Vapeur d'eau : l'amplificateur, pas le pilote du climat

Chaque fois qu'un débat sur le climat dérape, le même argument finit par surgir : « le vrai gaz à effet de serre, ce n'est pas le CO2, c'est la vapeur d'eau ». L'idée a de quoi convaincre, parce qu'elle s'appuie sur un fait exact. La vapeur d'eau pèse, à elle seule, autour de la moitié de l'effet de serre terrestre. Le CO2, lui, joue dans une catégorie de poids nettement inférieure. Alors pourquoi s'acharner sur le carbone si l'eau fait le gros du travail ?

Pour comprendre ce phénomène, il faut remonter à une distinction que les manuels de physique posent depuis longtemps, mais que le débat public confond sans cesse : celle entre un forçage et une rétroaction. C'est tout l'enjeu, et c'est là que l'argument s'effondre.

La part de l'effet de serre, et le piège qu'elle tend#

Commençons par accorder à l'argument ce qu'il a de juste. Selon la NASA, la vapeur d'eau est responsable d'environ 50 % de l'effet de serre de la Terre. RealClimate, sous la plume de Gavin Schmidt, donne une fourchette plus large : 36 à 66 % pour la vapeur seule, et 66 à 85 % si l'on ajoute les nuages, c'est-à-dire l'eau sous forme liquide et de glace. Une source française, Eaudyssée, avance plus de 60 % de l'effet de serre naturel. Les chiffres dansent, parce qu'ils dépendent du périmètre retenu (vapeur seule ou vapeur plus nuages), mais l'ordre de grandeur tient : l'eau domine.

En masse, le constat est encore plus net. La vapeur d'eau représente près de 80 % de la masse totale des gaz à effet de serre présents dans l'atmosphère, d'après Yale Climate Connections. Sur le papier, le CO2 fait figure de figurant.

Le piège, paradoxalement, est tout entier dans ce mot : « présent ». Car la question n'est pas de savoir qui est là en plus grande quantité aujourd'hui. La question est de savoir qui commande la quantité de l'autre.

Une rétroaction, pas un forçage#

Voici la nuance qui change tout. La vapeur d'eau ne s'accumule pas dans l'atmosphère ; elle y séjourne, en moyenne, autour de neuf jours avant de retomber en pluie. La NASA parle de neuf jours, Yale d'une dizaine, et une étude peer-reviewed de Trenberth et ses collègues, publiée dans la revue HESS en 2017, fixe ce temps de résidence à 8,9 jours, à 0,4 jour près. Le CO2, lui, reste dans l'atmosphère pendant environ un siècle, et une fraction bien plus longtemps encore.

Cette différence de temporalité n'est pas un détail technique : elle décide de tout. Un gaz qui disparaît en neuf jours ne peut pas piloter un système ; il ne peut que suivre. Comme le formule Science Feedback, la courte durée de vie de la vapeur et la limite physique sur la quantité d'eau que l'air peut contenir font que la vapeur suivra toujours les variations des gaz à effet de serre à longue durée de vie, sans jamais les précéder. Le GIEC, dans sa FAQ 8.1 du cinquième rapport, dit la même chose autrement : la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère est contrôlée d'abord par la température de l'air, pas par des émissions.

Concrètement, le mécanisme tient à une loi physique vieille de presque deux siècles, la relation de Clausius-Clapeyron. Plus l'air est chaud, plus il peut contenir de vapeur : environ 7 % de plus par degré Celsius de réchauffement. NASA, Science Feedback et la source française Connaissances des Énergies convergent sur ce chiffre. L'humidité relative, elle, reste à peu près constante quand le climat change, ce qui explique pourquoi cette règle des 7 % se vérifie à l'échelle du globe.

Le scénario réel ressemble donc à ceci. On émet du CO2, qui lui est un forçage, un gaz qu'on injecte et qui persiste. Ce CO2 réchauffe légèrement l'atmosphère. Cet air plus chaud retient davantage de vapeur d'eau. Cette vapeur supplémentaire réchauffe à son tour, ce qui permet à l'air d'en retenir encore plus. La vapeur n'a rien déclenché ; elle a amplifié. La NASA résume la hiérarchie d'une image qui me paraît juste : le CO2 et les autres gaz non condensables sont les boutons de réglage du climat, et la vapeur d'eau l'amplificateur branché dessus. Couper le réglage, et l'amplificateur s'éteint faute de signal.

C'est exactement la logique d'une boucle de rétroaction climatique, au même titre que la fonte qui assombrit les surfaces et accélère le réchauffement, ce mécanisme d'albédo et de rétroaction de la banquise déjà bien documenté.

Combien la vapeur amplifie, au juste#

Reste à mesurer l'ampleur de cette amplification, et c'est là que les chiffres demandent de la rigueur. Sans rétroaction de la vapeur d'eau, un doublement du CO2 réchaufferait la planète d'environ 1 à 1,2 °C, selon Yale Climate Connections, ce que les physiciens appellent la réponse de Planck, la sensibilité nue. C'est mesurable, mais modeste.

Or la vapeur d'eau, à elle seule, double approximativement ce réchauffement. Le quatrième rapport du GIEC est explicite : seule, elle « double à peu près » la réponse à un forçage. La NASA va jusqu'à « plus que double ». En valeur de forçage radiatif, l'AR4 chiffrait cette rétroaction entre 0,9 et 2,5 W par mètre carré et par degré, une fourchette dérivée des observations qui ont suivi l'éruption du Pinatubo. Le sixième rapport, lui, ne donne pas la valeur isolée dans les pages que j'ai pu consulter, mais conclut que la rétroaction combinée vapeur d'eau plus gradient thermique constitue la plus grande contribution unique au réchauffement global.

J'insiste sur un point, parce que c'est là que beaucoup d'articles dérapent. On lit parfois que la vapeur « triple » le réchauffement. Le facteur deux concerne la vapeur seule ; le facteur trois, lorsqu'il est avancé, additionne toutes les rétroactions, nuages et gradient thermique compris. Confondre les deux, c'est prêter à la seule vapeur ce que produit l'ensemble du système. Et la valeur exacte de la sensibilité reste un terrain de recherche actif, comme le montrent les travaux récents sur le rôle des nuages dans la sensibilité climatique.

Une preuve concrète existe, et elle date de 1991. Quand le Pinatubo a injecté ses aérosols dans la stratosphère et provoqué un refroidissement temporaire, la vapeur d'eau a réagi en diminuant, ce qui a amplifié ce refroidissement d'environ 60 %, exactement comme les modèles le prévoyaient pour le sens inverse. La rétroaction fonctionne dans les deux directions ; c'est ce qui en fait une rétroaction.

Et les émissions humaines de vapeur, alors ?#

Une dernière objection mérite réponse, parce qu'elle revient souvent dans les discussions que j'ai pu suivre. Si nos centrales et nos tours de refroidissement crachent de la vapeur, ne contribuons-nous pas directement à l'effet de serre par ce biais ? Marginalement, oui. Mais le forçage radiatif que ces émissions directes induisent dans la troposphère atteint au plus un millième de la contribution du CO2, d'après Connaissances des Énergies. Autant dire un bruit de fond. Là encore, ce que nous ajoutons retombe en quelques jours ; seul le réchauffement de fond, piloté par le carbone, déplace durablement le niveau d'équilibre.

Ce niveau, justement, monte. La vapeur d'eau atmosphérique aurait augmenté d'environ 5 à 15 % par rapport aux niveaux d'avant 1970, selon The Conversation, sous l'effet de températures océaniques records. Ce n'est pas une cause qui s'emballe toute seule ; c'est la signature thermométrique du carbone qu'on a relâché. La vapeur enregistre, elle ne décide pas.

Voilà pourquoi la cible reste le CO2, et lui seul peut faire l'objet d'un budget carbone. On ne règle pas la température en chassant l'amplificateur ; on la règle en touchant au bouton. Sur ce point, j'avoue hésiter encore sur une chose : faut-il s'agacer ou se réjouir que l'argument de la vapeur d'eau soit aussi tenace ? Il est faux, mais il oblige, à chaque fois, à réexpliquer un mécanisme élégant. Et un système où l'eau amplifie sans jamais commander, où neuf jours de séjour suffisent à disqualifier un coupable que tout le monde croyait évident, mérite peut-être qu'on s'y arrête plus souvent.