Climat : que ne savons-nous pas ?

Voici un billet paru le 31 juillet dernier sur le site Agoravox. Grand merci à son auteur jjwaDal.

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Il n’existe qu’une seule façon de déterminer de façon absolue si de l’énergie s’accumule dans un système (la Terre considérée comme un système isolé) et c’est de s’en extraire.
Idéalement, on observe de l’extérieur l’énergie qui entre, celle qui sort, on fait le bilan dans la durée et on peut dire que le système accumule ou perd de l’énergie et la variation dans le temps. Incidemment on aura accès également aux différentes composantes de ce bilan.
Avons-nous la réponse à cette question et savons-nous de façon indiscutable que depuis (1850 par ex) la Terre accumule des calories ? La réponse est clairement « non ».
Forçage radiatif et teneur en CO2 (Lindzen)Figure : Forçage radiatif et teneur en CO2 (Lindzen).
Nous commençons à peine à avoir une couverture satellitaire permettant d’apprécier un peu mieux les échanges énergétiques entre la Terre et l’espace et notre recul est voisin de zéro (1985).
La quantification du flux entrant et de ses effets est à elle-seule un casse-tête. En effet ce n’est pas essentiellement de la chaleur qui arrive, mais de l’énergie sous forme électromagnétique et particulaire. Elle se dégrade plus ou moins avant d’être réémise, mais les effets sont souvent bien plus complexes qu’on imagine. On sait par ex que quand le soleil diminue son activité d’une fraction de pourcent, le pourcentage d’UV peut lui diminuer de 4%. Et alors ? Alors les UV génèrent de l’ozone qui est un GES. Dans le même temps la quantité de rayons cosmique peut varier significativement, or on soupçonne de plus en plus un rôle comme agent de nucléation de la vapeur d’eau dans la basse atmosphère et semblent impliqués dans la genèse des phénomènes lumineux transitoires (TLP )récemment découverts à haute altitude. Dit plus simplement la quantité d’énergie apportée par le soleil peut à peine varier tout en ayant des effets non linéaires mal cernés sur les échanges énergétiques entre la Terre et l’espace.
La quantification du flux sortant est aussi délicate (en plus d’obliger à une surveillance globale 24/7 dans la durée) car on croyait il y a peu qu’au-dessus de la troposphère les échanges avec l’espace étaient radiatifs (pas de convection dû au piégeage de l’eau plus bas). Hélas la découverte des TLP montre que de l’énergie peut sortir ponctuellement, sous une autre forme. Ces phénomènes étant de très courte durée, à haute énergie et associés souvent à un phénomène banal (orages) il est urgent de savoir qu’elle quantité d’énergie est évacuée sous cette forme et là encore la variation du phénomène au cours du temps (couplage au soleil via rayons cosmiques ?).
La découverte récente d’une contraction anormale et imprévue de la thermosphère nous replace dans le champ de l’exploration plus que des certitudes.Un niveau de difficulté supplémentaire vient du fait que la Terre dispose de nombreux moyens pour modifier sa réponse à un flux énergétique incident stable, via l’eau sous toutes ses formes et de nombreux effets non linéaires. Les océans peuvent absorber ou émettre énormément de calories et leur comportement actuel n’est pas maîtrisé. Quel est le volume de calories stockées dans nos océans, leur répartition (non homogène) leur évolution au cours du temps ? On commence tout juste à les sonder dans leur volume, alors juger de leur état en 1850 sur la base d’une poignée de températures (prises en pleine mer « à la raoul ») pose un problème de crédibilité.
L’atmosphère est pire encore, avec de possibles modifications de l’hygrométrie (horizontales et verticales) et de la couverture nuageuse. Seule une couverture satellitaire au long cours (complexe d’ailleurs vu que l’altitude d’une couche nuageuse a de l’importance et qu’il faut aussi quantifier les mouvements verticaux) pourrait indiquer s’il y a eu variations ou non, or nous n’en sommes même pas là.
Enfin le troisième état de l’eau (solide) pose aussi de nombreuses questions. Fondamentalement la glace est un puit thermique et son changement de phase absorbe énormément de chaleur. Quel a été la variation du volume de glace présent sur Terre (disons depuis 1850) incluant les zones polaires et de pergélisols ? On n’a aucune certitude dans le domaine, les mesures satellitaires globales depuis 1979 ne montrant pas une évolution significative. Là aussi le manque de recul est flagrant.

Pour résumer, nous sommes incapables de déterminer précisément et avec du recul le budget énergétique de la Terre, nous sommes incapables (dans la durée) de déterminer comment et en quelles quantités les flux de calories ont migrés dans l’hydrosphère. Pire, nous disposons d’une théorie sans illustration probante dans le passé connu (où c’est le réchauffement qui occasionnait l’augmentation des GES et non le contraire) qui associe aux incertitudes amonts les facteurs d’incertitudes dûs aux modèles numériques utilisés pour simuler l’évolution possible du climat. A noter que tout ces modèles prêtent une rétroaction positive plus ou moins grande de l’eau.
Question : Dans le passé, suite à un réchauffement substantiel les taux de GES ont été 15 à 20 fois ce qu’ils sont en 2010. Logiquement si le climat diverge quand on augmente l’effet de serre (plus ça chauffe, plus ça dégaze et plus ça chauffe) qu’est-ce qui a empêché une divergence catastrophique des températures ? Les pôles ont fondus, les clathrates de méthane se sont lâchés, les océans ont dégazés, la vapeur d’eau en a rajouté une couche et nous sommes là ? Pourquoi ?

La nature s’est-elle trompée ou est-ce nous et nos modèles ?

Il y a motif minimal à douter de notre degré de certitude. On ignore le budget des flux énergétiques entrant/sortant du système, le volume de glace ayant fondu depuis 1850, la variation dans le temps de l’hygrométrie aux différentes altitudes et celle de la couverture nuageuse (basse et haute). On ignore la quantité d’énergie stockée dans les océans et l’évolution des échanges avec l’atmosphère. Fondamentalement on ne connaît pas tous les acteurs du climat et on a les pires difficultés à les quantifier avec suffisamment de précision pour faire ressortir le signal d’un effet GES anthropique du bruit. Faites tourner des modèles numériques avec ça…

Bien sûr, cette théorie n’est pas née de rien. Nous avons une collection remarquable de proxies (indicateurs indirects de température) qui montrent d’ailleurs qu’il a fait aussi (sinon plus) chaud il y a 1000 ans et qu’une partie du réchauffement a préexisté à nos émissions de GES. La science nous dit que « tout pris en compte » (j’en vois qui sourient) il reste un facteur et que ce doit être nos émissions de GES.
Le CO2 est un GES après tout… En l’absence d’eau sur Terre, le problème serait peut-être soluble, mais avec…
Tout indique que la science ne pourra trancher le débat avant longtemps et qu’il n’est certainement pas clos (aux détails près).
@@@@@@

 

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351.  Warm | 9/12/2010 @ 20:07 Répondre à ce commentaire

Laurent (#345),

Absolument faux, ce sont deux notions distinctes. Un transfert thermique s’effectue toujours entre deux corps ou au sein d’un corps, un rayonnement électromagnétique n’est pas un corps.
Dans certaines conditions (corps noir) on peut associer une température à un rayonnement, mais c’est uns association, pas une propriété du rayonnement.
Une vraie température est toujours associée à une matière

Absolument, la température est forcément liée à la matière, tout à fait d’accord. Mais la chaleur, c’est ce qui peut peut changer cette température, pas la température en elle même ! L’énergie à disposition pour faire changer la température d’un corps dépend de la puissance radiative reçue et de l’émissivité (=absorptivité) du corps, , et à l’inverse, quelle puissance peut être rayonnée par le corps dépend de son émissivité (ou spectre d’émission) et de sa température, et c’est tout ! Par contre, pour savoir comment change la température en fonction de l’énergie reçue, il faut connaître la capacité thermique.

Très bon exemple: la température de brillance n’est pas une température stricto senso, vu qu’elle ne s’applique pas à un corps réel, mais à un corps fictif qui est le corps noir fictif qui emmétrait le même rayonnement que celui qui est émis par le corps réel… c’est le cas typique d’association dont je parle plus haut.

bah non, ce n’est pas une température réelle, c’est la température du corps noir qui irradierait cette puissance. C’est ce que j’ai dit: , » la température correspondant à cette puissance rayonnée est la “brightness temperature”, à savoir la température qu’aurait un corps noir avec cette puissance rayonnante. »

Toute personne ayant fait un peu de télédétection physique connait la distinction entre une température de brillance et une température, qui sont physiquement deux notions bien distinctes.
Un transfert thermique n’est mesuré que par le travers de vraies températures s’appliquant à des corps réels.

C’est quoi la « vraie » température ? pour un observateur lointain qui ne reçoit que le rayonnement d’un corps, tout ce qu’il peut déduire de la température du corps, c’est ça température de brillance, ou température effective (puisque c’est cette température qui va avoir un effet, la puissance rayonnée reste sigmaT^4, T étant la température de brillance). La température effective du soleil n’est pas la température du coeur du soleil, c’est juste la température de surface, mais c’est bien sa température effective qui nous intéresse !

Et si non, pas de commentaire sur votre erreur à propos de Clausius ? « “simultaneous double exchange of HEAT », Laurent !

Non, c’est LA physique, et il n’y en a pas 36.
Par contre, la Warmphysique n’est pas de la physique…

Vous n’avez aucune référence pour soutenir votre physique. Même Clausius vous contredit…

352.  Warm | 9/12/2010 @ 20:30 Répondre à ce commentaire

Je suis persuadé, par expérience, que la thermodynamique est une des sciences les plus complexes non à apprendre mais à comprendre.

Non, dans le cas qui nous intéresse, ce n’est pas si compliqué.

Sauf que ceux que vous « appréciez », Laurent en tête, ne sont pas là pour vous apprendre quelque chose. Ils sont là pour semer le doute. Pour que vous vous disiez « mon dieu comme c’est compliqué » et ensuite mettre en doute toute la science climatique !

Je vous rappelle le site de J. Curry qui renvoie à des références qui selon elle sont sérieuse:

http://judithcurry.com/2010/11.....se-effect/

(PS: non, les références sérieuses ne sont pas G&T and co ! 🙂 )

.  » The authors of these arguments believe that they should be convincing to other scientists. In that sense, these are serious arguments. While these arguments use physics, they are nevertheless erroneous.« 

353.  Laurent Berthod | 9/12/2010 @ 20:42 Répondre à ce commentaire

Oui, oui, je suis absolument pour une synthèse. Mais qui ait du sens. Pas un catéchisme (je redoute un peu la formule ne dites pas mais dites).

ça devrait même faire l’objet d’un article de référence.

Merci d’avance.

354.  Marot | 10/12/2010 @ 6:27 Répondre à ce commentaire

J’ai hésité à placer ici ce message. Si la modération lui trouve un meilleur emplacement, j’en serai ravi.

Il s’agit d’un papier délectable de l’agence AP, repris dans le « Windsor star » daté du 9 septembre 1972. On y lit les fortes paroles de Hubert Lamb (pas celui du ruisseau) alors directeur du CRU (oui, Jones & Co aujourd’hui après que Wigley ait mis Lamb sur la touche).

Le titre

There’s a new ice age coming !

Un nouvel âge glaciaire arrive.

et quelques bonnes phrases :
Nous sommes sur un certain parcours de descente…
Les 20 dernières années de ce siècle seront de plus en plus froides…
Lamb dit que les changements de climat viennent par cycles déterminés par des facteurs astronomiques et physiques…
Il dit qu’une cause principale est la quantité de rayonnement reçue du soleil…

via Icecap dont l’article est à lire.
Ajoutez un article du 10 décembre de Tim Ball, mémoire vivante de ces temps ici,

et vous saurez beaucoup plus de choses sur comment le réchauffisme a démarré.

355.  Laurent Berthod | 10/12/2010 @ 15:14 Répondre à ce commentaire

Laurent Berthod (#353),

Ce message était en réponse à celui-ci

Marot (#350),

Avec mes excuses.

356.  M | 10/12/2010 @ 16:30 Répondre à ce commentaire

Warm (#352),

La référence la moins sérieuse ici est bien Warm lui-même.

Et pas la peine de lire les références qu’il donne. Elles sont toutes sélectionnées pour nous faire perdre notre temps.

357.  Marot | 10/12/2010 @ 16:43 Répondre à ce commentaire

M (#356)
Croyez-vous, cher M que cette réponse est belle parce qu’inutile ?

358.  lemiere jacques | 12/12/2010 @ 23:55 Répondre à ce commentaire

Warm (#351),
Je crois que si la thermodynamique est une des science les plus ardue , ceci dit , ce que l’on peut constater de prime abord c’est qu’aucun des principes mentionnés n’est applicable… on est toujours en dehors des domaines d’application.. avant de parler de temperatures il faudrait peut etre qu’il y ait un truc à l’equilibre quelque part…et donc avant de discuter , légitimenent , sur la notion de temperature…et de son utilisation.. il est bon de signaler que la temperature n’est Jamais bien definie.. ça commence mal….
Ce sont des évidences qu’il faut rappeler…souvent…
En fait ça bricole .. mais c’est normal…. c’est le monde réel….
CE N’EST PAS UN REPROCHE, je ne suis pas en position de faire une critique.

Le monde est complexe les calculs numériques sont donc incontournables…toute le débat finit toujours par un débat sur les modèles .. il ne faut jamais oublier que toutes les affirmations du giec sont modèles dependantes et que normalement tout echec des modèles à reproduire la réalité devrait se traduire en un augmentation de l’incertitude sur les calculs…..les débats météorologiques sont d’ailleurs assez lassant….et vains.. ce ci dit c’est le giec qu’a commencé m’sieur……

359.  Laurent Berthod | 13/12/2010 @ 0:32 Répondre à ce commentaire

Warm (#352),

Non, dans le cas qui nous intéresse, ce n’est pas si compliqué.

En effet, avec les sophismes* dont Warm nous abreuve, c’est très simple (en apparence).

*Non, non, ça ne réchauffe pas, ça ralentit le refroidissement et ce n’est pas l’effet de serre qui réchauffe c’est le soleil

360.  Marot | 13/12/2010 @ 7:27 Répondre à ce commentaire

lemiere jacques (#358)
Je crois que vous dites bien ce qui fait la première difficulté de la thermodynamique, savoir les conditions précises de validité des notions manipulées.

Permettez-moi d’ajouter un deuxième jeu de difficultés, l’absolue nécessité d’un vocabulaire quasiment aussi épuré que celui d’une démonstration mathématique, ce qui ne doit pas étonner vu que la « thermo » macroscopique est une science axiomatique.

Exemples :
les mots « réchauffement » « échauffement » doivent être strictement bannis car sans précision et sans domaine de validité.

Plus compliqué encore, ne jamais mélanger des notions de nature différente.
Exemple, j’ai lu récemment

…c’est la haute troposphère qui absorbe le rayonnement IR du sol dans les bandes d’absorption du CO2 et de l’eau et le renvoie vers la terre. Il s’agit d’une désexcitation des molécules et non d’une émission de corps noir.

Cette phrase est typique de confusions multiples.
Je retiendrai en premier celle des domaines de validité : on mêle ou mélange un processus physique microscopique (la désexcitation qui produit une émission électromagnétique) et l’émission du corps noir, propriété phénoménologique d’un corps idéal macroscopique.
Plus avant :
..ce n’est pas la « haute troposhère » qui absorbe, ce sont les molécules d’eau, de CO2 et autres qui sont excitées par absorption de rayonnement IR et ce quelle que soit l’altitude !
..il n’y a pas de « renvoi vers la terre », il y a désexcitation et par là émission électromagnétique statistiquement isotrope.

Que les spécialistes et meilleurs connaisseurs que moi corrigent s’il y a lieu ce message où je dis ce qui me paraît vrai et utile.

361.  lemiere jacques | 13/12/2010 @ 8:56 Répondre à ce commentaire

en fait Marot (#360), franchement la thermo n’est pas ma tasse de thé.. et je dirais qu’il est même bien compliqué d’étudier la dynamique d’un système via cette des notions associés à des systèmes en equilibre …et c’est pour moi une des problemes d’où l’introduction de l’affreux équilibre thermodynamique local….c’est pour ça qu’on arrive à des situations batardes où on mêle macroscopique ( et on peut en gros avoir une distribution d’energie à un endroit à un moment donné via une à’peu près temperature) et microscopie pour traduire le fait que ce système est perturbé…
Notez qu’une des condition pour qu’un corps rayonne façon corps noir est qu’il soit « thermalisé », il faudrait donc que le système ait absorbé cette energie l’ait digéré ait atteint une nouvelle temperature et se desexcite….c’est le minimum pour lui associer une emission de corps noir avec une temperature….

Mais là encore avec le corps noir on fait ce qu’on peut
dans tout le truc on essaye d’étudier la dynamique d’un système avec des concepts qui ne sont pas prévus pour ça..
Et devrait on utiliser le terme « corps noir »? là encore d’abord un objet conceptuel idéal….

Il ne faut pas être trop dur car je ne vois pas trop comment faire autrement…à moins d’avoir des ordinateurs suffisant pour étudier ça molécule par molécule…photon par photon..

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