effet Larsen, il existe aujourd'hui des "limiteurs de gain", qui coupent au niveau de l'amplificateur automatiquement le signal (le son) s'il devient trop fort, et des solutions simples existaient auparavant : déplacer le micro ou les enceintes, ou baisser le son de l'ampli. Si ce Larsen pouvait certes contrarier l'humeur d'un DJ ou celle des participants à une rave party assourdissante, etc., cela n'allait pas plus loin. Pour le climat, c'est une toute autre affaire : tous les humains sont concernés. Et pour déplacer le soleil ou s'en éloigner, ça va être plus coton! Et la mise au point d'un "limitateur" de rayons solaires, n'est pas pour demain : nos chercheurs vont devoir phosphorer, au risque d'une certaine surchauffe... cérébrale!

Les boucles de rétroaction se renforcent les unes les autres, et entraîne ce que nous constatons tous : une accélération du changement climatique.

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