À la surprise des scientifiques, l’éruption du Hunga Tonga a refroidi l’hémisphère sud. Comment est-ce possible ?

Lorsque Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, un volcan sous-marin situé près de Tonga dans l'océan Pacifique Sud, est entré en éruption en 2022, les scientifiques s'attendaient à ce qu'il crache suffisamment de vapeur d'eau dans la stratosphère pour faire grimper les températures mondiales au-dessus du seuil de 1,5 °C fixé par l'Accord de Paris.

Une nouvelle étude menée par l'UCLA montre que non seulement l'éruption n'a pas réchauffé la planète, mais qu'elle a même réduit les températures de l'hémisphère sud de 0,1 °C.

Un refroidissement qui attire l'attention

L'éruption a formé des aérosols de sulfate plus petits qui ont eu un effet de refroidissement efficace qui a contrebalancé de manière inattendue l'effet de réchauffement de la vapeur d'eau. Entre-temps, la vapeur d'eau a interagi avec le dioxyde de soufre et d'autres composants atmosphériques, y compris l'ozone, d'une manière qui n'a pas amplifié le réchauffement.

Bien qu'il s'agisse d'une bonne nouvelle, l'étude suggère également que les efforts visant à inverser le changement climatique en chargeant l'atmosphère de substances qui réagissent au rayonnement solaire pour renvoyer la chaleur dans l'espace, un effort connu sous le nom de géo-ingénierie, sont potentiellement encore plus risqués que ce que l'on pensait auparavant et doivent prendre en compte de nouvelles complications.

« Si nous prévoyons d'utiliser des méthodes qui impliquent la libération d'aérosols de sulfate dans la stratosphère pour réfléchir la lumière du soleil, nous devons tenir compte de la manière dont d'autres facteurs, tels que la vapeur d'eau et le mélange atmosphérique, peuvent influencer le résultat », a déclaré Ashok Gupta, spécialiste de l'atmosphère à l'UCLA et premier auteur d'un article décrivant les résultats dans Nature Communications Earth and Environment. « L'impact global de ces mesures dépend de la compréhension des interactions complexes entre les constituants atmosphériques qui affectent la formation et les propriétés des aérosols sulfatés stratosphériques.

Le 15 janvier 2022, le volcan Hunga Tonga est entré en éruption à partir d'une cheminée située à 200 mètres sous la surface de l'océan, rejetant dans la stratosphère une énorme quantité de vapeur d'eau ainsi qu'une quantité modérée de dioxyde de soufre. Le dioxyde de soufre s'est rapidement transformé en minuscules particules appelées aérosols de sulfate, qui réfléchissent la lumière du soleil dans l'espace. Les scientifiques étaient inquiets car les aérosols sulfatés et la vapeur d'eau ont des effets climatiques opposés. Les aérosols sulfatés entraînent un refroidissement de l'atmosphère. Les éruptions volcaniques précédentes, comme celle du Pinatubo en 1991, ont eu ce type d'effet sur le climat.

En revanche, la vapeur d'eau, un gaz à effet de serre, refroidit la stratosphère mais réchauffe la surface de la Terre. Toutefois, cet effet est également lié à l'altitude de la vapeur d'eau : plus elle s'élève dans la stratosphère, plus l'effet de réchauffement sur la Terre est important. Compte tenu de la quantité de vapeur d'eau de haute altitude produite par l'éruption du Hunga et de la quantité relativement faible de dioxyde de soufre, une augmentation du réchauffement de la planète semblait être le résultat le plus probable.

Méthodes d'étude des émissions volcaniques

Les scientifiques ont utilisé des données satellitaires pour suivre la distribution de la vapeur d'eau, des aérosols sulfatés et de l'ozone dans le temps et dans l'espace.

Ils ont ensuite analysé la manière dont ces observations satellitaires ont révélé l'impact de l'altération de la vapeur d'eau stratosphérique, des aérosols sulfatés et de l'ozone sur l'interaction entre le rayonnement solaire et la chaleur terrestre. Cette analyse détaillée les a aidés à déterminer comment l'éruption volcanique a modifié le mouvement de l'énergie dans l'atmosphère et affecté les températures de surface.

Comment les chercheurs ont découvert que le volcan était à l'origine du refroidissement

L'analyse a montré que ces composants ont provoqué des pertes nettes d'énergie radiative quasi instantanées, ou refroidissement, à la fois dans la haute atmosphère et près de la tropopause, la limite séparant la troposphère (la couche la plus basse de l'atmosphère terrestre) de la stratosphère, entraînant un refroidissement d'environ 0,1°C dans l'hémisphère sud d'ici la fin de 2022 et de 2023.

Les aérosols sulfatés étaient environ 50 % plus petits que ceux produits après l'éruption du Pinatubo, ce qui leur a permis de mieux bloquer la lumière du soleil et de refroidir l'atmosphère malgré l'importante charge de vapeur d'eau.

Ce résultat surprenant est dû au fait que les chercheurs ont inclus l'ozone et d'autres composants de l'atmosphère dans leur analyse, alors que les études précédentes se concentraient principalement sur les aérosols sulfatés et la vapeur d'eau.

En résumé, les aérosols sulfatés ont contribué au refroidissement temporaire dans l'hémisphère sud, bien que l'ampleur globale soit relativement faible », a déclaré M. Gupta. Une partie de cet effet de refroidissement peut être attribuée au fait que les aérosols sulfatés se trouvent à un point optimal en termes de taille des particules, un résultat influencé par des interactions chimiques complexes et des processus de mélange stratosphérique qui ne sont pas encore totalement compris.

Ce document souligne également que les initiatives de géo-ingénierie peuvent avoir des conséquences multiples et potentiellement involontaires. Une compréhension approfondie d'un système atmosphérique donné est cruciale pour déterminer si une approche de géo-ingénierie proposée conduira en fin de compte à un refroidissement ou à un réchauffement.

Référence de l'article :

Gupta, AK, Mittal, T., Fauria, KE et al. La erupción de Hunga de enero de 2022 enfrió el hemisferio sur en 2022 y 2023. Commun Earth Environ 6 , 240 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02181-9