Que prédit cette équation pour la température du sable d’une plage par un beau jour chaud d’été ? Utilisant les paramètres listés plus haut et avec ε⊕=0.25 le calcul de la température du sable donne 62°C, et c’est très près de ce que nous attendions. Si la journée est très claire et que l’extinction est réduite, elle peut, s’élever à peut-être cinq degrés au-dessus de cela, sur le sable. Si l’albédo est réduit parce que vous marchez sur de l’asphalte, alors, cela peut être encore plus chaud ! L’air qui vous entoure par de tels jours n’est pas aussi chaud, mais peut atteindre habituellement 35°C. La raison pour laquelle l’air n’est pas aussi chaud que le sable, même s’il est en contact avec lui, est qu’il circule continuellement, l’air en contact direct montant instantanément et donc se dilatant et se refroidissant, l’air froid du dessus tombant pour prendre sa place. Cette montée et dilatation de l’air chaud et cette retombée de l’air froid est appelée « convection » atmosphérique. S’il n’y avait pas ce refroidissement convectif continu, la température de l’air sur la plage s’élèverait de façon insupportable et ce seraient les endroits les plus fuis de la planète.
La fraction de l’énergie solaire radiative qui est directement absorbée par l’atmosphère (approximativement 25% via l’extinction) ne contribue pas à la température de l’air de surface dans l’exemple ci-dessus. Il y a deux raisons à cela. La première est que l’air n’absorbe que 25% de l’énergie solaire par rapport aux 45% que le sol absorbe (après déduction de l’albédo moyen). Donc mécaniquement l’air ne sera pas autant chauffé que le sol par la radiation. Et, bien sûr, une chose qui est plus froide ne peut transmettre de chaleur à une chose plus chaude, que ce soit par conduction ou radiation, en accord avec les lois de la thermodynamique. La seconde raison est que l’atmosphère est un volume, pas une surface, et il y a donc beaucoup plus de « matériau » qui doit être chauffé. Ou, en d’autres termes l’énergie solaire est dispersée dans une grande quantité de matière dans l’atmosphère, et est donc diluée. Une surface physique comme le sol voit toute l’énergie solaire concentrée directement sur une surface donc à deux dimensions alors que l’atmosphère l’absorbe dans un volume donc à trois dimensions. Si vous pouviez traiter l’atmosphère locale comme un disque absorbant 25% de la radiation incidente du Soleil, alors sa température d’équilibre serait d’environ 6°C. Cependant, ceci est encore une approximation trop simple dans ce cas car les courants de convection de l’air au-dessus du sol transporteraient la chaleur haut dans l’atmosphère. Il y aurait aussi le chauffage radiatif du sol plus chaud dans l’atmosphère plus froide, mais ces effet seraient complètement dominés par les processus physiques beaucoup plus efficaces de conduction et convection.
Quelle est la surface totale de la Terre ayant le Soleil exactement à la verticale pouvant donc être assimilée à un disque ? La surface de la Terre est évidemment courbe, donc nous pouvons décider que nous considérerons une déviation maximale de 10% par rapport à un disque plat dans cette approximation. Par la trigonométrie de base nous trouvons qu’une aire circulaire de 5747 km de diamètre serait à plus de 90% assimilable à un disque, étant donnée le rayon terrestre de 6371km. Ceci équivaut à une surface d’environ trente six millions de kilomètres carrés, ce qui est un tiers plus grand que le continent nord américain ! Prenons cette surface dans l’Océan Pacifique. S’il n’y avait pas de nuages sur cette surface circulaire, alors l’albédo serait en moyenne 5% et l’extinction toujours voisine de 25%. Si nous réduisons aussi le flux dans l’équation de Stefan-Boltzmann de 10%, nous calculons alors une température d’équilibre d’au moins 80°C, et aussi élevée que 89°C, pour cette tellement énorme quantité d’eau ! Si vous ajoutez les nuages et un albédo moyen de 30%, alors vous avez encore au moins 54°C et jusqu’à 62°C pour toute surface de la Terre avec le Soleil directement à la verticale, y compris sur le sol. Bien sûr, dans les océans, l’énergie solaire incidente n’est pas entièrement absorbée à la surface de l’eau, mais la majorité l’est dans quelques douzaines de mètres et qui n’atteignent donc pas ce niveau de chaleur. L’eau océanique la plus chaude est trouvée dans l’océan indien où certaines parties atteignent 28°C. Vous avez aussi les courants océaniques continus qui font circuler l’eau des tropiques vers les pôles et l’eau froide de ceux-ci vers les tropiques. L’important de tout ceci est de comprendre qu’il y a une vraiment énorme surface de la Terre qui recueille une vraiment énorme quantité d’énergie solaire, et ceci même en ayant déduit la perte d’énergie due à l’extinction [atmosphérique]. Et nous pouvons aussi inférer que la seule vraie façon de modifier la quantité de chaleur dans l’océan est de modifier la quantité de lumière qui l’atteint. Ceci peut se produire seulement par un changement de brillance du Soleil lui-même, ou peut-être par une modification à très long terme de l’extinction atmosphérique, parce que l’albédo de l’eau de l’océan est peu susceptible de se modifier. Il n’y a pas de transfert net de chaleur de l’atmosphère à l’océan, étant donné qu’il la domine entièrement à la fois en terme de quantité d’énergie solaire qu’il absorbe à chaque instant en raison de son faible albédo, et de la capacité thermique beaucoup plus grande de l’eau par rapport à l’air. Le flux de chaleur est dominé par la perte de chaleur par évaporation de l’océan vers l’atmosphère de nuit comme de jour.
Bernnard (#49), oui et alors…ce n’est pas un corps noir…cela rayonne comme un corps noir..en outre nous ne parlons que de la surface du soleil….
..
5800°?
pas partout par exemple..et pourtant …
je m’oppose juste au raisonnement qui viendrait du second principe….du genre on ajoute un corps noir autour du soleil…. pour moi pas moyen que ça atteigne un équilibre tant que des réactions nucléaires ont lieu… et surtout la température de surface du soleil sera modifiée…. il se refroidira moins vite.
En fait là encore je vous engage à regarder spencer ..qui a fait un petit article là dessus.
Titoune (#47),
Bob ne pinaille pas du tout sur l’appellation d’un phénomène, mais sur une expression absolument erronée de caille folle qui dénote une inculture linguistique ou scientifique de sa part. Quand on conteste des gens sérieux (qui peuvent néanmoins se tromper) il vaut mieux réfléchir à ce qu’on dit avant de le dire. Caille folle n’a pas volé sa volée de bois vert !
Laurent berthod,
Je ne faisais pas allusion à ce qu’a dit Caille folle mais à la définition de l’effet de serre dénoncé par G&T (lesquels dénient clairement un effet radiatif atmosphérique quel que soit son appellation).
Titoune (#53),
Absolument pas, vous mentez.
Nobody (#54)
Les deux mentent car ils ne savent pas de quoi ils parlent.
Ils ne font que régurgiter les tombereaux d’imbécillités déversés par les Cook-the-crook, Romm, Olivier le petitout de T&V, Rabbet-Halpern qui a reçu avec ses petits copains une sacrée déculottée et une humiliation majuscule, et d’autres obsédés du RCA parce qu’ils en vivent et en vivent très bien.
Suivez leur pognon ! vous comprendrez tout.
Nobody
Lisez donc l’article….( heuh correctement et pas avec votre vue biaisée).
Titoune (#56),
C’est bien parce que je l’ai lu, entièrement et attentivement, que je dis que vous mentez.
Si vous ne mentiez pas, vous pourriez quoter la phrase de l’article (en indiquant le chapitre ou on la trouve) dans laquelle G ou T explicitement « dénient clairement un effet radiatif atmosphérique »
Hors vous ne le pouvez pas, parce qu’une telle phrase n’existe pas dans l’article: donc vous mentez… (CQFD).
Titoune, Nobody,
Tout le monde a compris. Merci d'arrêter sur ce sujet.
Bob (#29), Bob (#46), Laurent Berthod (#52),
Certes, j’ai écrit mon dernier commentaire un peu rapidement. Les 33 K représentent un ordre de grandeur de la différence entre température sans effet de serre et avec, et non la valeur sans effet de serre. Toute personne qui s’intéresse à la discussion le sait.
Comme je disais, c’est un ordre de grandeur calculé avec un calcul simple (il existe peut être des calculs plus chiadés, je ne suis pas aller vérifier).
L’argument principal de votre Kramm (qui discute des valeurs quantitatives, pas l’existence de l’effet de serre), c’est que la température effective et la température moyenne sont deux grandeurs différentes à cause de l’hétérogénéité de la distribution de température. La moyenne de la racine 4e de la moyenne de T^4^ est supérieure à T moyen si sa distribution n’est pas homogène, nous disent les maths. Pour un flux de 396Wm-2 (équivalent au flux émis par la surface, valeur de la figure 15), et un corps noir, la température d’émission (comparable à une température effective car a le même sens physique) est de 289K ((flux/sigmaSB)^0.25^) soit 34 K de plus que la température effective sans effet de serre (255K), le reste étant inchangé. Si on rajoute un epsilon pour l’émissivité (inférieur à 1) et qu’on le suppose constant alors la différence des températures est multipliées par 1/epsilon^4^, soit augmentée (d’un pouième).
Comme Tmoy est inférieure à moy(T^4^)^0.25^, alors la différence entre Tmoy avec effet de serre et Tmoy sans effet de serre est supérieur à la différence entre Tmoy avec effet de serre et Teff sans effet de serre (les 33K, dans le cas de la Terre). Et ça marche très bien pour la Lune: Teff est supérieur à Tmoy, voir les valeurs de papier de votre Kramm.
Supérieur à 33K, c’est en effet différent de 33K, mais on s’en fiche car c’est un ordre de grandeur.
On s’en fiche même complètement car que ce soit pour un modèle de climat ou un modèle régional, aucune de ces valeurs n’est un paramètre d’entrée du modèle et aucune des hypothèses discutées n’est faite, pour des raisons évidentes: ces modèles résolvent explicitement la température horizontalement et verticalement (ils ne sont pas 0-D, la température est locale). De plus, les modèles de transfert radiatif y sont infiniment plus compliqué et sont validés (flux, raies spectrales, etc).
Ces hypothèses ne sont pas utilisées dans les modèles les plus sophistiqués utilisés pour étudier le climat, contrairement à ce que vos commentaires sous-entendent.
Et hormis quelques mythomanes qui se comptent sur les doigts d’une main et publient dans des revues pourries, personne ne remet en cause l’effet de serre planétaire.
caille folle (#59),
Décidément !
Un ordre de grandeur, c’est une puissance de 10.
Par exemple,
1=(10^0),
10 =(10^1) ,
100 =(10^2) etc.
33 n’est pas un ordre de grandeur.
L’ordre de grandeur de 33 c’est 10.
Normalement, on apprend ça au collège (en quatrième).
http://www.mathox.net/quatriemes_puissances.html
Pour essayer de parler comme les scientifiques, il faut être capable d’utiliser leur langage avec précision.
Le reste ne vaut guère mieux.
Du blabla internet.
Examinons une colonne d’atmosphère de base 1 m², située à la surface de la terre, en un endroit où la température est mesurée à 15° C. On peut situer la température moyenne de cette colonne aux environs de son centre de gravité, qui se situe à l’altitude où la pression est de 506 hectopascals, soit vers 5 km. On constate qu’à ce niveau, la température est de l’ordre de -18° C.
La base de cette colonne, constituée de la surface terrestre chauffée par les rayons solaires, tend à se refroidir. Elle le fait par rayonnement infrarouge, certes, mais aussi par conduction (chocs des molécules d’air), et par évaporation de l’humidité qu’elle contient. La surface n’apparait donc pas se comporter tout à fait en corps noir, et un coefficient d’émissivité inférieur à un doit lui être appliquée.
Le rayonnement émis par la surface sera très vite capté par des gaz tels que la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, etc. Seuls s’échappent les rayons dont la fréquence ne correspond pas au spectre d’absorption des ces différents gaz. Au voisinage de la surface terrestre, les molécules d’air sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone. Or la plage d’absorption de la vapeur d’eau est bien plus large en longueurs d’onde que celle du CO2, et elle recouvre largement cette dernière. La plus grande partie du rayonnement absorbé le sera par H2O. Dans tous les cas, toutes les longueurs d’onde absorbables le sont effectivement en un espace d’une dizaine de mètres au dessus de la surface. Augmenter la concentration en CO2 ne change donc rien, puisque nous avons déjà plus de gaz absorbants qu’il ne faut pour absorber toute l’énergie absorbable.
Une molécule de H2O ou de CO2 qui vient d’absorber un photon se trouve dans un état d’excitation, qu’elle va perdre, soit en réémettant un photon identique en fin d’excitation, soit en échangeant son énergie avec des molécules d’air qui viennent la heurter. une molécule d’air subit quelques milliards de chocs par seconde, en basse altitude, alors que le temps nécessaire à la réémission d’un photon absorbé se mesure en microsecondes. C’est assez long pour que la molécule subisse plusieurs milliers de chocs. C’est dire qu’au voisinage de la surface, les molécules de gaz transmettent leur énergie par conduction, et non par radiation.
Les conditions propices à une réémission, et donc à la manifestation du phénomène qu’on a affublé du vocable d’effet de serre, ne peuvent donc se trouver qu’en haute altitude, là où l’air très peu dense, et où la vitesse des molécules est bien plus lente, parce qu’elles sont bien plus froide qu’à l’altitude du sol. Il n’y a aucune chance de voir ces photons réémis revenir à la surface, car ils sont, soit absorbés par une molécule d’eau, de CO2, de CH4, etc., soit ils s’échappent vers l’espace.
Au dessus de la surface, donc, le rayonnement infrarouge réchauffent les molécules de vapeur d’eau et d’autres gaz absorbants, qui à leur tour communiquent leurs calories aux molécules voisines pour réaliser ce que les physiciens appellent un équilibre local de température. Ces petits volumes d’air réchauffés se dilatent, perdent de la densité, subissent la force d’Archimède qui les fait monter en altitude, pendant que de l’air plus froid viennent prendre leur place. C’est l’amorce du mouvement de convection qui permet de répartir la chaleur captée du soleil par la surface sur la partie de la colonne d’air se situant dans la tropopause, haute d’une douzaine de kilomètres sous nos latitudes.
Les climatologues adeptes de l’orthodoxie du GIEC accordent donc une importance très exagérée aux phénomènes radiatifs dans la formation des températures à la surface et dans la tropopause. Ces phénomènes radiatifs apparaissent utiles pour l’étude de la stratosphère, où les notions d’équilibre local de température et de convection n’ont plus aucune importance.
Pour les anglicistes désireux d’approfondir tout cela, je recommande l’ouvrage des russes Sorokhtine, Chillingar et Kiliuk, « Global Warming and Global Cooling: Evolution of Climate on Earth ».
erratum 3ème paragraphe:
« les molécules d’air sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone ».
Lire:
« les molécules de vapeur d’eau sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone ».
Bob
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ordre_de_grandeur
Mieux ici:
http://science-for-everyone.ov.....59558.html
Bob (#60)
J’aime quand l’un enfonce l’autre !
extraits des deux sites proposés pour vous éviter d’aller les lire. Ils n’apprennent rien à quiconque a le moindre vernis scientifique
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