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).
@@@@@@

 

301.  Laurent | 6/12/2010 @ 14:11 Répondre à ce commentaire

Marot (#293),

De plus vos lumières me seraient bien utiles pour démêler le pourquoi des schémas à la Trenberth (2009, voir ci-dessous) où l’on voit les gaz à «effet de serre» plus du tout isotropes envoyer 333 W/m² vers la Terre et seulement 199 W/m² vers l’espace.

C’est normal…. vu que ce n’est pas les mêmes ch’tites molécules qui irradient… 😉
Les 333 W/m2, c’est les ch’tites molécules toutes chaudes du bas de l’atmosphère qui les illumine (dans toutes les directions), et les 199 (169 en fait), c’est le ch’tites molécules qui se les gèlent pas loin de la tropopause…

Comme souvent dit, il ne faut pas confondre flux énergétiques (ce que le schéma de Trenberth essaie maladroitement de rendre, sans se préoccuper vraiment de ce qui se passe entre le bas et le haut de l’atmosphère, vu que c’est un tel bordel que même mamy nova n’y retrouverait plus ses chats…) et flux calorifiques.
Un flux énergétique n’explique pas forcément grand chose: il peut y avoir un ensemble de flux énergétiques intense entre deux objets (et même au sein du même objet), sans qu’il y ait aucun transport de chaleur…. (tu met deux plaques corps noir, avec la même émissivité, à la même température intiale, en regard dans un système isolé à température homogène… elles vont toutes les deux s’irradier mutuellement sans échanger une seule calorie….).

302.  Marot | 6/12/2010 @ 14:21 Répondre à ce commentaire

Laurent (#297)
Heureusement que vous êtes là.

Il n’empêche que la lecture naïve, certes, de ce schéma pire-riviowé et tout et tout n’a fait que m’enduire avec de l’erreur (déposé par A.-B. Bérurier). Ce maladroit, malotru, faquin, triste sire de Trenberth me sort par les pores.

303.  Warm | 6/12/2010 @ 14:36 Répondre à ce commentaire

Comme souvent dit, il ne faut pas confondre flux énergétiques (ce que le schéma de Trenberth essaie maladroitement de rendre, sans se préoccuper vraiment de ce qui se passe entre le bas et le haut de l’atmosphère, vu que c’est un tel bordel que même mamy nova n’y retrouverait plus ses chats…) et flux calorifiques.
Un flux énergétique n’explique pas forcément grand chose: il peut y avoir un ensemble de flux énergétiques intense entre deux objets (et même au sein du même objet), sans qu’il y ait aucun transport de chaleur…. (tu met deux plaques corps noir, avec la même émissivité, à la même température intiale, en regard dans un système isolé à température homogène… elles vont toutes les deux s’irradier mutuellement sans échanger une seule calorie….).

Votre manière d’aprhéender la thermo est un peu désuette. On parle de flux thermique plutôt que de flux calorifique. Et la calorie c’est juste bon pour les diététicien (et encore !): l’unité c’est le Joule. En plus « transport de chaleur », c’est un peu un pléonasme. La chaleur est un transfert thermique: c’est sa définition.

Vous essayez de compliquez inutilement les choses avec votre distinction chaleur / énergie. Quand on veut savoir si un corps modifie son énergie interne, on fait le bilan de tous les transferts thermiques qui le concerne, en entrée et en sortie: si le bilan est nul, le corps reste à la même température, si il est négatif, il se refroidit, si il est positif, il se réchauffe (de combien dépend de sa capacité thermique) (ndt pour les pinailleurs, oui, on peut faire un peu plus compliqué, (par exemple glace fondante) je sais…).

304.  Patrick Bousquet de Rouvex | 6/12/2010 @ 21:50 Répondre à ce commentaire

Ca fait du bien quand Warm prend ses RTT…

305.  Marot | 7/12/2010 @ 3:39 Répondre à ce commentaire

Laurent (#299)
Est-ce que l’on a une idée de la précision de mesure sinon de tous ces flux mais au moins de quelques uns d’entre eux ? Merci

Bon je ne suis pas loin d’abuser !

306.  Laurent | 7/12/2010 @ 14:05 Répondre à ce commentaire

Warm (#303),

Et la calorie c’est juste bon pour les diététicien (et encore !): l’unité c’est le Joule.

Les deux s’utilisent, et tu le sais… c’est quoi d’après toi un calorimètre?
Tu parle encore pour ne rien dire.

Vous essayez de compliquez inutilement les choses avec votre distinction chaleur / énergie.

Absolument pas, il n’est pas inutile de rappeler qu’il peut y avoir flux énergétique sans qu’il y ait flux calorifique (exemple à l’appui que je ne rappellerai pas). Ne pas faire la distinction permet d’embrouiller son monde en compliquant tout…
Mais c’est justement ce que tu cherche à faire…. 😉

Quand on veut savoir si un corps modifie son énergie interne, on fait le bilan de tous les transferts thermiques qui le concerne, en entrée et en sortie: si le bilan est nul, le corps reste à la même température, si il est négatif, il se refroidit, si il est positif, il se réchauffe

Tu a tout à fait raison…. et c’est bien pour cela qu’il est complètement stupide de se cantonner aux transferts énergétiques, comme le fait le schéma de Trenberth…
Un bon schéma explicatif montrerait les transferts thermiques… et là fini les 333 W/m2 de « backradiation » qui ne font que compliquer inutilement les choses….
Je te remercie donc d’abonder dans mon sens… 😉

307.  Laurent | 7/12/2010 @ 14:17 Répondre à ce commentaire

Marot (#305),

J’avais fait un post la-dessus, qui expliquait comment étaient mesurés les différents flux (pour ceux qui sont mesurables) et la marge d’erreur associée, et qui disaient comment étaient obtenus (par calcul) les autres flux.
J’ai fais une recherche sur le site, mais je ne le retrouve plus…. si d’autres ont plus de chance…

308.  Araucan | 7/12/2010 @ 21:50 Répondre à ce commentaire

Laurent (#307),

A peu près quand ? (quelques mots clefs ou caractéristiques ?)

309.  volauvent | 7/12/2010 @ 23:24 Répondre à ce commentaire

Il y a un papier de Trenberth (mesures et calculs) là dessus:

http://www.cgd.ucar.edu/cas/Tr.....bams09.pdf

310.  Warm | 8/12/2010 @ 0:25 Répondre à ce commentaire

Tu a tout à fait raison…. et c’est bien pour cela qu’il est complètement stupide de se cantonner aux transferts énergétiques, comme le fait le schéma de Trenberth…
Un bon schéma explicatif montrerait les transferts thermiques… et là fini les 333 W/m2 de “backradiation” qui ne font que compliquer inutilement les choses….
Je te remercie donc d’abonder dans mon sens… 😉

Bah non, je ne dis pas la même chose, puisque je considère que pour résoudre une situation il faut calculez les flux bruts, quitte à aboutir à un flux net nul au final… C’est bien plus clair ainsi

311.  Laurent | 8/12/2010 @ 0:32 Répondre à ce commentaire

Araucan (#308),
Je ne sais plus, il y a entre 6 mois et 1 an je dirais… je pense que j’avais parlé de ERBE, de NOAA/AVHRR, de photomètres, etc…

313.  Laurent | 8/12/2010 @ 14:49 Répondre à ce commentaire

Araucan (#312),
Je ne sais pas, je n’arrive pas à ouvrir les liens que tu propose (ça demande un login et un mot de passe).

314.  Laurent | 8/12/2010 @ 14:55 Répondre à ce commentaire

Warm (#310),

Bah non, je ne dis pas la même chose

Dans ce cas, c'est que tu t'exprime mal…. il ne suffit pas d'utiliser le bon vocabulaire, il faut aussi savoir ce que cela veut dire.
Quand tu parle de bilan de transfert thermique (ce n'est pas pour rien que je l'ai mis en gras quand je t'ai quoté), par exemple, les 333 W/m2 de "backradiation" ne n'en font pas partie, mais constituent un flux énergétique (sans doute ce que tu appelle un "flux brut", qui n'a rien de thermique, mais il apparait de plus en plus que c'est assez confus pour toi.

C’est bien plus clair ainsi

La preuve que non… vu que ce qu'il ressort de ta dernière intervention, c'est que pour toi cela ne l'est pas… 😉

315.  Marot | 8/12/2010 @ 15:32 Répondre à ce commentaire

Laurent (#311)
Mes trouvailles dans « Le GISS veut faire de 2010 l’année la plus chaude »

545. Laurent | 7/10/2010 @ 23:42
547. Laurent | 8/10/2010 @ 15:17

316.  volauvent | 8/12/2010 @ 15:49 Répondre à ce commentaire

Warm (#310),

Cela porte à confusion effectivement(où est ce pour ameuter les foules, avec ces 350 W/M2, que cela paraisse impressionnant? )Car si on s’en tient aux flux nets, c’est 60 W/m2 émis par radiation, c’est beaucoup moins impressionnant devant les 100 W/m2 via conduction, convection et évaporation/condensation.

317.  Araucan | 8/12/2010 @ 15:57 Répondre à ce commentaire

Laurent (#313),

OK je corrigerai cela ce soir .

318.  Laurent | 8/12/2010 @ 16:42 Répondre à ce commentaire

Marot (#315),
Oui, cela répond (pas forcément bien… 😉 ) pour les mesures TOA.
On peut rajouter la réflectance bidirectionnelle mesurée par des capteurs comme POLDER (sur ADEOS, et maintenant sur PARASOL), avec une précision assez bonne (erreur sur les moyennes de l’ordre de qques %), et qui permet donc de calculer le flux réfléchi à partir du flux incident.

Pour les mesures sol, la densité du réseau de mesure (photomètres courte longueur d’onde pour le rayonnement incident, bolomètres utilisés de nuit pour le rayonnement atmosphérique) est très faible. Les mesures sont très précises à un endroit donné… mais la spatialisation pour obtenir des moyennes globales est issue de modèles (utilisant en plus des taux d’ennuagement, des températures sol, etc… ) qui induisent forcément des erreurs assez importantes (et difficiles à estimer)… un 10% d’erreur ne me semblerait pas abusif… 😉
Toutes les mesures sol sont confrontées à ce problème, quelque soit la grandeur que l’on veut mesurer, à partir du moment ou l’échantillonnage spatial est faible.

319.  Warm | 8/12/2010 @ 16:44 Répondre à ce commentaire

Laurent, vous avez décidément une conception de la thermodynamique bien particulière.

On parle de transfert thermique ou de flux de chaleur dans tous les cas. Il n’y a pas de distinction avec un « flux énergétique ». Un transfert thermique, c’est un transfert thermique… Il y a toujours un flux net qui va dans le sens du corps le plus chaud vers le plus froid, mais si on ne considère pas le transfert du plus froid vers le plus chaud, on arrive pas à résoudre le problème qui nous intéresse: qu’est ce qui maintient la surface à 15 degré, et pas en dessous de -18 ? ?

320.  yvesdemars | 8/12/2010 @ 16:53 Répondre à ce commentaire

Laurent (#318), 10% d’erreur sur quoi la température en F, C ou K ??

si c’est en K cela fait en moyenne 28° d’incertitude …..

321.  volauvent | 8/12/2010 @ 18:05 Répondre à ce commentaire

yvesdemars (#319),

Sur la quantification des rayonnements. Lisez le papier que j’ai cité plus haut (Il y a un papier de Trenberth (mesures et calculs) là dessus:
http://www.cgd.ucar.edu/cas/Tr…..bams09.pdf)

Il présente les différentes estimations selon les mesures et les études, en montrant que les siennes sont les bonnes évidemment. On voit la dispersion des résultats.

322.  Laurent | 8/12/2010 @ 18:11 Répondre à ce commentaire

yvesdemars (#319),
Sur la mesure, donc sur le flux énergétique (en W/m2)

323.  Marot | 8/12/2010 @ 18:31 Répondre à ce commentaire

volauvent (#320)
Pour la « dispersion » des évaluations, je n’ose plus dire des mesures,
j’avais envoyé le message 672, même fil le 22/04/10 que je recopie ici

Pour donner une idée des approximations et des divergences entre auteurs, voici le bilan de la même Terre, vu par Vincent Daniel LMD et ENS, site de l’ENS Lyon.
Les valeurs affichées sont en pourcentage basé sur un flux incident de 100 W/m². Je fais au-dessous les conversions pour 341 W/m² (X3,41) en arrondissant à l’unité la plus proche

Flux……………………………..Daniel…………….Trenberth et al. 2009
effet albedo……………………..14…………………………23
réflexion air-nuages…………89…………………………79
absorbé par surface………174……………….………161
absorbé par atmosphère..65…………………….…..78
etc.
Et on veut nous faire croire que le bilan est déséquilibré de 0,5 W/m² alors que les désaccords dépassent partout les 8%, même sur l’albédo.

324.  Laurent | 8/12/2010 @ 19:08 Répondre à ce commentaire

Warm (#319),

vous avez décidément une conception de la thermodynamique bien particulière.

Je te retourne le compliment…. tu ne sais pas ce qu'est un flux thermique…

Il y a toujours un flux net qui va dans le sens du corps le plus chaud vers le plus froid

Ce que tu appelle le "flux net" est la cause du flux thermique (si tu parle de "flux d'énergie net").
Un flux thermique ne peux pas aller d'un corps chaud vers un corps froid (2ième principe de la thermo). Un flux d'énergie le peut… et c'est pour cela que Trenberth, a appelé son graphe "Global Energy flow", il n'est pas un sous-doué en thermo comme vous l'êtes…

Dans ton schéma, fait T2=T1, tu verra qu'il y a bien deux flux d'énergie (E1 et E2), égaux en l'occurrence; mais que par contre, il n'y a AUCUN flux thermique (il est nul), cad aucun échange thermique.

Retourne à l'école, et essaie d'apprendre les bases, avant de "pointer" les erreurs des autres, tu te ridiculise complètement.
… mais on a l'habitude, ce n'est pas cela qui va t'empêcher de continuer…

325.  volauvent | 8/12/2010 @ 19:09 Répondre à ce commentaire

Marot (#322),

Et ce diagramme n’emberlificote pas le pèlerin en surajoutant les « émissions brutes » de la terre et de la « backradiation » ce qui remet visuellement la part radiative de la terre vers l’atmosphère au même niveau que les autres transferts d’énergie.

326.  Laurent | 8/12/2010 @ 19:11 Répondre à ce commentaire

Laurent (#324),
remplacer bien sur « aller d’un corps chaud vers un corps froid » par « aller d’un corps froid vers un corps chaud »… tapage de clavier trop rapide…

327.  yvesdemars | 8/12/2010 @ 19:11 Répondre à ce commentaire

Marot (#323),

déjà il y 1 W/m2 d’écart entre les deux, sachant que dans le détail c’est pire

328.  Marot | 8/12/2010 @ 19:23 Répondre à ce commentaire

volauvent (#324)
Bien vu et bien d’accord avec vous.
Je ne relevais que les écarts d’évaluation.

Ce diagramme date de 2003, entre Kiehl, Trenberth, 1997 et Trenberth et al. 2009.

329.  Marot | 8/12/2010 @ 19:35 Répondre à ce commentaire

Laurent (#324)
Sans vouloir vous conseiller, les réactions instinctives ne sont pas à recommander.
Laissez grand dieu, laissez je vous en prie.

En tous cas merci pour m’avoir fait reprendre des messages anciens et pour avoir apporté les compléments du message 318.

330.  MichelLN35 | 8/12/2010 @ 19:45 Répondre à ce commentaire

Marot (#328),
A propos de ces deux graphiques de Trenberth, ce que j’ai cru remarquer en parfait layman, c’est que dans le premier la terre est ronde alors que dans le second, elle est plate.

Et en effet son calcul de prétendu bilan ne peut éventuellement marcher que si la terre est plate, c’est le seul moyen pour que la moyenne des puissances soit égale à la puissance de la moyenne. dans une tentative d’application de la formule de radiation du corps noir de Stephen-Boltzmann.

C’est une manière d’argumenter qui est facile à comprendre même par un non scientifique. Mais peut-être que je me trompe?

331.  Warm | 8/12/2010 @ 21:53 Répondre à ce commentaire

Dans ton schéma, fait T2=T1, tu verra qu’il y a bien deux flux d’énergie (E1 et E2), égaux en l’occurrence; mais que par contre, il n’y a AUCUN flux thermique (il est nul), cad aucun échange thermique.

Retourne à l’école, et essaie d’apprendre les bases, avant de « pointer » les erreurs des autres, tu te ridiculise complètement.
… mais on a l’habitude, ce n’est pas cela qui va t’empêcher de continuer…

Et si vous nous montriez vos livres d’école ? Etes-vous sûr qu’ils disent cela ?

Les miens ils disent par exemple:

Heat and Mass Transfer, by Eckert and Drake (1959)

« 14-1.
When different heated bodies with black surfaces are arranged so that they can see one another, every body radiates heat to the others and absorbs heat radiated from the other bodies. The hotter bodies lose more heat by radiation than they absorb. For the cooler bodies, the opposite is true. In this way a heat flow from the hotter to the cooler bodies aries »

Il y est bien fait mention de CHALEUR ! noir sur blanc, pas d’énergie (même si c’est en fait dans ce cas pareil).

Il est important d’évaluer les flux net, parce qu’on ne peut pas résoudre des cas plus complexes, par exemple à trois corps ou plus: c’est justement le cas qui nous intéresse (soleil – surface – atmosphère – espace)

Dans mon exemple ci-dessus, il y a bien un échange de chaleur, même si la température des 2 corps est la même. On peut facilement démontrer, par exemple, que la température d’équilibre des 2 corps est plus élevé que si il n’y avait qu’un seul corps, où si ils ne sont pas des sources de chaleurs, qu’ils perdent moins vite leur chaleur vers l’environnement à 2 que si il n’y avait qu’un seul corps… Considérer un flux nul entre les 2 fait passer à côté de ces comportements.

Autre exemple d’expérience de pensée… Quelle serait la température de la terre si l’espace n’avait pas une température quasi-nulle, mais une température de 250K ? Vous savez que tout l’univers baigne dans une très faible radiation résiduelle du big bang… Et si cette radiation résiduelle avait une température équivalente à 250K ?

Je vous laisse résoudre cette situation avec votre conception de la thermodynamique. Avec mon approche, c’est trivial…

Dans un problème à 3 corps, la température du corps le plus froid a un effet sur la température d’équilibre du corps qui est chauffé par un corps plus chaud

Et cela montre pourquoi le diagramme classique des flux thermique atmosphérique est correcte: les flux thermiques des corps froids vers les corps chaud, même si ils ne réchauffent pas les corps chaud, font que les corps chauds se refroidissent moins vite.

332.  Warm | 8/12/2010 @ 21:55 Répondre à ce commentaire

A propos de ces deux graphiques de Trenberth, ce que j’ai cru remarquer en parfait layman, c’est que dans le premier la terre est ronde alors que dans le second, elle est plate.

Et en effet son calcul de prétendu bilan ne peut éventuellement marcher que si la terre est plate, c’est le seul moyen pour que la moyenne des puissances soit égale à la puissance de la moyenne. dans une tentative d’application de la formule de radiation du corps noir de Stephen-Boltzmann.

C’est une manière d’argumenter qui est facile à comprendre même par un non scientifique. Mais peut-être que je me trompe?

Oui…smile

333.  Papyjako | 8/12/2010 @ 22:45 Répondre à ce commentaire

Warm (#331),
Et moi qui croyais que warm avait pris ses RTT …

334.  Bob | 9/12/2010 @ 0:10 Répondre à ce commentaire

Warm #331

“14-1.
When different heated bodies with black surfaces are arranged so that they can see one another, every body radiates heat to the others and absorbs heat radiated from the other bodies. The hotter bodies lose more heat by radiation than they absorb. For the cooler bodies, the opposite is true. In this way a heat flow from the hotter to the cooler bodies aries”

Il y est bien fait mention de CHALEUR ! noir sur blanc, pas d’énergie (même si c’est en fait dans ce cas pareil).

C’est tout à fait avec ce genre de langage abusif (voir primaire) qu’on aboutit à des conclusions non moins abusives.
C’est tout juste bon pour les vendeurs de radiateurs électriques (radiants).

Voici ce que l’on devrait dire :

1) Tout corps à une température absolue non nulle, émet des radiations. Il s’agit d’ondes électromagnétiques ( et non de chaleur !) qui transportent de l’énergie, tout aussi électromagnétique, mesurée par son vecteur de Poynting.
Toujours pas de chaleur à ce point-là du raisonnement.
Un corps n’émet pas de chaleur, fut-il noir ou blanc.
Idem si vous raisonnez avec des photons. Les photons émis par un corps chaud sont des quanta d’énergie et pas de chaleur.

2) Si cette onde électromagnétique (ou ces photons) impactent un autre objet, l’onde électromagnétique incidente peut être réfléchie, diffusées ou absorbée. Dans les deux premiers cas, il ne s’agit toujours pas de chaleur.
Dans le dernier cas, cette onde peut , en étant absorbées par les molécules/ions du corps impacté, conduire à un réchauffement du corps en question mais ce n’est pas un cas général. Par exemple, cette énergie électromagnétique peut générer de la photosynthèse comme dans le cas du rayonnement solaire qui est aussi un rayonnement de corps (presque parfait) noir.

Bref, en résumé, c’est en interagissant avec le corps impacté que le rayonnement incident peut produire de la chaleur, mais en aucun cas  » la chaleur est irradiée ».

On peut évidemment comme les deux auteurs approximatifs du bouquin en question utiliser cet abus de langage quand il s’agit de corps noirs parfaits.
Mais c’est totalement « misleading » et induit les jeunes lecteurs à croire que la chaleur est irradiée.. Ce qui est absolument faux.
C’est au moment où l’onde électromagnétique intéragit avec le corps impacté que l’énergie incidente est convertie en chaleur, ou pas.

Et ce n’est pas un sophisme. C’est de la physique.

335.  Laurent | 9/12/2010 @ 1:11 Répondre à ce commentaire

Warm (#331),

Avant de chercher à comprendre la thermo en Anglais, tu devrais essayer de la comprendre en Français…

Dans mon exemple ci-dessus, il y a bien un échange de chaleur, même si la température des 2 corps est la même.

Absolument pas. Il ne peut pas y avoir d’échange thermique qu’entre deux corps de température différentes, ce sont les bases de la thermo.

On peut facilement démontrer, par exemple, que la température d’équilibre des 2 corps est plus élevé que si il n’y avait qu’un seul corps

Tu peux « démontrer » ce que tu veux, tant que deux corps restent à la même température (qu’elle soit stable, ou qu’elle évolue de la même façon), il n’y a aucun échange thermique entre ces deux corps.

Avec mon approche, c’est trivial…

Il existe une science qui traite des échanges thermiques, c’est la thermodynamique….
A ce que je sache, la Warmodynamique n’est pas une science…

le diagramme classique des flux thermique

Tu peux le répéter 50.000 fois, cela restera une connerie…
Lit donc le titre dudit diagramme (celui de Trenberth ou d’un autre…)
Ce sont tous des «  »Global Energy flow »

Les flux thermiques des corps froids vers les corps chaud

Ce concept de Warmodynamique est totalement en contradiction avec la thermodynamique.
Le second principe, ou l’inégalité de Clausius, si tu préfère, stipule que la chaleur passe toujours d’un corps chaud à un corps froid, et donc que l’échange thermique va toujours d’un corps chaud à un corps froid…. combien de fois faut-il te le répéter et sous combien de formes pour que tu arrête de sortir des âneries plus grosses que toi????

Une fois pour toute, cesse de croire que la Warmscience est plus vraie que la thermodynamique…

336.  volauvent | 9/12/2010 @ 1:21 Répondre à ce commentaire

Warm (#331),

Il est important d’évaluer les flux net, parce qu’on ne peut pas résoudre des cas plus complexes, par exemple à trois corps ou plus: c’est justement le cas qui nous intéresse (soleil – surface – atmosphère – espace)

Oui, c’est le flux net qui nous intéresse et pas les rayonnements mesurés. C’est pour cela que le cartoon de Trenberth est inutilement
confus.

“14-1.
When different heated bodies with black surfaces are arranged so that they can see one another, every body radiates heat to the others and absorbs heat radiated from the other bodies. The hotter bodies lose more heat by radiation than they absorb. For the cooler bodies, the opposite is true. In this way a heat flow from the hotter to the cooler bodies aries”

Vous aiguillez la discussion sur des broutilles pour faire du volume. L’auteur utilise un raccourci pas tout à fait correct (même si il est universellement étudié) mais tout le monde s’en fiche car il a compris.

Dans mon exemple ci-dessus, il y a bien un échange de chaleur, même si la température des 2 corps est la même. On peut facilement démontrer, par exemple, que la température d’équilibre des 2 corps est plus élevé que si il n’y avait qu’un seul corps, où si ils ne sont pas des sources de chaleurs, qu’ils perdent moins vite leur chaleur vers l’environnement à 2 que si il n’y avait qu’un seul corps… Considérer un flux nul entre les 2 fait passer à côté de ces comportements.

Vous citez bien les text books, il ne vous reste plus qu’à les comprendre.
Celle là est un collector.

337.  Marot | 9/12/2010 @ 1:44 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#330)
Je ne vois pas en quoi les auteurs ont modifié leurs hypothèses de base.

Probablement avez-vous mis le doigt sur quelque chose mais je ne le perçois pas clairement.

338.  volauvent | 9/12/2010 @ 2:57 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#330),

Ce type de schémas (que les anglosaxons appellent cartoons) sont des cas dénués de réalité. Les schémas type Trenberth supposent que l’atmosphère est un corps noir d’épaisseur infinitésimale. Je ne crois pas qu’il y ait de différences fondamentales entre les différentes versions de Trenberth. Dans ces schémas ultra simples qui représentent surtout des soit disant mesures, la rotondité de la terre n’a pas d’importance.Ce qui est mis en doute, c’est leur capacité à valider les modèles, compte tenu des incertitudes sur les valeurs proposées.

Les vrais modèles sont à 3 dimensions plus le temps avec une terre ronde qui tourne, qui est inclinée etc…
Même en simplifiant les équations à outrance, il leur faut des monstres de calcul pour les faire tourner.

339.  Marot | 9/12/2010 @ 3:14 Répondre à ce commentaire

volauvent (#334)
Merci pour ce complément fort utile.

En bref :
Je regardais attentivement des schéma dans des articles pire-riviouvés et tout et tout, quel naïf j’étais.

J’avais déjà plus que des doutes sur des « flèches » à allure vectorielle portant des flux radiatifs.
Les écarts d’évaluation me laissaient pantois.
Laurent nous a bien expliqué que le flux « back radiation » est un gloubi boulga.

Et vous apportez la cerise sur le gâteau.

Pour moi l’affaire est entendue.

340.  Warm | 9/12/2010 @ 9:49 Répondre à ce commentaire

Bob (#334),

C’est tout à fait avec ce genre de langage abusif (voir primaire) qu’on aboutit à des conclusions non moins abusives.
C’est tout juste bon pour les vendeurs de radiateurs électriques (radiants).

C’est pourtant ce qu’on trouve dans tous les « textbooks » de thermodynamique… Montrez-moi donc un bouquin qui dit autre chose !

autre bouquin:

Principles of Heat Transfer, Kreith (1965)

p. 217

« The net rate of heat flow between two black bodies can be determined by evaluating the radiation from either one of the surfaces to the other surface and replacing its emissive power by the difference of the emissive powers of the two surfaces »

Engineering Calculations in Radiative Heat Transfer, by Gray and Müller (1974). p. 26

 » The body, at a temperature T1, emits radiation at a rate of sigmaT1^4 and receives radiation at the rate of sigmaT2^4 from the surrunding surfaces at a temperature T2. Thus, the net heat transferred to the body is q=sigma(T1^4-T2^4) »

Voici ce que l’on devrait dire :

1) Tout corps à une température absolue non nulle, émet des radiations. Il s’agit d’ondes électromagnétiques ( et non de chaleur !) qui transportent de l’énergie, tout aussi électromagnétique, mesurée par son vecteur de Poynting.
Toujours pas de chaleur à ce point-là du raisonnement.
Un corps n’émet pas de chaleur, fut-il noir ou blanc.
Idem si vous raisonnez avec des photons. Les photons émis par un corps chaud sont des quanta d’énergie et pas de chaleur.

Dans le cas de transfert radiatif, cette distinction est inutile

Un rayonnement électromagnétique transporte toujours de la chaleur: c’est bien plus simple de raisonner comme ça. Tout simplement parce que du point de vue de l’émetteur, il n’y aucune manière de savoir quel impact va avoir ce flux thermique sur d’autres corps.

« 2) Si cette onde électromagnétique (ou ces photons) impactent un autre objet, l’onde électromagnétique incidente peut être réfléchie, diffusées ou absorbée. Dans les deux premiers cas, il ne s’agit toujours pas de chaleur.
Dans le dernier cas, cette onde peut , en étant absorbées par les molécules/ions du corps impacté, conduire à un réchauffement du corps en question mais ce n’est pas un cas général. Par exemple, cette énergie électromagnétique peut générer de la photosynthèse comme dans le cas du rayonnement solaire qui est aussi un rayonnement de corps (presque parfait) noir. »

celà n’a rien à voir, et on arrive très bien à appliquer les équations de transfert de chaleur radiative dans les cas que vous expliquez. Si les corps sont « gris », il suffit d’appliquer une correction pour l’émissivitié de chaque corps: on utilise SB tout de même avec le facteur epsilon. Dans le cas d’un corps d’émissivité variable avec la fréquence, SB reste valable: on obtient l’émissivité en intégrant sur tout le spectre (loi de Planck), la température correspondant à cette puissance rayonnée est la « brightness temperature », à savoir la température qu’aurait un corps noir avec cette puissance rayonnante. Là encore, c’est dans tous les « textbooks ».

Ensuite, vous essayez d’embrouiller le lecteur avec vos histoires de photosynthèse. C’est une autre partie du problème, qui est celui de la capacité thermique du corps en question.

Bref, en résumé, c’est en interagissant avec le corps impacté que le rayonnement incident peut produire de la chaleur, mais en aucun cas ” la chaleur est irradiée”.

Donc, d’après vous, si on avait le soleil seul dans l’univers, on ne pourrait pas dire qu’il irradie de la chaleur parce que aucun corps n’est là pour la recevoir ?

On peut évidemment comme les deux auteurs approximatifs du bouquin en question utiliser cet abus de langage quand il s’agit de corps noirs parfaits.
Mais c’est totalement “misleading” et induit les jeunes lecteurs à croire que la chaleur est irradiée.. Ce qui est absolument faux.
C’est au moment où l’onde électromagnétique intéragit avec le corps impacté que l’énergie incidente est convertie en chaleur, ou pas.

Et ce n’est pas un sophisme. C’est de la physique.

C’est votre physique… j’attends toujours vos références pour savoir où vous avez appris celà !

341.  Warm | 9/12/2010 @ 10:16 Répondre à ce commentaire

Tu peux “démontrer” ce que tu veux, tant que deux corps restent à la même température (qu’elle soit stable, ou qu’elle évolue de la même façon), il n’y a aucun échange thermique entre ces deux corps.

Et comment résolvez-vous le problème à 3 corps ? J’attends votre calcul pour la terre et le soleil dans un univers à 250K…

Ce concept de Warmodynamique est totalement en contradiction avec la thermodynamique.
Le second principe, ou l’inégalité de Clausius, si tu préfère, stipule que la chaleur passe toujours d’un corps chaud à un corps froid, et donc que l’échange thermique va toujours d’un corps chaud à un corps froid…. combien de fois faut-il te le répéter et sous combien de formes pour que tu arrête de sortir des âneries plus grosses que toi????

Il y a bien un flux thermique du corps froid vers le corps chaud, flux qui a un effet sur le corps chaud, puisqu’il va se refroidir moins vite ! Et même plus: dans le cas d’un problème à trois corps, la présence du corps froid peut même rendre le corps chaud plus chaud qu’il ne le serait sans lui ! (c’est justement le cas de l’effet de serre !)

Et Clausius dit exactement ce que je dis:

« En ce qui concerne la radiation de chaleur ordinaire, il est évidemment bien connu que non seulement les corps chauds irradient vers les froids, mais aussi que les corps froids le font à l’inverse vers les chauds; néanmoins, le résultat de ce double échange de chaleur simultané résulte toujours, comme établi par l’expérience, en une augmentation de chaleur dans le corps plus froid au dépend du plus chaud ».

Clausius lui même parle de double échange de CHALEUR simultané !! Il ne parle pas d’énergie, ou d’un autre concept ! C’est écrit noir sur blanc. « simultaneous double exchange of HEAT ». Bon sang, rentrez vous ça dans le crâne une fois pour toute !

Bon, j’ai de mon côté Clausius, des tas de « textbooks » (j’en ai d’autres, si vous voulez »… et vous RIEN !!! Rien que du blabla…

Je vous rappelle également les interventions de Spencer sur le sujet:

http://www.drroyspencer.com/20.....mer-still/

« Well, I’m going to go ahead and say it: THE PRESENCE OF COOLER OBJECTS CAN, AND DO, CAUSE WARMER OBJECTS TO GET EVEN HOTTER.  »

http://www.drroyspencer.com/20.....-backyard/

342.  Marot | 9/12/2010 @ 16:06 Répondre à ce commentaire

Laurent (#335)
Je pense que vous en avez assez dit et plus que clairement sur les distinctions entre radiations, énergie et chaleur.

Si tout est clair pourquoi « allonger la sauce » ?

343.  Marot | 9/12/2010 @ 16:19 Répondre à ce commentaire

Marot (#339)
Je précise

J’avais déjà plus que des doutes sur des “flèches” à allure vectorielle portant des flux radiatifs.

Il est faux et même aberrant d’attacher un vecteur de Poynting ou autre selon les humeurs à une émission radiative isotrope.
Ce vecteur et les représentations dérivées n’existent que pour représenter une onde électromagnétique.

Vouloir mêler le vecteur de Poyntig à une quelconque relaxation de molécule excitée ne pourrait se concrétiser que par une infinité de vecteurs dans toutes les directions (isotropie).

En l’espèce, cela caractérise le cuistre qui utilise des mots sans en connaître le sens.

344.  Warm | 9/12/2010 @ 16:41 Répondre à ce commentaire

Marot (#343),

Il est faux et même aberrant d’attacher un vecteur de Poynting ou autre selon les humeurs à une émission radiative isotrope.
Ce vecteur et les représentations dérivées n’existent que pour représenter une onde électromagnétique.

Vouloir mêler le vecteur de Poyntig à une quelconque relaxation de molécule excitée ne pourrait se concrétiser que par une infinité de vecteurs dans toutes les directions (isotropie).

En l’espèce, cela caractérise le cuistre qui utilise des mots sans en connaître le sens.

On s’en fout un peu de vos vecteurs: c’est encore une tentative d’embrouiller le lecteur. Toute l’énergie rayonnée par la surface terrestre atteint forcément une couche atmosphérique située au dessus d’elle (conservation de l’énergie). C’est ce transfert que l’on représente avec des flèches, et pas des vecteurs.

345.  Laurent | 9/12/2010 @ 17:09 Répondre à ce commentaire

Marot (#341),
Désolé, mais je vais encore répondre, juste pour que la clarté reste claire… 😉

Warm (#340),

Un rayonnement électromagnétique transporte toujours de la chaleur

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

la température correspondant à cette puissance rayonnée est la “brightness temperature”

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.
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.

si on avait le soleil seul dans l’univers, on ne pourrait pas dire qu’il irradie de la chaleur parce que aucun corps n’est là pour la recevoir ?

Exactement… vous êtes peut-être sur le point de comprendre… (mais j’en doute)
D’ailleurs le soleil n’irradie jamais de « la chaleur », c’est un abus de langage, il irradie des ondes électromagnétiques.
Si ces ondes électromagnétiques rencontrent un autre corps, alors elles permettent un transfert thermique entre le soleil et cet autre corps.

C’est votre physique

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

346.  Bob | 9/12/2010 @ 18:10 Répondre à ce commentaire

Warm #340

Dur de se remettre en question, n’est-ce-pas ?

Donc, d’après vous, si on avait le soleil seul dans l’univers, on ne pourrait pas dire qu’il irradie de la chaleur parce que aucun corps n’est là pour la recevoir ?

On peut toujours le dire . Mais en disant ceci, on suppose implicitement que le soleil n’est pas seul et qu’il existe un récepteur capable d’absorber les rayonnements émis par le soleil et de s’échauffer. Le récepteur aurait d’ailleurs, tout aussi bien, pu en faire autre chose.

En réalité, le soleil n’émet rien d’autre qu’un spectre très étendu de radiations électromagnétiques allant des UV aux IR lointains comme tout corps noir à près de 6000K qui se respecte. Sans parler bien entendu des effets géomagnétiques etc…
Dire qu’il émet « de la chaleur » est un abus de langage. Il n’émet que de l’énergie électromagnétique.

En termes de quanta d’énergie, on dirait que le soleil émet des quantités de photons hnu avec des nu très variables.
Diriez vous que les photons sont « de la chaleur » ?

Le problème que vous ne voulez pas voir c’est que la quantité de chaleur transférée, par exemple du soleil à un objet quelconque, dépend fondamentalement des caractéristiques du récepteur.
Le transfert d’énergie (ou la chaleur) n’est donc pas une propriété intrinsèque aux ondes électromagnétiques.
Et dans ce sens-là, votre langage est « approximatif » même si on le rencontre très (trop) souvent. Sans doute parce qu’on sait que les IR, le plus souvent, contribuent à une élévation de la température du récepteur en augmentant son agitation thermique.

Par exemple, si le récepteur est un réflecteur parfait, il n’y a aucune création de chaleur et pourtant, l’onde électromagnétique existe.

Evidemment, dans le cas d’échanges entre corps noirs parfaits, il est clair que vos abus de langage n’ont plus aucune importance puisque tout le rayonnement est systématiquement absorbé et transformé en chaleur.

En bref, je pense que votre vision de la physique est limitée aux linteractions entre corps noir, comme c’est d’ailleurs aussi le cas des auteurs des ouvrages que vous citez.

Malheureusement pour vous, ni la Terre (les sols, la végétation); ni les océans (les biotas etc.), ni l’atmosphère ne sont des corps noirs parfaits. Il existe beaucoup d’autres échanges avec le soleil que les échanges thermiques.

Certains pourraient penser que cette distinction n’est pas très importante.
Elle l’est, parce que les transferts de chaleurs obéissent, eux, aux lois et principes de la thermodynamique, auxquelles ne sont pas astreints les autres transferts d’énergie (potentielle, cinétique, élastique, photochimiques etc…).
Et ce n’est pas anodin dans cette affaire.

347.  volauvent | 9/12/2010 @ 18:15 Répondre à ce commentaire

Marot (#341),

J’avoue que je commence vraiment à me poser des questions, tant les bourdes des deux derniers jours paraissent outrées.

Il ou elle ou Ils citent énormément de références mais chaque fois qu’il ,elle ou ils se hasardent à les commenter on s’aperçoit soit qu’elles n’ont pas été lues, soit qu’elles n’ont pas été comprises.

Est ce volontaire pour mettre la pagaille? Est ce ou sont ce de faux réchauffistes qui font cela juste pour blaguer? Est ce un club de lycéens qui sont balaizes en internet mais n’ont encore pas les bases élémentaires?

Je pense que tout cela n’apporte rien à la fréquentation de ce site. Il y a vraiment des sujets à discuter, mais sans aller jusqu’à un niveau bac plus 7, il y a un minimum à avoir.

348.  Bob | 9/12/2010 @ 18:17 Répondre à ce commentaire

Laurent #343

C’est rigolo mais je constate que nous avons répondu, en substance, la même chose à Warm, sans nous consulter…
Et j’ignore qui vous êtes.

Faut croire que c’est de la Physique.
pas seulement celle du corps noir (de Warm).

Aura-t-il enfin compris ?

349.  Laurent | 9/12/2010 @ 18:34 Répondre à ce commentaire

Bob (#346),

Aura-t-il enfin compris ?

Aucune chance…. vu qu’il ne le veut pas…

350.  Marot | 9/12/2010 @ 18:41 Répondre à ce commentaire

Bob (#346)
J’apprécie énormément les mises à niveau que vous faites tous les trois, vous, Laurent, volauvant pour moi et je le crois, pour les lecteurs de skyfall.

Il y a matière non pas à un cours proprement dit mais à l’établissement d’un jeu de distinctions et de mises en garde sur
…ce qu’est et n’est pas la thermodynamique
…la différence essentielle entre émission électromagnétique et chaleur
…sur le corps noir
…sur la notion de température
etc.
Ceci pourrait faire l’objet d’un compendium des plus utiles même s’il était présenté sous la forme :
www oui
xxx non
ne dites pas… mais dites…

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

Elle relève de ce qu’a dit Gregory Chaitin, grand mathématicien, à propos du théorème de Gödel sur l’incomplétude des théories axiomatiques :
Je dois avouer que je pouvais lire celle-ci et la suivre pas à pas, mais d’une manière ou d’une autre, je n’ai jamais réellement éprouvé que je la saisissais véritablement.

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