23 mars 2008 7 23 /03 /mars /2008 21:40



 

Si la température moyenne de la surface de la terre reste à une valeur relativement constante d'environ 15 °C, c'est qu'elle émet autant d'énergie que ce qu'elle en reçoit.

L'essentiel de l'énergie que reçoit la surface de la terre provient du soleil. Celle qui provient de la chaleur interne de la terre est d'environ un dix millième de l'énergie solaire et celle provenant du reste de l'univers est de l'ordre du millionième.Explication sur l'effet de serre

Le schéma ci-dessous permet d'identifier l'ensemble de tous les échanges d'énergie entre le soleil, la surface de la terre et l'atmosphère (chaque échange est identifié par une lettre et une valeur en Watt par m²). Ces échanges apparaissent complexes, mais les explications qui suivent doivent permettre de comprendre l'ensemble des phénomènes pour un non spécialiste.



L'énergie solaire arrive sous forme de rayonnement solaire, composé à 40 % de lumière visible, à 50 % de rayons infrarouges et à 10 % de rayons ultraviolets. Cette énergie est en moyenne de 342 W/m² (partie A).
Environ un tiers de cette énergie, 107 W/m² (partie B), est renvoyée dans l'espace, reflétée en partie par l'atmosphère (partie B"), et en partie par la surface de la terre (partie B'), en particulier par les zones claires comme la neige, la glace et les déserts.

L'énergie restante, 342 - 107 = 235 W/m² (partie C), est partiellement absorbée par l'atmosphère à hauteur de 67 W/m² (partie G), le solde de 168 W/m² (partie H) étant absorbé par la surface de la terre.

Comme tout corps porté à une certaine température, la terre va émettre un rayonnement (avec une valeur de 390 W/m² (partie D) pour une température moyenne de 15°C) : les rayons émis sont des infrarouges non visibles à l'oeil.

L'évaporation de l'eau (3 mm par jour en moyenne sur toute la surface de la terre) va émettre 78 W/m² (partie E). La condensation de cette vapeur d'eau sous forme de nuage va transférer ces 78 W/m² à l'atmosphère.
De même la surface de la terre, plus chaude que l'air en moyenne, va transférer 24 W/m² (partie F) à l'atmosphère.

La terre va donc émettre vers les nuages et l'atmosphère 390 + 78 + 24 = 492 W/m² (parties D + E + F).

L'atmosphère reçoit donc 492 + 67 (partie G provenant du rayonnement solaire) = 559 W/m².

Sur ces 559 W/m², 40 W/m² (partie L) partent directement dans l'espace, 165 W/m² (partie J') sont réémis par l'atmosphère vers l'espace et 30 W/m² sont réémis par les nuages vers l'espace.
Le solde, soit 559 - 40 - 165 - 30 = 324 W/m² (partie I) est renvoyé vers la terre et absorbé par la surface.

Si on examine le bilan énergétique, on constate les points suivants :

- la terre reçoit et absorbe 324 + 168 = 492 W/m² (parties I + H) et émet 390 + 78 + 24 = 492 W/m² (parties D + E + F) : le bilan est bien équilibré

- l'espace émet 342 - 107 = 235 W/m² (parties A - B) et reçoit 165 + 30 + 40 = 235 W/m² (parties J' + J" + L) : le bilan est également équilibré

Les 324 W/m² (partie I) renvoyés par l'atmosphère correspondent à l'effet de serre. Si l'atmosphère ne renvoyait pas cette énergie vers la terre, sa surface aurait une température moyenne de - 19 °C. L'effet de serre a donc un effet positif, car il permet d'avoir sur terre une température favorisant le développement d'une majorité d'espèces animales et végétales.

Cette valeur de 324 W/m² est tributaire essentiellement de 2 gaz présents dans l'atmosphère à l'état naturel : la vapeur d'eau et le gaz carbonique (CO2).
L'augmentation du taux de CO2 va augmenter cette valeur de quelques W/m²  et modifier tous les équilibres décrits ci-dessus, avec comme conséquence une augmentation de la température de la surface de la terre.

Trois autres gaz peu présents dans l'atmosphère, le méthane (CH4), le protoxyde d'azote (N2O) et l'ozone (O3) , ont également un impact très important sur l'effet de serre : les activités humaines conduisent à augmenter leur taux dans l'atmosphère.

Nous analyserons dans de prochains articles les conséquences de l'augmentation du taux de ces gaz sur le climat et les mesures qui doivent être prises à une échéance très courte (quelques années) pour éviter un emballement du climat pouvant être irréversible.

Cet article a été rédigé en s'appuyant sur le schéma du bilan énergétique de la terre cité dans le
4ème rapport d'évaluation du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) publié en 2007 et en utilisant un article publié sur le site du CNRS.

Article rédigé par André Mansiaux

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Published by Villette Développement Durable - dans Changement Climatique
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