Comprendre l’effet d’atmosphère /1

Le mot « radiatif » dans « transfert radiatif » signifie « de ou concernant la lumière »; « transfert » se réfère au transfert d’énergie. Donc transfert radiatif signifie transfert d’énergie par la lumière. Dans cet article, le mot radiatif sera parfois remplacé par le mot « radiation », mais le type de radiation qui sera concerné sera toujours la radiation « radiative », signifiant encore lumière. Ce n’est pas le type de radiation que vous pourriez associer à la radioactivité, par exemple. En physique, la lumière est aussi appelée radiation parce qu’elle « radie de l’énergie loin de sa source », que ce soit l’énergie lumineuse d’une allumette ou d’une étoile.

La raison pour laquelle il est important d’examiner la théorie de la serre, c’est parce qu’elle est fondamentalement  à la base  du concept de « réchauffement global », parfois appelé « changement climatique anthropique (i.e. dû à l’homme) ». Ces deux expressions sont généralement interchangeables, mais sont quelque peu mutuellement ambiguës. Le changement climatique anthropique peut signifier tout type de changement climatique, qu’il soit réchauffement, refroidissement, plus de pluies, moins de pluies, etc., causé par l’homme pour n’importe quelle raison. Bien sûr, le changement climatique naturel s’est toujours produit au cours de l’histoire de la Terre, et donc le changement climatique anthropique doit être distingué de cela. En fait, la seule constante climatique est que le climat change constamment, c’est pourquoi il n’y a jamais eu de périodes identifiables de climat stable au cours de l’histoire géologique de la Terre.

Le réchauffement global anthropique, d’autre part, signifie un réchauffement global de l’atmosphère théoriquement dû à une émission humaine de gaz carbonique (CO2), qui est alors en théorie cause du renforcement de l’effet de la Théorie de la Serre, qui est ce qui réellement entraîne le prétendu réchauffement. C’est cette dernière définition qui est plus fondamentale et qui est directement reliée à la Théorie de la Serre, parce que le réchauffement atmosphérique via le CO2 peut être théorisé pour conduire à des changements variés du climat comme à des changements de précipitations, etc. Et il est aussi possible qu’un refroidissement local puisse s’établir, alors que la tendance moyenne au réchauffement général de l’atmosphère entière se maintient. Donc, « le réchauffement climatique anthropique » tombe sous la théorie du réchauffement global causé par l’émission anthropique de CO2 et de l’effet de la Théorie de la Serre. Pour être parfaitement clair, nous l’appelons le réchauffement global « anthropique » (RGA=AGW) de façon à le distinguer du réchauffement naturel, par exemple venant des changements naturels de la brillance du Soleil, et des émissions naturelles de CO2 de la biosphère (toute vie, telle que plantes, animaux, bactéries) de la lithosphère (toute l’activité géologique telle que volcan, érosion de roches comme le calcaire, les océans, etc.). Ainsi, le réchauffement global anthropique causé par l’émission anthropique de CO2 dépend de la Théorie de la Serre pour produire vraiment le dit réchauffement anthropique. Et ceci se distingue du Réchauffement Global Naturel (RGN) qui pourrait théoriquement être dû à l’émission naturelle de CO2 qui dépendrait aussi de la Théorie de la Serre pour produire vraiment le dit réchauffement naturel. En d’autres termes, la Théorie de la Serre établit qu’un accroissement du CO2 atmosphérique (ou de tout autre gaz [à effet] de « serre », mais le CO2 est celui qui nous concerne le plus), qu’il soit humain ou naturel, devrait causer un réchauffement atmosphérique global en moyenne par radiation infrarouge rétroactive, bien qu’il puisse exister aussi, en certains endroits, un refroidissement local à petite échelle.
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Ainsi, il y a deux parties dans l’analyse de la théorie de la serre : Est-ce que le transfert radiatif infrarouge rétroactif agit comme une couverture, et explique la température de surface de la Terre, de façon analogue au bâtiment d’une serre ; et est-ce que des changements du CO2 atmosphérique entraînent des changements significatifs de la température atmosphérique via ce type de théorie radiative de la serre ?
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Afin de répondre à ces questions nous devons entrer dans le développement physique et mathématique de quelques faits fondamentaux au  sujet de la façon dont le Soleil et la Terre échangent réciproquement la radiation. Nous allons aborder un peu de maths dans la section suivante, mais je veux insister sur une chose importante : je ne demande pas au lecteur de cet article de comprendre complètement ou de suivre tout le développement des équations mathématiques. Quand je lis un papier scientifique qui contient beaucoup de maths, usuellement je saute par dessus les maths et je continue de lire le texte pour voir où est le point d’ensemble. Sauf si un papier scientifique concerne spécifiquement le développement de nouvelles équations dont on n’est pas sûr, il est généralement suffisant de constater que l’équation a bien été écrite et montrée, mais il n'est pas requis de la travailler par soi-même. Vous n’avez qu’à continuer à lire pour savoir de quoi il retourne. La raison pour laquelle je fais ce point et je parle ici au lecteur à la première personne, est parce que je réalise que tous ceux qui lisent ceci n’ont pas de diplôme en physique ou n’aiment pas les mathématiques, et je ne voudrais pas qu’ils arrêtent la lecture quand je commence à en parler. La physique impliquée ici est celle que vous trouveriez en classe supérieure mathématique de lycée, et en première année de physique à l’université. S’il y a des décennies que vous avez fait des maths ou que la physique fut votre cours le plus exécré à l’école, ne vous inquiétez pas ! Continuez seulement à lire, j’essayerai de décrire ce qui arrive avec assez de clarté de façon à ce que ceux qui veulent puissent aussi faire le travail par eux-mêmes.
101.  Nobody | 7/01/2012 @ 0:25 Répondre à ce commentaire

Titoune (#97),
Avant de demander aux autres de « stopper la mauvaise foi », tu devrais arrêter de prendre les autres pour des imbéciles.
Comme je l’ai montré, en disant « deux phrases tirées de leur conclusion » en #85, vu qu’aucune des deux phrases n’est tirée de la conclusion de l’article, soit tu ment de façon éhontée, soit tu n’a pas vraiment lu l’article. Dans les deux cas, cela te disqualifie complètement pour critiquer cet article.
Je passe donc sur les « extraits » que tu pique ici et là et que tu cite à tord et à travers et hors contexte. Tu ne fait que t’enfoncer en montrant ta méconnaissance totale de l’article.

quand au « calcul de la température terrestre » de G&T, ce n’est justement pas un « calcul de la température terrestre moyenne vraie »… mais pour le comprendre, il faut lire l’article.
Le jour ou tu montrera que tu a lu l’article, on en rediscutera.

102.  MichelLN35 | 7/01/2012 @ 10:12 Répondre à ce commentaire

Araucan (#99),

Très intéressant, j’avais traduit l’an dernier l’article de Jelbring republié par Tallblock. Je vais le transmettre à Araucan ce matin pour la rubrique autres textes et traductions.

Il me parait particulièrement éclairant.

103.  scaletrans | 7/01/2012 @ 10:41 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#101),

Excellente initiative ! Bravo pour vos contributions.

104.  Titoune | 7/01/2012 @ 23:22 Répondre à ce commentaire

Chez WUWT aussi ils croient dans l’effet de serre voici ce que dit un de leur contributeur (Ira Glickstein ) chez realclimate :

When it comes to the Atmospheric “Greenhouse Effect”, some of the commenters on that blog are “disbelievers” (the term I prefer to the non-PC “denialist”). However, the Management and Guest Contributors at WUWT accept the basic truth that CO2, water vapor, and other “greenhouse gases” are responsible for an ~33ºC boost in mean Earth temperature, that CO2 levels are rising, partly due to our use of fossil fuels, that land use has changed Earth’s albedo, and that this human actvity has caused additional warming.

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105.  Olivier | 9/01/2012 @ 12:49 Répondre à ce commentaire

Nobody (#71),

Pour faire court ; G&T n’énoncent ni ne démontrent aucune “théorie”, ils critiquent une quinzaine d’énoncés de “théorie d’effet de serre” (tous référencés et tous différents). Ils ne s’attaquent pas un un un concept “effet de serre” indéfinissable, mais à des énoncés précis.

Bob (#72),

Les physiciens G et T d’une part, Kramm et D d’autre part, pensent et publient que les arguments qui sous-tendent la théorie de l’effet de serre en cour (sans faute d’orthographe) , sont défectueux. Autrement dit, la théorie est douteuse voire fausse.

Il serait peut être temps que vous vous mettiez d’accord !

Quant à vous, mon cher Bob (#57),

En effet, G et T sont si peu contents de l’article de Kramm et al 2011, qu’ils en font la pub sur leur site et en recommandent la lecture !
http://www.tsch.de/index_000_.html

vous êtes juste en train de nous montrer que ni vous ni G&T ne maîtrisez le pseudo article de Kramm : en effet, dans son texte Kramm viole le deuxième principe de la thermodynamique tel que G&T l’entendent : équation 2.17… C’est plutôt drôle… Pour ma part, si j’avais fait ce genre de n’importe quoi en maîtrise de physique fondamentale, je n’aurais jamais obtenu mon diplôme… et vous ?

106.  miniTAX | 9/01/2012 @ 13:00 Répondre à ce commentaire

Pour ma part, si j’avais fait ce genre de n’importe quoi en maîtrise de physique fondamentale, je n’aurais jamais obtenu mon diplôme… et vous ?

Olivier (#105),
Pour notre part, on n’en a rien à battre d’un bouffon anonyme comme toi et encore moins de ton avis la publi de Kramm, qui lui a bien eu ses diplômes comme il faut, contrairement à toi.
Ou pour reprendre le sempiternel argument d’autorité des environnementeurs réchauffistes, si tu veux critiquer le papier de Kramm, fais une publi dans une revue peer-reviewed au lieu de brasser du vent en faisant le perroquet des insinuations à 2 balles qui ne convainquent que tes co-religionnaires.

107.  Bob | 9/01/2012 @ 13:02 Répondre à ce commentaire

Olivier (#105),

Il serait peut être temps que vous vous mettiez d’accord !

Ou bien vous êtes étranger et il est pardonnable que vous ne compreniez pas le français, ou bien c’est très inquiétant.
Les deux textes disent, en substance, exactement la même chose :

G et T ne proposent aucune théorie mais ils critiquent la théorie ( des autres) en vogue (c’est le mot).
Peut-être lisez vous trop vite et ne comprenez pas tout ?

Pour la suite, il est clair que vous n’avez rien compris à l’article de Kramm et que vous n’avez certainement jamais obtenu la moindre maîtrise en physique fondamentale.

On trouve de tout sur le WEB. Surtout sous des pseudonymes.

108.  MichelLN35 | 9/01/2012 @ 16:18 Répondre à ce commentaire

Bob (#107),

Il y a sur WUWT en ce moment un article de Willis Eschenbach qui suscite dans la discussion certaines réticences.

Il reprend les données de Hermalyn pour défendre l' »Effet de serre » responsable, tout en le critiquant, mais il se voit renvoyer Kramm et Dlugi très gentiment.

Il est contraint de constater que la température moyenne de la Lune (en fait de la face visible face à la Terre), est voisine de -77°C en oubliant que la face non éclairée est alors à une température voisine de -270 ou au mieux de -260°C, ce qui ferait une moyenne instantanée de ~-168,5°C (~104.5K).

On devrait peut-être aussi calculer ces moyennes en tenant compte de la distribution parabolique des vraies températures, moyenne des quantités de mouvement (1/2mv^2). La correction passant par le carré des T n’est pas négligeable.

Si je ne me suis pas trompé, la moyenne devient -134.1°C (=138.9 K)
Que pensez vous de cette proposition ?

109.  Bob | 9/01/2012 @ 17:50 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#108),

Je pense qu’il ne faut pas calculer les moyennes de températures (variable intensive qui plus est) pour en déduire quoique ce soit de pertinent en thermodynamique.

Du point de vue thermodynamique et des échanges énergétiques, ce sont les irradiances (variables extensives) locales qui comptent et non pas les températures « moyennes ».

On peut certes faire la moyenne des irradiances mesurées en chaque point, déterminées par la température locale en supposant qu’il s’agit d’un corps noir, mais certainement pas celle des températures mesurées ici ou là et dans différentes conditions (jour/nuit) par exemple pour en déduire une « irradiance moyenne » pour un objet hétérogène. Cela n’a pas d’autre sens autre qu’un sens purement anecdotique.

Sans compter qu’il ne faut pas oublier qu’il existe aussi un écart considérable entre les températures aux pôles de la Lune et à l’équateur. Autrement dit, il n’existe pas d’objet de cette nature (planète « solide ») avec une température (moyenne) uniforme.
C’est un peu gênant d’assimiler une quelconque planète (sans GES) à un objet à température uniforme qui n’existe nulle part !

A noter que Kramm et Dlugi discutent avec quelques détails et références biblio ( mais pas Hermalyn) sur les températures de la Lune.i

110.  MichelLN35 | 11/01/2012 @ 18:55 Répondre à ce commentaire

Bob (#109),

Vous avez complètement raison et je viens de me rendre compte de l’importance de la puissance quatrième en refaisant mes calculs par passage par l’irradiance moyenne des températures observées sur l’équateur lunaire à la suite d’une petite remarque d’un lecteur de WUWT :
1. Spector says:
January 9, 2012 at 11:23 am

D’abord, concernant les pôles, variation méridienne, et la variation équatorienne, je crois que l’on peut supposer une courbe quotidienne sur la face visible pas trop différente.

D’où dans l’exemple qu’il donne, une température maximale de +90 et minimale de -190 ce qui donnerait en passant par les irradiance une moyenne comme celles de la météo sur terre, (max+min)/2 de 32°C qui m’a beaucoup étonné.

En tenant compte de la face non visible et sans clair de terre, l’ordre de -18°C ne paraît pas absurde comme je le pensais avant en ne faisant que les moyennes arithmétiques.

111.  Marot | 12/01/2012 @ 7:15 Répondre à ce commentaire

Bob (#109)
Sur ce sujet, j’ai envoyé la traduction d’un bon billet de Robert Brown à Araucan, scaletrans et MichelLN35.
Si l’un d’eux a votre adresse il peut vous le transmettre.

112.  Bob | 12/01/2012 @ 10:55 Répondre à ce commentaire

Marot (#111),
Merci. Si Araucan veut bien me l’envoyer ? C’est volontiers.

113.  lemiere jacques | 12/01/2012 @ 12:08 Répondre à ce commentaire

Bob (#109),
tout à fait!

114.  lemiere jacques | 12/01/2012 @ 20:05 Répondre à ce commentaire

Tiens à propos du problème traité façon corps noir, ce coup de gueule est amusant:
http://wattsupwiththat.com/201.....more-54662
même si il ne fait que les énumérer , il rappelle quelques problèmes qui compliquent la question

115.  Mihai V | 13/01/2012 @ 6:26 Répondre à ce commentaire

lemiere jacques (#114),

Excellentes réflexions de ce bon Dr R G Brown. Un texte à lire absolument.

quelques problèmes qui compliquent la question

C’est peu de le dire. Ces problèmes flanquent par terre tout espoir de modéliser le climat un peu sérieusement.

Pour les non anglophones, la TAG (« Trahison » Assistée par Google) permet quand même de se faire une bonne idée du sens général 😉

116.  lemiere jacques | 13/01/2012 @ 13:32 Répondre à ce commentaire

Mihai V (#115),
en fait je n’ai JAMAIS rien compris aux prises de bec sur les modèles simples de l’effet de serre d….je suis très heureux de lire ce brown qui me semble énoncer des évidences que certaines hypothèses de travail énoncées timidement dans les modèles ne me semblent pas lever.

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