Une partie des nuages de la planète s’est déplacée vers les pôles : de graves conséquences énergétiques pour la Terre

    Les nuages marins associés aux dépressions se déplacent vers les pôles, accentuant le déséquilibre énergétique de la planète et provoquant des effets marqués sur le temps et le climat.

    Une infographie en forme de globe terrestre représente les principaux schémas de la circulation atmosphérique à l’aide de flèches colorées et de données sur les nuages captées par satellite. Les légendes indiquent une structure de circulation à grande échelle dans les tropiques appelée cellule de Hadley, une cellule similaire aux latitudes moyennes, et un troisième type de cellule dans les régions polaires. Les nuages ont tendance à se former là où les vents de ces cellules convergent, près de l’équateur et autour de 60 degrés nord, forçant l’air à s’élever. Les zones où les nuages sont moins fréquents, notamment dans les régions subtropicales, apparaissent en bleu sur la carte, en contraste avec les zones orageuses et plus nuageuses qui sont représentées en blanc. Les régions les plus couvertes se trouvent le long des zones de tempêtes des latitudes moyennes et dans une bande orageuse proche de l’équateur appelée Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT). NASA
    Une infographie en forme de globe terrestre représente les principaux schémas de la circulation atmosphérique à l’aide de flèches colorées et de données sur les nuages captées par satellite. Les légendes indiquent une structure de circulation à grande échelle dans les tropiques appelée cellule de Hadley, une cellule similaire aux latitudes moyennes, et un troisième type de cellule dans les régions polaires. Les nuages ont tendance à se former là où les vents de ces cellules convergent, près de l’équateur et autour de 60 degrés nord, forçant l’air à s’élever. Les zones où les nuages sont moins fréquents, notamment dans les régions subtropicales, apparaissent en bleu sur la carte, en contraste avec les zones orageuses et plus nuageuses qui sont représentées en blanc. Les régions les plus couvertes se trouvent le long des zones de tempêtes des latitudes moyennes et dans une bande orageuse proche de l’équateur appelée Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT). NASA

    Pendant une grande partie de sa carrière, George Tselioudis, chercheur à l’Institut Goddard d’études spatiales de la NASA, a analysé des décennies d’observations satellitaires pour comprendre où se forment les nuages, si leur répartition a changé et comment ces évolutions pourraient affecter le bilan énergétique et le climat de la Terre. Les implications de deux de ses études récentes, affirme-t-il, sont préoccupantes.

    Les nuages sont fréquents sur Terre, mais ils sont éphémères et difficiles à étudier. La télédétection a grandement aidé les scientifiques en permettant un suivi global et cohérent de ces formations insaisissables, même dans des zones inaccessibles comme les pôles et le grand large.

    Grands changements dans les nuages terrestres

    La première étude, publiée en août 2024, a montré que les zones les plus nuageuses de la Terre au-dessus des océans se sont déplacées et rétrécies au cours des 35 dernières années, laissant passer davantage d’énergie solaire qui réchauffe l’océan au lieu d’être renvoyée dans l’espace par les nuages des dépressions. « Le schéma est clair. L’endroit où se forment les nuages des dépressions a changé », a déclaré Tselioudis. Les conséquences pour le climat, a-t-il ajouté, sont importantes : « Cela a ajouté un fort réchauffement au système ».

    L’analyse s’est concentrée sur trois grandes zones nuageuses : une bande orageuse proche de l’équateur connue sous le nom de ZCIT (Zone de Convergence Intertropicale), et deux zones plus étendues aux latitudes moyennes des hémisphères nord et sud, entre environ 30 et 60 degrés de latitude, où des systèmes dépressionnaires en forme de virgule — les cyclones extratropicaux — tourbillonnent au-dessus des océans.

    L’illustration en haut de la page montre les zones typiques de formation des nuages, à partir de plusieurs années (2002–2015) d’observations moyennes de la fraction nuageuse, réalisées avec le capteur MODIS (Spectroradiomètre imageur à résolution modérée) à bord du satellite Aqua de la NASA. Les zones orageuses où le capteur a détecté le plus de nuages apparaissent en blanc ; les zones les moins couvertes sont représentées en dégradés de bleu.

    Un graphique en bleu et blanc illustre l’évolution de la répartition des nuages entre 1984 et 2018, d’après des observations satellitaires. La bande orageuse proche de l’équateur, appelée ZCIT, s’est resserrée, les zones sèches subtropicales se sont étendues et les zones de tempêtes des latitudes moyennes se sont contractées et déplacées vers les pôles.
    Un graphique en bleu et blanc illustre l’évolution de la répartition des nuages entre 1984 et 2018, d’après des observations satellitaires. La bande orageuse proche de l’équateur, appelée ZCIT, s’est resserrée, les zones sèches subtropicales se sont étendues et les zones de tempêtes des latitudes moyennes se sont contractées et déplacées vers les pôles.

    Les nuages orageux se forment généralement près des limites de certaines grandes structures de circulation atmosphérique — les cellules de Hadley, de latitudes moyennes (également appelées cellules de Ferrel) et polaires, illustrées ci-dessus —, là où les vents convergent et où l’air est forcé de s’élever. Les nuages sont plus rares et moins réfléchissants dans les zones où l’air sec descend, notamment dans les régions subtropicales situées autour de 30 degrés de latitude nord et sud. Bien que les cyclones tropicaux — ouragans, typhons et cyclones — puissent parfois atteindre ces zones, cela reste peu fréquent. L’image ci-dessous met en évidence différents types de nuages, tels qu’ils ont été observés par la caméra EPIC (Caméra d’Imagerie Polychromatique de la Terre) du satellite DSCOVR le 10 juin 2025.

    La nouvelle étude révèle que les zones océaniques où se forment habituellement les nuages d’orages et les dépressions se sont contractées de 1,5 à 3 % par décennie. La ZCIT s’est rétrécie, et les zones de dépressions des latitudes moyennes se sont déplacées vers les pôles en se contractant. Parallèlement, les régions subtropicales peu nuageuses se sont étendues.

    Ces changements sont illustrés dans le graphique du haut : les zones blanches indiquent où les nuages orageux étaient fréquents, tandis que les nuances de bleu signalent les zones moins nuageuses. La couleur des lignes de tendance reflète le degré de couverture nuageuse. Les zones couvertes au moins 85 % du temps sont délimitées par des pointillés noirs ; celles couvertes 65 % du temps ou moins le sont par des pointillés blancs. Le graphique s’appuie sur les données combinées de plusieurs satellites géostationnaires et en orbite polaire, dans le cadre du programme ISCCP (Projet international de climatologie des nuages par satellite).

    Dans une seconde étude publiée en mai 2025, Tselioudis et ses collègues ont analysé l’effet de ces changements sur le bilan énergétique terrestre. Ils ont constaté que cette évolution a augmenté l’énergie absorbée par les océans d’environ 0,37 watt par mètre carré et par décennie — un chiffre important à l’échelle planétaire.

    Une image satellite de la Terre montre des orages près de l’équateur ainsi qu’un cyclone extratropical en forme de virgule s’étendant sur l’Atlantique Nord le 10 juin 2025. NASA
    Une image satellite de la Terre montre des orages près de l’équateur ainsi qu’un cyclone extratropical en forme de virgule s’étendant sur l’Atlantique Nord le 10 juin 2025. NASA

    Des analyses précédentes des données des instruments CERES (Système de nuages et d’énergie rayonnante de la Terre) de la NASA ont montré que, depuis 2005, la quantité d’énergie solaire absorbée par la Terre a augmenté de 0,47 watt par mètre carré et par décennie, par rapport à celle qu’elle émet sous forme de rayonnement thermique infrarouge.

    Cette hausse s’inscrit dans un déséquilibre énergétique croissant — plus du double depuis 2001 — qui a réchauffé les océans et contribué au réchauffement climatique.

    Si l’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et les modifications de la banquise expliquent en partie ce déséquilibre, quantifier précisément l’impact d’autres processus reste incertain et débattu parmi les scientifiques. Les changements concernant les particules en suspension, la réflectivité de la surface terrestre, les nuages ou les océans comptent parmi les facteurs susceptibles de jouer un rôle dans ce déséquilibre croissant.

    Ces nouvelles découvertes suggèrent que la perte des nuages d’orage océaniques est un facteur clé, affirme Tselioudis. Il décrit la disparition des nuages réfléchissants détaillée dans ses travaux comme « une pièce cruciale manquante » dans le puzzle du déséquilibre énergétique du XXIe siècle. Il ajoute que ce changement dans la couverture nuageuse est aussi probablement une des raisons majeures pour lesquelles les températures océaniques et globales exceptionnellement élevées en 2023 ont surpris les scientifiques en dépassant largement les prévisions.

    « Ces résultats offriront un test essentiel à la nouvelle génération de modèles climatiques pour vérifier s’ils obtiennent les bonnes réponses pour les bonnes raisons », a déclaré Gavin Schmidt, directeur de l’Institut Goddard d’études spatiales de la NASA.

    La grande question désormais, selon Tselioudis, est de comprendre ce qui a provoqué la diminution des nuages d’orage réfléchissants et si cette tendance va se poursuivre. Une hypothèse, prévue depuis longtemps par les modèles climatiques, est que le réchauffement différentiel entre l’Arctique et l’équateur au cours des dernières décennies pourrait entraîner une expansion des cellules de Hadley et pousser les zones de tempêtes vers les pôles.

    « Nous ne pouvons pas encore le prouver », déclare Tselioudis. « Le système est complexe, et d’autres dynamiques pourraient entrer en jeu. »

    L’étude a été publiée dans Climate Dynamics et Geophysical Research Letters. Les chercheurs ont identifié les changements dans la couverture nuageuse et le bilan énergétique à partir des données issues de MODIS, CERES et ISCCP.

    Images de la NASA Earth Observatory par Michala Garrison, à partir de données fournies par l’équipe scientifique de l’atmosphère MODIS, la série H de l’ISCCP (Tselioudis et al., 2024) et l’équipe DSCOVR EPIC. Texte d’Adam Voiland.