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[Sommaire] - [Précédent] - [ Suivant] Dossier sur le climatLe Changement Climatique, où en est la recherche?Février 2004 - Dernière mise à jour : septembre 2008 |
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Les chercheurs analysent : |
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VI - L'Effet de Serre |
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Une planète (ou un satellite) sans atmosphère (la Lune par exemple) atteint un équilibre thermique lorsque le rayonnement solaire absorbé par sa surface est équilibré par le rayonnement infrarouge ré émis par celle-ci. Ce rayonnement dépend de sa température de surface qui s'ajuste en conséquence. Lorsqu'une planète est dotée d'une atmosphère contenant des constituants, dits gaz à effet de serre, capables d'absorber le rayonnement infrarouge (donc autres que l'air) un bourrelet isolant s'établit. De la sorte l'équilibre thermique entre rayonnement incident absorbé et rayonnement infrarouge s'établit au sommet de l'atmosphère (~ 10 km) qui approche alors la température de surface initiale sans atmosphère. Le bourrelet isolant permet alors de maintenir un écart de température entre la surface plus chaude et le sommet de l'atmosphère qui est fonction de la concentration des GES. |
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En moyenne annuelle, la Terre reçoit du Soleil, un flux de 342 Watt/m2, (dont 92 % dans la partie visible et proche infrarouge et 8 % dans l'UV). Compte tenu de l'albédo terrestre de 0,313, un (petit) tiers de ce flux incident (107 W/m2), est réfléchi par les nuages ou par la surface du globe; il est directement renvoyé dans l'espace.
Les deux tiers restants (235 W/m2) sont absorbés par l'atmosphère (67 W/m2), par l'eau des mers et océans, et par les continents (168 W/m2). A noter que cette valeur "moyenne Terre entière" dissimule une différence importante : en réalité, avec un albédo moyen de 0,06, la surface des mers et des océans absorbe 186 W/m2 (en moyenne !); tandis que celle des continents, avec un albédo moyen de 0,377, absorbe 123 W/m2. (A nouveau... cette valeur moyenne cache de grandes différences, par exemple, entre la forêt tropicale et le Groenland !) |
Figure 9 |
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L’océan et les continents ainsi échauffés émettent vers l’espace un rayonnement fonction de leur température et de leur émissivité, non plus dans le spectre des ondes visibles et proche infrarouge, mais dans celui de l'infrarouge thermique (IRT, autour de 10 µ de longueur d'onde). L’établissement d’un équilibre thermique, en dépit de cet apport continu d'énergie solaire, impliquerait que ce rayonnement infrarouge thermique émis par notre Planète vers l’espace soit égal aux 235 W/m2 reçus dans le visible et le proche infrarouge.
Tel est bien le cas globalement. Cependant, comme la plupart des corps à température proche de 15° C, la surface terrestre émet 390 W/m2 (en moyenne) dans l’IRT et seulement une faible partie de ce rayonnement (40 W/m2) part directement dans l’espace, tandis que près de 90% (350 W/m2) est absorbé par des constituants atmosphériques minoritaires tels que la vapeur d’eau, le méthane, le gaz carbonique, etc... Ces gaz qui ne laissent pas passer l’IRT, sont dits «à Effet de Serre».
Le rayonnement absorbé réchauffe l’atmosphère qui à son tour émet de l’infrarouge thermique vers l’espace (195 W/m2, dont 30 émis par les nuages) et aussi vers le sol : il y a en permanence des échanges d’énergie entre l‘océan et les continents et l’atmosphère qui agit vis a vis de Biosphère un peu comme une ‘’serre’’. En effet, sans gaz à effet de serre, la température moyenne d’équilibre à la surface de la Terre serait bien plus basse: seulement 255° K , soit -18° C, au lieu de +15 (sachant qu’une surface à -18° C émet 235 W/m2 au lieu de 390…). Bien entendu, cet écart de 33 degré, (et de 155 W/m2…), dépend de la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ce mécanisme, qui existe depuis des millénaires, résulte du fait que l'atmosphère est d'une part, transparente dans le visible et le proche IR, et d'autre part... presque opaque dans l'IRT. Au cours des 2 derniers siècles, l'utilisation intensive de combustibles fossiles a engendré un dégagement massif de gaz carbonique (7 milliards de tonnes équivalents carbone par an, en ce début de 21ème siècle).
Près de la moitié de ce gaz à Effet de Serre s'accumule dans l'atmosphère, tandis que l'autre moitié est absorbée par l'océan ou par photosynthèse de la végétation continentale. L'augmentation de la teneur en CO2 de l'atmosphère diminue encore sa (faible) transparence dans l’IRT, ce qui déplace l’équilibre thermique. Elle constitue le principal facteur du Changement Climatique en cours. |
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