Le CO2 réchauffe-t-il l’atmosphère ? (suite et pas fin …)

Voici la réponse de Jeff Id (The Air Vent) aubillet de Tom Vonk sur WUWT. Gageons que la discussion n'est pas close …(Source)

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La physique radiative du CO2 est une question controversée chez les lecteurs de WUWT, mais pour quelqu'un comme moi, ce n'est pas llà que lon trouvera l'argument contre l’existence du RCA.  Je vais tenter le coup avec un truc si simple, que je convaincrai dans le pays des blogs.  Ce post est une réponse à un post récent de Tom Vonk à WUWT qui concluait que l'effet de réchauffement radiatif du CO2 n'existe pas. Je sais déjà que je ne réussirai pas avec tout le monde, mais quand les sceptiques du réchauffement extrémiste se trompent, ils arrivent même à saper la crédibilité de leurs arguments, bons par ailleurs.

Ma proposition est que le CO2 crée un effet de réchauffement dans la basse atmosphère.

Avant que cela ne vous fasse hurler devant l'écran, je n'ai rien dit ni sur l'ampleur, ni sur le danger ni même sur la mesurabilité de l'effet. J'affirme seulement que l'effet est réel et prouvable. C'est de la physique de base et elle existe.

Cette image vient du récent post de Tom Vonk :

Effet de serre simplifié Figure 1 : Effet de serre simplifié.

L’énergie lumineuse à faible longueur d'onde du soleil arrive, est absorbée et ré-émise à des  longueurs d'ondes beaucoup plus élevées. C’est de la physique de base telle que déterminée par Planck, il ya très longtemps.  Ce n’est pas un argument.
La figure 2 ci-dessous présente plusieurs courbes d'absorption.  Sur l'axe vertical, 100 est l’absorption totale. Les courbes des gaz sont vérifiables par des dizaines d'autres liens et les courbes de Planck sont vérifiés par mes calculs ici. Il ne devrait pas y avoir de désaccord ici – du moins je l'espère.

 

 

 

Absorption et émissions d'infra-rouges.

Figure 2 – Courbes d'absorption de diverses molécules dans l'atmosphère et superposition de la courbe de Planck.

Ce qui est sympa dans ce schéma est que l'auteur (inconnu) y a superposé les spectres de Planck des rayonnements entrants et sortants sur la courbe d'absorption. Vous pouvez voir en regardant le graphique (ou le soleil) que l’essentiel de la courbe entrante traverse l'atmosphère quasiment sans entrave. La courbe sortante est bloquée – pour l’essentiel par l'humidité dans l'air – avec un tout petit ruban de CO2 (courbe verte) actif en absorption à environ 15 micromètres de longueur d'onde (la pointe de la flèche noire sur le côté droit est à environ 15 µm de longueur d'onde). On peut donc voir que le CO2 n'absorbe pratiquement pas de rayonnement entrant (courbe de gauche), mais absorbe une partie du rayonnement sortant (courbe de droite).  Aucun désaccord avec cela – du moins je l'espère. Le post récent de Tom Vonk est d’accord avec ce que j'écris ici.
L'énergie entrante du Soleil est égale à l'énergie sortante de la Terre – au moins sur une longue période et sans tenir compte de la quantité relativement faible de l'énergie venant du noyau de la terre. Si vous ajoutez du CO2 dans l'air, la notion d’équilibre sur une longue période ne change pas.

Alors qu’est-ce qui est à l'origine du réchauffement de l'atmosphère?

La température de l'air est une mesure de l'énergie stockée sous forme de vitesse de déplacement cinétique des atomes et des molécules de l'atmosphère. C'est le mouvement de l'air !  Rien d’extravagant, juste beaucoup de petites boules électriquement chargées qui rebondissent les unes sur les autres et contre les diverses forces qui les unissent. La température de l'air est une expression de l'énergie cinétique emmagasinée dans l'air. Wiki a quelques bonnes vidéos sur ce lien.

Le «réchauffement» est une augmentation de cette énergie cinétique.

Donc, pour prouver que le CO2 provoque le réchauffement pour ceux qui n’en sont pas encore convaincus, j'ai suggéré une expérience de pensée hier matin sur le fil de Tom Vonk. Malheureusement, cela n'a pas attiré beaucoup d'attention. DeWitt Payne est venu avec un exemple de toute façon meilleur qu'il a laissé sur «the Air Vent» dans les commentaires.  Je l'ai modifié pour ce post.

Dispositif exérimental

Figure 3 – Dispositif expérimental.
A – récipient d'air dont le CO2 a été enlevé, à température ambiante et pression normale.
B – récipient d'air mélangé à 50 % de CO2, à température ambiante et pression normale.
C – Chambre laser ultra isolée avec une fenêtre en bout (gauche) parfaitement transparente et une petite fenêtre à l'arrière pour l’entrée d’un faisceau laser à 15 micromètres. La chaleur sortira par la seule grande fenêtre, elle ne peut pas sortir par les côtés de la chambre.

La figure 4 est une représentation de ce qui arrive quand C contient du vide.

Figure 4 – Le faisceau laser traverse directement la chambre vide et 1000 Watt sortent par notre fenêtre parfaite.

FIGURE 4

Figure 5 – Équilibre du système hypothétique rempli d'air à zéro CO2 de la cartouche A.

Une faible absorption du faisceau principal  dans l'infrarouge  provoque une ré-émission du gaz, ce qui réduit le faisceau principal du laser. Cette petite quantité d'énergie est ré-émise par le gaz à travers la fenêtre à l'extrémité et dispersée à 180 degrés.

Figure 6

Que se passe-t-il si dans C, nous remplaçons instantanément l'air sans CO2 par le mélange d’air à 50% de CO2 de B ?

Figure 6

Figure 6 – L’air dans C est remplacé par le gaz du réservoir B.

Du point de vue du rayon laser infrarouge à 15 micromètres, l'air avec le CO2 est noir. Le rayon ne peut pas y pénétrer.

Lors du changement, la pénétration du faisceau laser s'arrête et les 1000 watts (soit l'énergie par unité de temps) s'ajoutent au gaz : le gaz émet toujours la même énergie aléatoire comme le montre la figure 5 en fonction de la température ambiante, mais le gaz absorbe en sus les 1000 watts du faisceau laser. Dès lors que le faisceau ne peut plus traverser, il y a gain d’énergie vibratoire du CO2 qui se transforme en énergie de translation, le CO2 se déplace entre les molécules d'air produisant ainsi de plus en plus de vitesse de translation et de vibration. – Ça chauffe.

Comme ça chauffe, les émissions à travers la fenêtre augmentent en énergie selon l'équation du corps noir de Planck.  Finalement, le système atteint une nouvelle température d'équilibre où la sortie de notre fenêtre est exactement égale à l'entrée de notre laser – 1000 watts. Équilibre!– (Figure 7)

Figure 7

Figure 7 – L’équilibre est atteint lorsque le gaz à l'intérieur de la chambre C s'est échauffé à la température qui équilibre l'énergie entrante.

Le délai entre l'instant où le contenu de C est passé d'un air de type A à un air de type B et celui où la température d'équilibre de C est atteinte est parfois indiqué comme le piégeage de l'énergie dans l'atmosphère.

«Une partie du CO2 piège la radiation infrarouge entre le sol et la partie supérieure de l'atmosphère". Donc à partir de quelques concepts simples, deux gaz à la même température, un transparent, l'autre opaque (pour l’infrarouge), nous avons démontré que des gaz avec des absorptions différentes chauffent différemment lorsqu'ils sont exposés à une source d'énergie.

Comment cela s'applique-t-il au RCA ?

La différence entre ce résultat et le post récent de Tom Vonk, est qu'il confond équilibre avec flux d'énergie zéro.  Dans ses exemples et ses équations, il a un flux net d'énergie égal à zéro à travers le système, ce qui est correct. Là où cela fonctionne pas, c’est d’assimiler cette hypothèse au RCA.

Sur Terre, nous avons une source de rayonnement à 15 micromètres (le sol) qui émet de l'énergie à travers l'atmosphère, en sortant par une fenêtre idéale (l'espace).

L'énergie solaire incidente traverse l'atmosphère de sorte que nous pouvons l’ignorer lors de l'examen des concepts les plus fondamentaux du réchauffement à base de CO2 (ce post), mais c’est aussi un flux d'énergie. Sur notre planète, la lumière montante IR est un flux net d'énergie unidirectionnel (figure 2 – rayonnement sortant), comme dans l'exemple, le laser.

Bien sûr, l'ajout de CO2 dans notre atmosphère fait qu’une partie de l'énergie sortante est absorbée plutôt que transmise sans obstacle à l'espace (comme indiqué dans l'exemple), cette absorption est convertie en modes de vibration et de translation (chauffage). Oui, Tom a raison, ces conversions sont dans les deux sens. L'énergie passe du CO2 aux autres molécules et inversement, mais comme il est montré avec la cavité C ci-dessus, le gaz prend un temps mesurable fini pour se réchauffer et atteindre l'équilibre avec l'espace (la fenêtre), créant un effet de réchauffement dans l'atmosphère.
Aucune des affirmations de ce message ne viole une équation de Tom, la différence entre ce post et sa contribution, porte seulement sur l'hypothèse d'un flux d'énergie entre le Soleil et la Terre et de la Terre vers l'espace. Son post confond l’équilibre avec le flux nul. Ses conclusions sont fondées pour un flux d'énergie supposé nul. Ses mathématiques et sa physique sont correctes, mais sa conclusion qu'isoler un flux d'énergie n'entraîne pas de réchauffement , est non-physique et totalment fausse.

De fait, si vous avez déjà vu un laser CO2 infrarouge découper de l’acier, vous avez vu le même effet à un niveau plus élevé.

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Finalement, en tant que sceptique reconnu de l'extrêmisme du RCA, rien de tout cela ne doit alarmer.  Bien sûr que le CO2 peut provoquer du réchauffement (un peu), mais l'air chaud est plus humide, ce qui modifie les nuages et entraîne des rétroactions sur la température.

Si la rétroaction est faible ou négative (comme Roy Spencer l’a récemment démontré), aucune des prédictions du GIEC ne se réalisera, et aucun des dommages annoncés, très certainement exagérés, ne se produira. Le CO2 ne sera alors rien d'autre qu’un aliment des végétaux. Nous garderons l’argent des impôts et prendrons du bon temps à construire les sources d’énergies plus propres mais encore inexistantes que les écolos réclameront de toute façon.

Si la rétroaction était forte et positive comme l'envisagent les modèles, les températures mesurées auront du retard à rattraper. Même un léger changement dans l'ampleur du réchauffement mesuré renverrait le GIEC à sa planche à dessin, c’est ce qui rend des résultats de qualité obtenus par le projet surfacestations d’Anthony si cruciaux.

Mais c'est là que la théorie du RCA reste à établir.

@@@@@@

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1.  luc | 13/08/2010 @ 14:27 Répondre à ce commentaire

vendredi 13 pas de chance.
Les gaz ne peuvent être des corps noirs, l’effet du corps noir a lieu en surface et non en volume.

La théorie du RCA se base sur une radiation due à la température du CO2 en altitude, ce qui est faux car c’est impossible. Le CO2 émet deux raies et non pas un spectre de corps noir.

Par contre, en absorbant des radiations, les molécules de CO2 vont s’agiter en vibration et torsion, au cours de choc, elles vont passer leur énergie aux molécules O2 et N2 voisines.
Quand toutes les molécules de CO2 seront excitées, elles cesseront d’absorber l’infra rouge et le CO2 deviendra transparent pour les photons supplémentaires.

Merci aux leçons de physique de Jacques Duran, j’espère avoir été un bon élève.

2.  Marot | 13/08/2010 @ 14:57 Répondre à ce commentaire

luc (#1),
Vous avez bien raison de noter que

les émissions à travers la fenêtre augmentent en énergie selon l’équation du corps noir de Planck.

est une sottise.
Heureusement, cela n’a pas de copnséquences pour la suite.

3.  Murps | 13/08/2010 @ 18:04 Répondre à ce commentaire

luc (#1), remarques que je trouve très pertinentes, bravo !

J’ajoute que dans ces jolies spectres que l’on superpose avec astuce, on ne tient jamais compte de la quantité de CO2 dans l’atmosphère.

Ces courbes ne dépendent jamais de la concentration !

Ainsi, les 0.04 % en volume de CO2 suffiraient à eux seuls pour augmenter la température des 99.96 % restant de gaz !

4.  Marot | 13/08/2010 @ 21:11 Répondre à ce commentaire

Murps (#3),

on ne tient jamais compte de la quantité de CO2 dans l’atmosphère.

Si quelqu’un connaît des graphiques de bandes d’absorption où les bandes eau, CO2 et autres sont représentées à due proportion, je crois que tout le monde serait preneur.

5.  Araucan | 13/08/2010 @ 22:01 Répondre à ce commentaire

Marot (#4),

Oui effectivement …

6.  Warm | 13/08/2010 @ 22:06 Répondre à ce commentaire

Si quelqu’un connaît des graphiques de bandes d’absorption où les bandes eau, CO2 et autres sont représentées à due proportion, je crois que tout le monde serait preneur.

Juste autour de 15mu, hitrans donne ceci (source spectracalc)

7.  Marot | 13/08/2010 @ 22:21 Répondre à ce commentaire

Pour pratiquer la litote, je crains (!) que vous n’ayez rien compris à la demande.
Je répète donc :

où les bandes eau, CO2 et autres sont représentées à due proportion

et quand j’écris des graphiques, il s’agit de graphiques de plusieurs sources éventuelles chacun représentant les mêmes bandes des molécules sus- citées.

8.  René | 14/08/2010 @ 0:06 Répondre à ce commentaire

Bonsoir,

Je trouve cet article de Jeff Id plus convaincant que celui de Vonk. Il me semble en effet que les molécules de CO2 excitées « thermalisent » avec leurs voisines. C’est ce que j’avais essayé de dire dans mes interventions en commentaires de l’article de Vonk.

Mais il reste une question qui me gêne. C’est l’histoire du corps noir pour les gaz. J’ai bien compris qu’un gaz ne pouvait pas être assimilé à un corps noir. Mais à part les transitions d’un état excité vers le fondamental, quel est le mécanisme qui fait irradier un gaz ? Peut-on dire que les états de translation sont quantiques et se désexcitent par émission d’un photon ?

Merci

René

9.  Curieux | 14/08/2010 @ 8:42 Répondre à ce commentaire

René (#8),

Je trouve cet article de Jeff Id plus convaincant que celui de Vonk. Il me semble en effet que les molécules de CO2 excitées “thermalisent” avec leurs voisines

Pas moi, pour la raison suivante (ce que j’en ai compris), l’analyse de Vonk porte sur un très petit volume à l’équilibre. Jeff Id au contraire analyse la situation sur la totalité du volume, au moment d’un important apport d’énergie extérieur.

En bref, Jeff Id constate que si on apporte de l’énergie à un milieu qui peu la capter, celle-ci va être dégradé en chaleur. Etonnant non ? 🙂

Ce qu’explique Vonk, c’est qu’a énergie constante, ce qui est le cas du supposé effet de serre, alors le CO2, après absorption d’un photon IR, n’a pas la possibilité de réchauffer le milieu parce que la totalité des transferts cinétiques vers les autres gaz à cette T° est déjà réalisé. Le CO2 ne peut donc se désexciter que par émission d’un photon IR.

10.  Araucan | 14/08/2010 @ 11:59 Répondre à ce commentaire

En première lecture, j’ai eu surtout l’impression de que la canette de Jeff Id allait exploser avec son laser à 1000 W … 😆

Que montre l’expérience de pensée de Jeff Id ? Que le CO2 réémet des IR, grande nouvelle … Mais en réémet-il autant (avec une longueur d’onde plus élevée, donc avec une énergie plus faible – énergie d’un photon = constante de Planck x vitesse de la lumière /longueur d’onde) ?
Par contre, je ne serais pas contre que cette expérience soit réalisée histoire de mesurer le décalage entre le début de l’émission laser et la stabilisation de la température dans la canette. Expérience à réaliser aussi avec 400 ppm de CO2 dans la canette … En gros , quantifier tout cela …

11.  lemiere | 15/08/2010 @ 13:49 Répondre à ce commentaire

Ce qui est amusant dans votre truc est que la physique microscopique en est en gros connue et pourtant…
Il me semble aussi que la notion de corps noir doit être utilisée dans les seuls cas où on a vérifié qu’elle était utilisable…mais je connais mal la théorie du corps noir ( dès qu’on s’éloignent du cas d’un corps..noir) .. je pense que je ne suis pas le seul….
De la théorie à la réalité.. et de la réalité à une situation réelle…

12.  Marot | 15/08/2010 @ 14:18 Répondre à ce commentaire

lemiere (#11),

je connais mal la théorie du corps noir ( dès qu’on s’éloignent du cas d’un corps..noir)

Justement, il n’y a plus de théorie.
Il reste des formules empiriques et parfois mal appliquées.

13.  Murps | 15/08/2010 @ 17:56 Répondre à ce commentaire

Marot (#12), oui, il me semble bien.

En fait dans le cas de la « température moyenne » de la terre, on utilise la loi de Stefan du corps noir en appliquant un coefficient genre Albédo pour évaluer la puissance rayonnée (ou la température…).

Ca revient à prendre la courbe du corps noir quand même et c’est faux.

14.  lemiere | 16/08/2010 @ 0:07 Répondre à ce commentaire

pffff on fait les fiers à bras.. mais pour réussir à sortir des équations d’etat d’un simple gaz c’est deja le bazar, les gaz parfaits c’est super..; mais dans le fond est ce que l’on ne dit pas qu’un gaz peut etre considéré comme un gaz parfait après qu’on a eu constaté .. qu’il se comporte comme un gaz parfait….
Je veux dire que dans le moindre calcul de meca stat on est amené à faire des approximations et des hypothèses initiales qu’il est malaisé de traduire en « domaine de validité » d ‘application du résultat obtenu…

15.  PapyJako | 17/08/2010 @ 5:07 Répondre à ce commentaire


Histoire de mettre un peu d’ambiance dans un débat que je trouve un peu aride …

16.  luc | 17/08/2010 @ 7:31 Répondre à ce commentaire

Murps (#13),

Histoire de rigoler l’énergie radiée est en T4, faire la moyenne des températures en disant que c’est la température moyenne et y appliquer la loi des corps noir, c’est faux.
C’est la moyenne des températures puissance 4 qu’il faudrait faire!
;x

17.  Manu95 | 17/08/2010 @ 8:47 Répondre à ce commentaire

luc (#16),

C’est bien expliqué et illustré d’un petit exemple sur le site de Jacques Duran, tant aimé des « warmistes » 😉

18.  Murps | 17/08/2010 @ 10:14 Répondre à ce commentaire

luc (#16), tout à fait. Indiqué plusieurs fois sur ce site.

Un petit hors sujet : l’afis se décide enfin à écrire des articles sur le RCA.
Il était temps.
http://www.pseudo-sciences.org.....rticle1423

19.  Atmosceptic | 20/08/2010 @ 18:22 Répondre à ce commentaire

Bonjour à tous. Je suis le créateur du blog consacré aux interventions médiatiques du scientifique climato-sceptique Vincent Courtillot (http://vincentcourtillot.blogspot.com/) et mis en lien sur ce site même.

Pour des raisons personnelles, je souhaite abandonner mes fonctions de webmaster et désirerai savoir si quelqu’un est interessé pour reprendre mon blog.

Pour me contacter: atmosceptic@gmail.com

20.  MichelLN35 | 23/08/2010 @ 9:42 Répondre à ce commentaire

Araucan (#10),
J’ai trouvé une référence courte qui me semble particulièrement pertinente pour montrer que les GES ne peuvent « réchauffer » 70% de la surface terrestre (océans),car ils e pénètrent que très peu dans l’eau.
http://hockeyschtick.blogspot......l#comments

Qu’n pensez vous ?

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