Lettre (8) Bilan Radiatif Terrestre


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Lettre (08) Mohammed DIOURI (Physicien)
Après la définition des trois dimensions du modèle de Réchauffement Climatique à savoir, l’Atmosphère, l’Albédo et l’Océan, il me semble plus commode de préciser la notion du Bilan Radiatif Terrestre qui permet la détermination et la confirmation du Réchauffement climatique actuel avant de parler de la quatrième dimension, celle de l’être humain, dimension centrale du modèle (lettre 9).
65 Le soleil est un corps noir, en physique c’est un corps qui absorbe tout type de rayonnement électromagnétique, et comme toute étoile, elle rayonne à sa température de surface 5777 °K (Température du corps noir associé, lois de Planck et de Stefan) et ce rayonnement qui est aussi électromagnétique représente le terme source du bilan radiatif terrestre ou encore la source de photons de différentes énergies, on parle ainsi de flux de photons, de flux d’énergie ou de spectre solaire. De même on considère que la terre rayonne à la température 287 °K (Température du corps noir associé), en réalité la terre représente un corps gris puisqu’elle réfléchit (albédo de 28,78 %, voire 49) une importante proportion du rayonnement solaire incident (Figure 17. Spectres du soleil et de la terre, source eduscol.education.fr). Ces deux spectres représentent aussi le spectre planétaire qui se compose de la superposition de la réflexion terrestre du spectre solaire et de l’émission du spectre terrestre.
Figure 1. Spectres d’émission du soleil et de la terre. (http://eduscol.education.fr)

66  Le spectre solaire est assez large et se compose d’une partie de photons Ultraviolets UV, de photons visibles et de photons Infrarouges IR. Ce spectre est différemment atténué lors de son passage à travers l’atmosphère, les UV sont presque totalement absorbés par la couche d’ozone (couche protectrice des êtres vivants située dans la stratosphère), la partie visible est assez atténuée surtout par les gaz biatomiques (Oxygène et Azote), par les aérosols et la vapeur d’eau. Enfin la partie IR est très atténuée principalement par les GES (essentiellement Vapeur d’eau et CO2) et les aérosols (Figure 18. Atténuation du spectre solaire par l’atmosphère, source Dlr.de/enerMENA).
Figure 2. Atténuation du spectre solaire par l’atmosphère, source Dlr.de/enerMENA

67  La constante solaire (1367 W/m2, voir 45) représente le flux de rayonnement solaire incident perpendiculaire hors atmosphère. Au TOP de l’atmosphère, ce flux se retrouve en moyenne réduit par quatre soit à peu près 340 W/m2 à cause de la rotation de 24h de la terre (Le rapport de la surface terrestre hors atmosphère perpendiculaire vue par le flux solaire incident, celle d’un disque πR2, et la surface terrestre contenant l’atmosphère, celle d’une sphère 4πR2, est de 1/4)
68  Le flux incident d’à peu près 340 W/m2 est atténué par l’atmosphère en fonction de la composition de cette dernière (gaz, aérosol et nuages). En moyenne, l’atmosphère absorbe 79 W/m2, transmet 161 W/m2 et réfléchit 100 W/m2 dont 24  directement de la surface terrestre (Figure 19. Bilan radiatif terrestre, source NASA)
69 la surface terrestre absorbe au cours de la journée en moyenne près de 161 W/m2 solaires qu’elle réémet continûment et régulièrement sous forme d’IR vers l’atmosphère. L’émission terrestre   s’effectue par différents processus physiques dont on distingue l’émission de la chaleur sensible thermique (convection et conduction), de la chaleur latente (évapotranspiration) et celle de la chaleur IR terrestre (Figure 19. Bilan radiatif terrestre, source NASA)
70  La chaleur sensible est la quantité de chaleur échangée par conduction et par convection, sans transition de phase physique, entre le sol et l’air. Elle est qualifiée de « sensible » parce que cet échange de chaleur sans changement de phase change la température du sol suivant le deuxième principe de thermodynamique en fonction donc de la différence de température sol-air (Chaleur sentie en marchant pieds nus sur le sable de la plage par exemple). En moyenne, le flux de chaleur sensible terrestre est de l’ordre de 20 W/m2
71  Lorsque les molécules d’eau se vaporisent, ce changement de phase s’accompagne d’absorption de chaleur de l’ordre de 600 calories par gramme sans changement de température. On définit ainsi la chaleur latente de vaporisation. Cette chaleur absorbée par la vapeur d’eau est restituée à l’atmosphère au cours du changement d’état inverse, c’est-à-dire de la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique. On estime en moyenne à près de 84 W/m2 le flux de chaleur latente terrestre essentiellement océanique.

Figure 3. Bilan radiatif terrestre, source NASA

72  La chaleur terrestre est émise sous forme d’IR en moyenne de l’ordre de 398 W/m2 dont près de 342 sont réfléchit par les GES, les aérosols et les nuages vers la surface terrestre. L’atmosphère transmet vers l’espace la différence entre ce qu’elle reçoit (chaleurs solaires absorbées, latentes et sensibles et IR terrestres) et ce qu’elle réfléchit vers la terre, soit 239 W/m2 qui représente une moyenne de la répartition de l’émission IR terrestre (Figure 20. Emissions IR terrestres, source NOAA).
Figure 4. Emissions IR terrestres, source NOAA

73  L’anomalie de la température moyenne terrestre déterminée en juin 2016 (par référence à la période 1951-1980) est de l’ordre de  + 0,78 (Distribution de la variation de la température terrestre, source NASA).
Figure 5. Distribution de la variation de la température terrestre, source NASA

74 Suivant le diagramme de la Figure 19. Le Bilan radiatif terrestre au TOP de l’atmosphère est  de 1 W/m2 (340 – 100 – 239 = 1).  A la surface terrestre, le bilan est bien aussi de 1 W/m2 (161 – (56 + 20 + 84) = 1). En réalité ce défaut de bilan de 1 W/m2 correspond au maximum de variation et la valeur exacte est de  0,6 W/m2 moyenne de (0,2 et 1), cette quantité « non restituée ou absorbée » par la terre, est en accord avec le réchauffent du système et confirme le réchauffement climatique.
Le réchauffement climatique est plus qu’une réalité
L’orientation écologique est une nécessité tardive !
Suite lettre 9 : Quatrième dimension du réchauffement climatique : L’être humain

Mohammed DIOURI


 
 

3 Commentaires sur cet articleتعليقات حول المقال

  1. Great informations thank u sur
     
  2. Boudchiche
     

    Très instructif. Merci Professeur.

     
  3. j.barkani
     

    Le sujet est très intéressant. Bravo monsiuer DIOURI

     

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