Un astrophysicien expose ses vues sur la théorie conventionnelle de l’effet de serre.(extraits). Traduction de MichelLN35.
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(Source)
Discussion sur l'absence d'un effet mesurable de l'effet de serre.
Joseph E Postma, M.Sc. Astronomy
Résumé: Une faille contextuelle soutenant l’interprétation d’un effet de serre par retro-action radiative est identifié. Des données empiriques en temps réel venant d’une station de mesure climatique sont utilisées pour observer l’influence de « l’effet de serre » sur les profils de températures. Une équation différentielle ordinaire de conservation de l’énergie calorique incluant « l’effet de serre » est développée pour indiquer les profils de températures attendus en présence d’un « effet de serre ». Aucun « effet de serre » n’est observé dans les données mesurées. La chaleur latente de H2O est identifiée comme le seul phénomène piégeant la chaleur puis elle est modélisée. Une discussion sur l’existence de principes universels est utilisée pour expliquer pourquoi des arguments simplistes ne peuvent pas être employés pour justifier l’effet de serre.
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Voici quelques extraits de l'article de J. Postma.
1.1. Le problème et la vérité, sur l’albédo.
Une tentative bien connue de réfutation du postulat de « l’effet de serre atmosphérique » (GHE) a été trouvée dans Gerlich & Tscheuschner [1] « Réfutation de l’effet de serre du CO2 atmosphérique dans le cadre de la physique ». Une des critiques de cet article a été celle de Smith’s [2] « Preuve de l’effet de serre atmosphérique ». Le défaut commun de ces deux articles est qu'aucun véritable test empirique ne fut donné pour les deux positions, au-delà de la qualité de l’utilisation des principes de la physique dans chacun des deux textes. Généralement, l’inférence d’un GHE est faite en comparant la température moyenne de l’air près de la surface de la Terre à sa température globale réelle de radiation calculée à partir de l’énergie absorbée du soleil : il y a une différence de 33K.
Il y a une faille contextuelle dans cette inférence car l’albédo terrestre moyen est beaucoup plus élevé que le véritable albédo de surface en raison de la présence de nuages dans l’atmosphère, donnant un albédo terrestre approximativement de 0.3, alors que le véritable albédo de surface est en réalité de seulement 0.04 [3]. De fait, sans les gaz à effet de serre, l’albédo ne serait pas de 0.3 mais de 0.04. La surface physique n’est pas là où se trouve l’albédo terrestre moyen de 0.3, ainsi la comparaison directe des températures en utilisant le même albédo est infondée, parce qu’un système est comparé à un système qualitativement différent avec des propriétés d’absorption (et probablement d’émissivité) différentes. Mais pour prendre un exemple trivial, dans ce manuel en ligne [4], nous pouvons lire :
- « La température de surface de la Terre sans les gaz à effet de serre serait de 255K. Avec ces gaz, la température moyenne de surface est de 288K. Notre réchauffement total par effet de serre est de 33K. »
Cependant, sans gaz à effet de serre, l’albédo ne serait pas de 0.3 qui conduit aux 255K. L’albédo réel serait de 0.04. Donc, une comparaison valide est en réalité trouvée entre la température théorique de l’ensemble "terre sans gaz à effet de serre" (GHG : greenhouse gaz) et l'albédo correct qui correspond, avec la terre avec ses gaz à effet de serre et l’albédo associé. Dans cette comparaison signifiacative du ploint de vue physique, la différence de température entre la surface du sol théorique et la surface observée avec par dessus une atmosphère avec ses GHG, est seulement de 12°C, réduisant de presque les deux tiers l'effet attribué aux gaz à effet de serre. Il en résulte que la température moyenne globale de surface sans gaz à effet de serre, calculée en utilisant la méthode de la loi de Stefan-Boltzmann avec conservation de l’énergie étant donné le rayonnement solaire et l’albédo de surface spécifique, serait de 276K. La température moyenne de surface observée en présence de GHG est en
fait de 288K (15°C), ainsi l’effet de serre ne devrait en réalité
compter que pour les 12K additionnels et non les 33K qui sont toujours
incorrectement mentionnés.
Il devrait être noté que l’albédo, bien plus élevé en présence de GHG, est dû à la présence de nuages de gouttelettes de condensation du GHG vapeur d’eau. Ceci réduit la quantité de rayonnement solaire absorbée par le système et donc doit réduire la température, en dépit de l’effet réchauffant du GHE lié à la présence de la vapeur d’eau. On doit donc alors se demander : quelle serait la température théorique de la surface de la terre, avec les GHG en y incluant la vapeur d’eau mais sans formation de nuages ? Sans connaître (comme ci-dessus) le mécanisme du GHE et comment en tenir compte, nous ne pouvons répondre directement à la question, mais elle devrait au moins être supérieure à 276K, comme ci-dessus, étant donné que l’albédo n’est pas réduit par les nuages. Cependant, la réponse peut être simplement et facilement testée empiriquement les jours où il n’y a pas de nuages. Ce sera fait plus loin dans ce rapport. (NdA : partie non traduite). Sans l’effet refroidissant par augmentation de l'albédo des nuages au dessus de la surface (ils empêchent le chauffage dû à l’ensoleillement), le GHE devrait se manifester plus clairement. Nous devons aussi reconnaître que bien que la part principale de l’albédo terrestre soit due aux sommets des nuages, en altitude, nous ne pouvons toujours pas directement inférer que la température de 255K en présence de nuages devrait être présente au niveau de la surface physique, qu’il y ait ou non un GHE, parce que la surface radiative avec un albédo égal à 0.3 ne se trouve pas en surface. Il y a une dimension verticale qui affecte l’interprétation et doit être prise en considération. Martin Herzberg ajoute un détail supplémentaire [5], sur le fait que traiter l’émissivité comme valant l’unité de façon à obtenir « l’erreur de la terre froide » est aussi injustifié :
- « Puisque la majorité de l’albédo est due au couvert nuageux, il est impossible pour la terre de rayonner vers l’espace à une émissivité unitaire si 37% de ce rayonnement est réfléchi vers la terre, ou absorbé par la base de ces mêmes nuages. Même pour ces parties de la Terre qui ne sont pas couvertes par des nuages, supposer que la surface océanique, les surfaces continentales ou les couverts de glace et de neige auraient des émissivités unitaires est déraisonnable. Ce faisceau de suppositions – conduisant à des températures moyennes de la Terre voisines de zéro – est montré dans la Fig. 1 ; et est connu comme l’erreur de la terre froide. »
Une seconde ambiguïté associée est que la valeur de 33K de « GHE » est une température radiative de corps noir effective calculée comme si elle devait être observée de l’extérieur du système (de l’espace), selon un spectre d’émission intégré, comparée à une température cinétique spécifique mesurée à une seule position en profondeur à l’intérieur de l’ensemble thermodynamique et radiatif. La température cinétique de 255K est trouvée en fait à l’altitude moyenne d’émission de l’énergie sortant de l’ensemble terrestre, en fait entre 5 et 6 km [6]. En terme de radiations, la surface de la terre n’est pas la surface rayonnante, et donc nous ne devrions pas nous attendre à ce que la surface terrestre ait cette température. En termes de surface rayonnante, la température de la Terre comme ensemble thermique intégré incluant donc l’atmosphère, comme vue de l’espace, a exactement la même valeur que la température effective de corps noir issue d’un calcul théorique. La terre, au regard de son seul moyen d’échange d’énergie – le rayonnement – est exactement à la température à laquelle elle est supposée être. Mais pour la plupart des systèmes gazeux naturels avec une gravité centrale, tels que les étoiles, il y aura une température de corps noir effective, tandis que la température cinétique du gaz suit une distribution, dans les principales couches radiatives, qui croît avec la profondeur ; voir Gray [7], table 9.2, par exemple. Ceci est vrai pour les étoiles car la source d’énergie est au dessous des couches radiantes ; cependant, la même chose est vraie pour l’atmosphère terrestre parce que la source principale d’énergie calorique, de la même façon, vient du rayonnement solaire engendrant de la chaleur dans la couche la plus profonde de l’atmosphère, à la frontière entre la surface et l’atmosphère. (Une partie du rayonnement solaire est absorbée directement dans l’atmosphère; voir [8] et [9] par exemple). Et ainsi, parce que la surface terrestre est le lieu où la chaleur du soleil est (en majorité) initialement déposée, qu’elle trouve ensuite son chemin à travers l’atmosphère par conduction et rayonnement, on s'attend à ce que la surface et les basse couches soient plus chaudes qu'en moyenne, les couches moyennes et supérieures. Ce fait est particulièrement pertinent quand on considère le potentiel maximum de réchauffement de la lumière solaire sous le soleil au zénith : pour un albédo, disons de 15% et sans nuage, la température d’insolation réelle s’établit à ~378K ou 105°C, par la loi de Stefan-Boltzman. De fait, la température moyenne potentielle instantanée par la lumière solaire sur toute la surface éclairée d’un hémisphère, en supposant un albédo de 0.3, a une valeur moyenne moyennée sur l’hémisphère de 322K ou +49°C.
Notons que la température moyenne sur les deux hémisphères n’est en réalité à la surface que de +15°C. Parce que cette énergie est initialement déposée dans les quelques premiers millimètres de surface des terres (pour l’océan, la plupart du rayonnement solaire est absorbé sur 200m de profondeur), et que de ce fait, c’est le seul endroit où l’insolation est convertie en chaleur, il est justifié de trouver que la surface est plus chaude que la moyenne intégrée de l’ensemble thermodynamique atmosphérique au-dessus d’elle qui conduit la chaleur au loin, de la même manière que le problème classique du barreau chauffé à une extrémité. La température effective de radiation du corps noir, étant une somme intégrée de l’émission à toutes les longueurs d’onde et de tous les points le long de la profondeur optique (i.e. physique) de l’atmosphère, requiert nécessairement que des températures cinétiques plus élevées que la moyenne radiative soient trouvées en dessous de la profondeur d’émission radiative moyenne, essentiellement en raison de la définition mathématique de ce qu’est une moyenne intégrée, et indépendamment de tout « GHE ».
(A suivre)
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