L’héliothermomètre et l’effet de serre

J’ai reçu par courriel un « document pédagogique » parait-il produit par la MAIF dont c’est le cœur du métier :

FICHE 8 – FICHE TP – UNE EXPÉRIENCE SUR L’EFFET DE SERRE QUE DES ÉLÈVES POURRAIENT FABRIQUER EUX-MÊMES

L’idée qu’il y a derrière l’expérience proposée est de montrer qu’un des arguments favoris des climato-sceptiques est erroné.

Les climato-sceptiques disent souvent :

« L’absorption des infrarouges par l’atmosphère est déjà quasi-totale (dans les longueurs d’onde en jeu pour l’effet de serre). Donc rajouter du CO2 ne peut rien changer. »

Si la première phrase est parfaitement correcte, la déduction qui en est faite est fausse et c’est ce que l’expérience veut montrer.

L’expérience proposée, c’est celle qu’a réalisée Horace-Bénédict de Saussure, célèbre naturaliste suisse e la 2ème moitié du 18ème siècle : il voulait voir si le soleil chauffait autant à toute altitude alors que la température décroissait fortement avec l’altitude. Il a donc construit une sorte de serre (en fait le principe même des panneaux pour chauffe-eaux solaires modernes) il a appelé son dispositif un héliothermomètre, pour mesurer la chaleur reçue du soleil.

Voici le schéma de son dispositif :

[…]

Je coupe, à la source :

Je fis donc faire une caisse en sapin d’un pied de longueur sur 9 pouces de largeur et de profondeur hors d’oeuvre; cette caisse de demi-pouce d’épaisseur étoit doublée intérieurement d’un liège noir épais d’un pouce. J’avois choisi cette écorce comme une matière légère et en même temps très coërcente ou très peu perméable à la chaleur. Trois glaces entrant à coulisse dans l’épaisseur du liège placées à un pouce et demi de distance l’une de l’autre fermoient cette boîte qu’après avoir traversé ces trois glaces.

Pour que le Soleil frappât toujours perpendiculairement ces glaces, qu’il fît par cela même la plus grande impression sur elles, et souffrît le moins de réflexion possible, j’avois soin dans mes expériences de faire suivre à ma caisse le mouvement du Soleil, en la retournant régulièrement toutes les 20 minutes, en sorte que le Soleil éclairât exactement la totalité du fond de la caisse. La plus grande chaleur que j’aie obtenu par ce moyen a été de 87,7, c’est-à-dire de près de 8 degrés au-dessus de la chaleur de l’eau bouillante.

Horace-Bénédict de Saussure

D’habitude on a une boite à un étage, mais là on en a trois. Alors je suis perplexe. La MAIF semble penser que cela est utile pour démontrer que l’effet de serre additionnel fonctionne en élevant la couche effective d’émission de l’atmosphère vers l’espace libre,  l’effet de serre n’est donc pas saturé (je ne conteste pas ce dernier point).

C’est assurément un anachronisme de penser que c’était là l’objectif de Saussure. Plus surement il voulait démontrer que les théories de Raleight et de Mie n’avaient qu’un effet négligeable sur la température d’une colonne d’air. Ses écrits laissent plutôt penser qu’il était payé par Saint-Gobain pour influencer la réglementation thermique 1774 et favoriser le triple-vitrage. Je cite :

C’est un fait connu, et sans doute depuis longtemps, qu’une chambre, un carrosse, une couche, sont plus fortement réchauffé par le Soleil, lorsque les rayons passent au travers de verres ou de châssis fermés, que quand ces mêmes rayons entrent dans les mêmes lieux ouverts et dénués de vitrages. On sait même que la chaleur est plus grande dans les chambres dont les fenêtres ont une double châssis.

Vous êtes libres de trouver toutes les raisons physiques possibles qui font que cette expérience ne peut pas fonctionner dans le sens ou elle est instrumentalisée.

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151.  Bernnard | 21/09/2017 @ 10:53 Répondre à ce commentaire

Christial (#148),
Le verre n’est absolument pas bon conducteur de la chaleur.
Je peux vous le garantir. Dans ma formation de chimiste, j’ai eu 4 heures de cours de travail du verre par semaine sur une année. Cela me plaisait de travailler le verre incandescent. On tourne les baguettes de verre dans la flamme sans utiliser de gants. A 15 cm de la flamme, on ne se brûlait pas.
Pour faire des ampoules, on pouvait souffler dans une canne de verre creuse de 50 cm dont une extrémité était bouchée et en fusion pâteuse, sans utiliser d’embout et on ne se brûlait pas les lèvres.

152.  phi | 21/09/2017 @ 11:19 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#150),

il n’y a pas d’ »effet de serre » au sens carbo-crédule dans une serre, qu’elle soit en verre ou en plastique.

Qualitativement, on comprend bien le rôle des GES dans l’atmosphère et on sait qu’on leur doit les températures clémentes de surface. On connaît aussi l’effet radiatif du verre dans les serres. C’est le passage au quantitatif qui pose un vrai problème. Toutes les tentatives de calcul à partir des lois de la physique échouent et les expériences sur modèles ne donnent pas de résultats. Ce qui coince constamment, c’est la prise en compte de la convection. C’est pour cette raison que la théorie quantitative en est réduite à poser une hypothèse que l’on sait être invalide et qui s’exprime par un superbe enfoncement des lois de la thermodynamque : Le gradient thermique est indépendant des échanges radiatifs.

Bernnard (#151),

Le verre n’est absolument pas bon conducteur de la chaleur.

En effet, environ 6 fois moins bon que la halite par exemple.

153.  Ecophob | 21/09/2017 @ 12:56 Répondre à ce commentaire

phi (#152),

Qualitativement, on comprend bien le rôle des GES dans l’atmosphère et on sait qu’on leur doit les températures clémentes de surface. On connaît aussi l’effet radiatif du verre dans les serres. C’est le passage au quantitatif qui pose un vrai problème.

Complètement d’accord avec vous. Les lois du rayonnement sont vérifiées en relatif comme le montre le graphique posté par Tshi précédemment, mais dans l’absolu il n’y a pas de quantification.
Et oui, le verre a un mauvais coef de conduction.

154.  tsih | 21/09/2017 @ 18:13 Répondre à ce commentaire

Le lien entre gradient thermique et flux de chaleur est juste aussi solide que celui qui relie force et masse dans un champ gravitaire.

Ceci est grossièrement faux.

Seule la conduction thermique ordinaire lie flux de chaleur et gradient thermique par une loi dite de Fourier, le flux est proportionnel au gradient de température et la constante de proportionnalité s’appelle la conductivité thermique. C’est l’analogue de la loi d’Ohm qui lie courant électrique et gradient de potentiel dans un conducteur avec sa conductivité comme constante de proportionnalité. Or ceci transporte définitivement peanuts à l’échelle de l’atmosphère, l’air est un excellent isolant thermique.
Loi de Fourier qui en passant a découvert l’effet de serre qui donne des boutons aux benêts sceptiques et qui n’a même pas jugé utile de leur demander leur avis pour le faire. Le vilain.

En dehors de ça et particulièrement pour la convection, chaleur latente et rayonnement, l’essentiel du transport de chaleur dans l’atmosphère on est dans le domaine non linéaire, loin et non proche de l’équilibre thermodynamique où l’on change de monde et de degré de complexité. Et là il n’y a définitivement aucune relation linéaire de ce type qui s’impose et qui lierait flux de chaleur et gradient de température. AUCUNE. Il n’y a d’ailleurs même pas de relation locale du tout entre gradient et flux.

Par exemple dans le problème de Bénard, qui est celui de la convection, le régime de convection (fluide au repos, rouleaux périodiques, multipériodiques ou turbulence chaotique) qui s’établit spontanément et donc le flux de chaleur n’est pas lié au gradient de température mais à la géométrie même du système et au nombre de Rayleigh qui en dehors de constantes caractéristiques du fluide est proportionnel au delta T (imposé) entre plaque du bas et plaque du haut et L ^ 3 où L est la dimension du système. Même pas l’ombre d’un gradient moyen delta T / L dans tout ça…

155.  phi | 21/09/2017 @ 18:37 Répondre à ce commentaire

tsih (#154),
La solidité de ce lien n’a rien à faire avec la linéarité et le second principe, qui en est le ciment, est encore mieux établi que les lois de la mécanique.

156.  JC | 21/09/2017 @ 19:03 Répondre à ce commentaire

http://i68.tinypic.com/i4qtcz.png

Bon je résume, j’ai rajouté dans mon image, comme Curieux le disait, les IR entrant pour la plaque de halite :
(Curieux : D’autre part vous oubliez les IR entrant, en fait la t° dans la boite avec halite est légèrement plus chaude).

Mais Michel LN35 pense que ces IR entrant ne chauffe pas :
… mais je pense qu’en vertu du principe de Pauli et du 2e de la thermodynamique les IR entrant ne peuvent « chauffer » l’intérieur qui est déjà plus « chaud » que l’énergie qu’ils transportent.Mais, Curieux, votre interprétation générale est la bonne, il n’y a pas d’ »effet de serre » au sens carbo-crédule dans une serre, qu’elle soit en verre ou en plastique.

Christial semble d’accord pour attribuer l’égalité de T° au fait que les IR chauffe très très peu. (Christial : Le blocage du rayonnement par le verre doit jouer au mieux sur des pouillèmes de °C.).

Je n’ai pas compris ce que disait phi en parlant de halite qui ne se refroidit pas radiativement :
Phi : On peut supposer que la halite ne se refroidissant pas radiativement soit plus chaude que le verre et donc que la convection à l’intérieur de la boîte avec halite soit moins performante. Cela pourrait expliquer la faible différence des températures entre les deux cas.
Si Phi peut expliquer sa pensée…

Finalement l’interprétation de l’expérience de Wood n’est pas encore très claire : faut-il laisser ces IR dans le schéma et les considérer comme très faible ou bien faut-il tout simplement les retirer (alors qu’ils existent quand même) ?

Sinon, je n’ai rien compris au débat pour savoir si le gradient thermique est indépendant ou non des échanges radiatifs (??????????).

157.  JC | 21/09/2017 @ 19:04 Répondre à ce commentaire

Zut je me suis planté en mettant l’image, la voici :

158.  tsih | 21/09/2017 @ 19:12 Répondre à ce commentaire

phi (#155),

Il n’y a d’ailleurs même pas de relation locale du tout entre gradient et flux.

Pas de lien donc en général ni linéaire ni autre . Point.

Le second principe lui est vrai partout, n’implique en rien un tel lien et n’a donc strictement rien à voir avec l’existence ou non d’un tel lien.

159.  tsih | 21/09/2017 @ 19:38 Répondre à ce commentaire

tsih (#158),

J’ajoute que le second principe dit que le chaleur doit toujours s’écouler des régions chaudes vers les régions froides mais il ne dit rien, absolument rien justement, sur la vitesse à laquelle ceci se fait ou doit se faire spontanément. Rien sur les flux donc qui ne sont pas simplement une fonction du gradient de température, sauf le cas particulier où on est proche de l’équilibre thermodynamique comme la conduction thermique ordinaire.

160.  phi | 21/09/2017 @ 19:56 Répondre à ce commentaire

tsih (#158),

Il n’y a d’ailleurs même pas de relation locale du tout entre gradient et flux.
Pas de lien donc en général ni linéaire ni autre . Point.

Génial !

Comme JC ne semble pas comprendre non plus, je vais tenter de voir ça d’un peu plus près.

Rappel, Dufresne : Le gradient thermique est indépendant des échanges radiatifs.

Un gradient thermique est une différence de tempèrature dans un milieu donné par unité de longueur. On peut très bien ramené le problème à une différence de température entre deux corps et paraphraser Dufersne :

La différence de température entre deux corps est indépendante de leurs échanges radiatifs.

Donc vous avez un flux IR entre un corps chaud et un corps froid sans que cela ait le moindre effet sur leur différence de température.

Aussi génial !

Génial, parce que cela viole allègrement tous les principes de la thermodynamique et notamment la conservation de l’énergie.

161.  phi | 21/09/2017 @ 20:16 Répondre à ce commentaire

JC (#156),
Toute surface chaude dans l’atmosphère se refroidit à la fois par convection et par IR, le rapport des deux flux est variable mais dans des conditions standards, on peut ne pas être très loin de 50/50. La halite a été choisie parce qu’elle n’absorbe que peu les IR. Elle n’en n’émet donc également que peu. A la différence des matériaux habituels, la halite n’a donc pratiquement que la convection pour se refroidir. Pour évacuer une même quantité de chaleur, elle doit être plus chaude. Si elle est plus chaude, la convection dans la boîte sera plus faible et la température aura tendance à augmenter.

Dans le cas de Wood, on a donc deux effets contradictoires de la halite par rapport au verre, elle augmente le refroidissement radiatif du fond de la boîte d’une part mais elle diminue aussi le refroidissement par convection à l’intérieur de la même boîte.

Vu toutes les imperfections et autres paramètres en jeu, il n’y a rien d’étonnant à ce que les différences de températures ne soient pas significatives.

Un conseil à propos de votre schéma : n’essayez pas de représenter l’irradiance (vos flèches rouges) et tenez vous-en aux flux thermiques sinon vous n’allez rien comprendre.

162.  Yannix | 22/09/2017 @ 0:18 Répondre à ce commentaire

JC (#156),
J L Dufresne a lui aussi sa petite boite miraculeuse : https://www.youtube.com/watch?v=trx-OQRl3ek
Mais pour les explications, il ne s’est pas foulé. En tout cas, avec la vitre en verre, c’est 30,3°C, et avec la vitre en plexiglas (qui laisse passer les IR), c’est 29,1°C. Différence: 1,2°C ! La coïncidence est troublante smile

A+

163.  Yannix | 22/09/2017 @ 1:09 Répondre à ce commentaire

phi (#160),

De toutes façons, ce que je comprends de ce qu’écrit Dufresne dans son papier, c’est qu’il « modélise » à la grosse louche une colonne d’air d’atmosphère moyenne avec une irradiance solaire moyenne, un albédo moyen, une température au sol moyenne, un gradient de température standard à -6°C/km, une émission IR à une température moyenne de 255°K et le tout à l’équilibre. Le résultat ne peut donc être que… moyen ! Mais bon, c’est pour le but de sa « démonstration » et c’est assumé de sa part.

D’ailleurs, moi, ce qui me choque, ce n’est pas le passage que vous citez, c’est à la page 8:

« Indiquons ici une rétroaction positive importante: la température augmentant, la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère augmente aussi, ce qui induit une augmentation corrélative de l’effet de serre. ».

Ah ben oui, mais alors le gradient de température ne sera plus de -6°C/km, mais par exemple humide saturé à -5°C/km et du coup ça risque bien de refroidir en bas malgré que ça réchauffe en haut ! smile

Bref, si l’on vaut calculer quoique ce soit de sérieux au pouième de degré requis, il faut en passer par un GCM atmosphérique 3D et ne plus moyenner partout (en croisant les doigts, bien sûr, pour que le paramétrage soit le bon). Tout simplement, dans la réalité, rien est à l’équilibre, jamais et nul part. A coté de cela, négliger les échanges de chaleurs radiatifs dans la troposphère en plein milieu de convections (verticales et latitudinales), pour se permettre d’utiliser un profil de température, bien rectiligne, afin d’assoir sa « démonstration » de décalage vers le haut de la fenêtre d’émission moyenne des IR qui impliquerait donc un réchauffement au niveau du sol, c’est vraiment de la petite bière !

164.  lemiere jacques | 22/09/2017 @ 7:48 Répondre à ce commentaire

phi (#160), ça viole aussi le premier principe?
pourriez vous nous faire un schéma.détaillées flux d’énergie, les chaleurs échangées….pour les c

165.  amike | 22/09/2017 @ 8:02 Répondre à ce commentaire

Yannix (#163),

Page 8 : « Indiquons ici une rétroaction positive importante: la température augmentant, la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère augmente aussi, ce qui induit une augmentation corrélative de l’effet de serre. ».

Voici un essai qui critique très fortement cette affirmation : 2014 – Dr William Gray
Au contraire, cet échauffement « assèche » la partie haute de la troposphère, augmentant la capacité d’échappement des IR par les grands cumulo nimbus…

166.  phi | 22/09/2017 @ 8:41 Répondre à ce commentaire

lemiere jacques (#164),
D’où vient et que devient l’énergie transférée si la différence de température entre les deux corps ne change ?

167.  tsih | 22/09/2017 @ 10:40 Répondre à ce commentaire

phi (#160),

Génial, parce que cela viole allègrement tous les principes de la thermodynamique et notamment la conservation de l’énergie.

Ben voyons.

On peut très bien ramené le problème à une différence de température entre deux corps et paraphraser Dufersne :

Ben non, « on » ne peut pas.
Une différence de température peut correspondre à une infinité de profils de température et donc de gradients, donc pas de relation possible, comme dit, répété et rabâché…
Re bullshit donc et du très lourd.

Après comme je vous l’ai déjà dit:

tous ceux qui connaissent le sujet comprennent bien ce que Dufresne, qui n’est pas tombé de la dernière pluie, lui, veut précisément dire par là.
Les autres lui font dire ce qu’ils veulent et ça à la rigueur, ça m’eut consterné, comme disait Fernand Raynaud, mais ça ne me consterne plus.

Une chose encore, par curiosité: Et si vous nous montriez enfin un peu quelle serait explicitement la mystérieuse relation mathématique qui lierait, selon vous, le gradient de température et le flux de chaleur dans un problème de convection quelconque? Par exemple. Et si vous préférez le cas de la chaleur latente ou du rayonnement, pas de problème on serait tout aussi curieux.

Enfin, pour la route, n’oubliez pas de méditer ça:

J’ajoute que le second principe dit que le chaleur doit toujours s’écouler des régions chaudes vers les régions froides mais il ne dit rien, absolument rien justement, sur la vitesse à laquelle ceci se fait ou doit se faire spontanément. Rien sur les flux donc qui ne sont pas simplement une fonction du gradient de température, sauf le cas particulier où on est proche de l’équilibre thermodynamique comme la conduction thermique ordinaire.

168.  Christial | 22/09/2017 @ 11:29 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#151),

Le verre n’est absolument pas bon conducteur de la chaleur.

Dont acte, j’aurais dû écrire que le verre dans une faible épaisseur est un mauvais isolant. Ceux qui ont encore des simples vitrages aux fenêtres pourront confirmer.
Même mauvais conducteur, l’important est que le flux de chaleur s’échappe par le haut et non les côtés pour modéliser une paroi isolante multicouche chauffée par le dessous et les côtés.

169.  Christial | 22/09/2017 @ 11:38 Répondre à ce commentaire

JC (#156),
Tiré de pensée-unique :
« Robert W. Wood eut alors une idée lumineuse : Puisque le verre à vitre est censé jouer un rôle crucial en bloquant les infra-rouges dans cette expérience, il suffit de remplacer cette fenêtre par une vitre en matériau parfaitement transparent à ces rayons. Du temps de R. Wood, un matériau appelé « halite » était bien connu pour être transparent aux infra rouges comme d’ailleurs aux ultraviolets. Ayant substitué la fenêtre en verre ordinaire par une fenêtre en halite (qui n’est rien d’autre que du NaCl, (dessin de droite)) R. Wood observa que la température dans la boite s’élevait, à très peu près, de la même quantité qu’elle le faisait avec le verre à vitre opaque aux infra rouges.  »

San compter, comme je viens de l’apprendre, que la halite est 6 fois plus conductrices que le verre, il faudrait donc corriger la température intérieure de cet effet.
En supposant, par ailleurs, que le vitrage soit parfaitement étanché dans les deux cas puisqu’on cherche la précision du « très peu près »

170.  phi | 22/09/2017 @ 11:56 Répondre à ce commentaire

tsih (#167),

Le point essentiel est que le gradient thermique est indépendant des échanges radiatifs.

Indépendant, il est question d’indépendance et de rien d’autre. Vous êtes complètement à côté de la plaque.

Et expliquez donc le gradient dans les inversions des hautes pressions hivernales sans le recours aux échanges radiatifs !

Expliquez la simple existence d’un gradient quelconque dans l’atmosphère sans recours aux échanges radiatifs.

171.  Nicias | 22/09/2017 @ 12:08 Répondre à ce commentaire

Christial (#169),

En lisant Wood, je n’ai jamais réussi à savoir quelle boite était la plus chaude. Si cela se trouve c’est la boite avec le verre traditionnel qui est la plus froide dans son expérience !

172.  Christial | 22/09/2017 @ 12:41 Répondre à ce commentaire

Nicias (#171),
Faudrait demander à Jouzel si le GIEC peut investir dans 2 boites isolées + 1 plaque de verre + 1 plaque de halite. Supposons que le « très peu » soit dans l’autre sens, patatras ! La planète serait donc condamner à refroidir, j’en tremble d’effroi.

173.  Bernnard | 22/09/2017 @ 12:44 Répondre à ce commentaire

Je pense qu’actuellement, on aurait utilisé une vitrocéramique transparente.
Il me semble que les IR ne sont pas retenus par ce matériau et que la conductivité thermique est proche de celle du verre amorphe.
À vérifier.

174.  tsih | 22/09/2017 @ 12:50 Répondre à ce commentaire

phi (#170),

tous ceux qui connaissent le sujet comprennent bien ce que Dufresne, qui n’est pas tombé de la dernière pluie, lui, veut précisément dire par là.
Les autres lui font dire ce qu’ils veulent et ça à la rigueur, ça m’eut consterné, comme disait Fernand Raynaud, mais ça ne me consterne plus.

Vous pouvez inventer toutes les conneries et les straw-men que vous voulez et les attribuer à Dufresne. Vous ne trouverez des benêts vous prêtant éventuellement une oreille complaisante que chez ceux qui n’entravent pouic.

Accessoirement on attend toujours la réponse à la question.

175.  phi | 22/09/2017 @ 13:03 Répondre à ce commentaire

Christial (#169),

R. Wood observa que la température dans la boite s’élevait, à très peu près, de la même quantité qu’elle le faisait avec le verre à vitre opaque aux infra rouges.

Ce n’est pas que les IR ne jouent pas de rôle, juste qu’ils refroidissent la face supérieure du verre dans le premier cas et le fond de la boîte dans le second. Si la résistance au transfert par conduction/convection du fond des boîtes à la face supérieure des plaques est faible, ces faces auront des températures proches de celles des fonds et donc, les IR refroidiront les boîtes presque autant dans les deux cas.

176.  phi | 22/09/2017 @ 13:05 Répondre à ce commentaire

tsih (#174),
Quel est le message crypté de l’initié Dufresne ?

Et les inversions ?

177.  Curieux | 22/09/2017 @ 13:13 Répondre à ce commentaire

Nicias (#171),
Je l’ai lu de la main de Wood : « When exposed to sunlight the temperature rose gradually to 65 oC., the enclosure covered with the salt plate keeping a little ahead of the other, owing to the fact that it transmitted the longer waves from the sun, which were stopped by the glass« 

178.  lemiere jacques | 22/09/2017 @ 19:10 Répondre à ce commentaire

tsih (#174), et ben vous pourrez attendre longtemps…vous allez aborder de nombreux sujets….
Le plus rigolo c’est qu’on commence à entendre des gens qui pense que les modèles surestiment le réchauffement, mais j’ai bien peut que ce ne soit qu’une posture tant les annonces d’apocalypse sont inefficaces,. d’ailleurs , avec le temps on est a peu près certains que les modèles vont diverger des observations et m^me si il faudra se farcir la nouvelle logique qui veut que si les modèles sous estiment le réchauffement ce sont malgré tout de braves petits soldats, le scepticisme sur les certitudes de certains est un pari gagnant..

179.  tsih | 22/09/2017 @ 19:39 Répondre à ce commentaire

phi (#176),

J’ai déjà dit ce qu’il en est à de nombreuses reprises et ad nauseam ici. J’ai expliqué en particulier comment le gradient thermique est bien évidemment le résultat du jeu des échanges thermiques combinés du rayonnement et de la convection + chaleur latente.
Je n’aurais certainement pas dit les choses comme Dufresne, pris hors contexte c’est sujet à trop d’interprétations fantaisistes, tant par pure bêtise et ignorance par un Astrolabe ou d’autres petits Roberts (ridicule théorie du gradient de type « gravito-thermal » qui existerait indépendamment de tout effet de serre) que par perfidie et ignorance ( soi-disant gradient thermique fixe « postulé » dans les calculs et qui violerait sauvagement la petite thermodynamique ) par un certain phi…

Ce que Dufresne rappelle simplement par cette phrase c’est que le gradient thermique qui s’établit effectivement dans une atmosphère comme la nôtre n’est pas déterminé par les échanges radiatifs et en est indépendant en ce sens qu’il ne change* pas lorsqu’on modifie les échanges radiatifs en doublant ou triplant le taux de CO2 par exemple. Cela ne veut pas du tout dire qu’il existerait indépendamment de tout effet de serre !!!! Mais une fois qu’une atmosphère contient assez de GES pour rendre l’atmosphère en question en équilibre radiatif seul instable vis a vis de la convection et déclencher systématiquement celle-ci c’est définitivement le cas. D’ailleurs tout ceci n’est plus maintenant qu’un bête fait d’observation depuis que les sondes envoyées sur les diverses planètes comme Vénus, Mars, Jupiter montrent bien que le gradient thermique observé dans la basse atmosphère (convective) est toujours essentiellement celui d’une adiabatique telle qu’on peut la calculer juste avec la valeur de la pesanteur locale g, de la chaleur spécifique Cp et éventuellement de l’humidité h. Et ce malgré les variations considérables de GES, d’amplitude de l’effet de serre et de composition atmosphérique entre les différentes planètes. Voir ce cours et notamment table 3-2 page 63 de ce cours,

Et quand Dufresne a dit ça c’est suite à la présentation du modèle radiatif seul et de sa comparaison avec les observations. Cela colle bien au dessus mais pas dans la troposphère où le gradient est trop élevé, la température trop élevée au sol, l’effet de serre trop grand. Clairement il faut prendre en compte la convection et la chaleur latente et ces phénomènes se déclenchent seulement parce que la troposphère en équilibre radiatif seul est instable dès qu’il y a un minimum de GES. La prise en compte de la convection modifie bien tant le profil thermique que la température au sol et comme il faut diminue bien le delta T entre sol et T émission de la planète et tempère donc sérieusement l’effet de serre. Et tout ça est parfaitement conforme à tous les principes thermodynamiques.

Enfin personne ne postule de gradient « adiabatique » fixe. Dans les calculs on simule la convection en effectuant un transfert d’humidité et de chaleur entre couches chaque fois que le gradient dépasse le seuil de son déclenchement, exactement comme ce qui se passe dans l’atmosphère réelle. Il résulte de ces transferts de chaleur convectifs combinés aux transferts de chaleur radiatifs un système qui converge vers un équilibre dit radiatif-convectif avec émergence d’un gradient proche de l’adiabatique.

*en première approximation, en fait il change mais seulement très très marginalement via la modification de l’humidité relative (lapse rate feedback)

180.  tsih | 22/09/2017 @ 19:47 Répondre à ce commentaire

lemiere jacques (#178),

et ben vous pourrez attendre longtemps…

Je sais bien.
En tout cas je me serai donné la peine de donner les explications nécessaires mais personne ne peut forcer à boire un âne qui n’a pas soif.

Le plus rigolo c’est qu’on commence à entendre des gens qui pense que les modèles surestiment le réchauffement, mais j’ai bien peut que ce ne soit qu’une posture tant les annonces d’apocalypse sont inefficaces,

Oui, en effet. Il y a d’ailleurs un article chez Spencer sur ça et j’ai laissé un commentaire allant aussi dans ce sens

181.  phi | 22/09/2017 @ 20:36 Répondre à ce commentaire

tsih (#179),

Ah, eh, ben voilà le message. Sauf que cela a été été discuté sur skyfall bien avant que vous y débarquiez.

Ce que Dufresne rappelle simplement par cette phrase c’est que le gradient thermique qui s’établit effectivement dans une atmosphère comme la nôtre n’est pas déterminé par les échanges radiatifs et en est indépendant en ce sens qu’il ne change* pas lorsqu’on modifie les échanges radiatifs en doublant ou triplant le taux de CO2 par exemple.

Magnifique, j’aime énormément le rappelle. Rappelle quoi au fait ? Vous pourriez peut-être le préciser.

Cela ne veut pas du tout dire qu’il existerait indépendamment de tout effet de serre !!!!

C’est pourtant très exactement ce qu’implique le postulat.

D’ailleurs tout ceci n’est plus maintenant qu’un bête fait d’observation…

Bah non. Bien entendu jamais une ineptie de cette sorte n’a été observée. Un rappel (un vrai) : les inversions de températures qui continuent à exister.

Enfin personne ne postule de gradient « adiabatique » fixe.

Faux. C’est hors sujet mais il est bel et bien postulé pour forger la notion de forçage radiatif.

182.  Yannix | 22/09/2017 @ 21:36 Répondre à ce commentaire

amike (#165),

Merci pour ce lien que malheureusement (par manque de temps) je ne lis qu’en diagonale. Désolé.
Néamoins, je peux lire dans votre lien :
« Illustration of how the large grids of the GCM models cannot resolve the individual convective cloud elements and all the local up-and-down vertical motion between the grid units. This sub-grid scale convection can result in enhanced IR loss to space and lesser amounts of warming than the coarser GCMs would allow for. »

Ce n’est pas une surprise…

Selon Dufresne him-self (dans : http://www.idris.fr/media/data.....l-2015.pdf) la résolution actuelle des GCM est de 100km horizontalement. Pour rendre compte de la « convection profonde » (voir le dessin en bas à droite de la page 3), il faudrait passer d’une résolution de 100km à 100m, soit 1 million de fois plus de mailles (et donc multiplier d’autant le temps de calcul). Inutile de vous dire que Dufresne avoue dans cette même lettre que ça va prendre plusieurs dizaines d’années (20 ans selon la loi de Moore) pour que la puissance de calcul informatique soit disponible. Ce en quoi, sachant que la loi de Moore n’est plus respectée depuis déjà 2015-2016, il se trompe déjà : A moins que cet « ordinateur quantique » soit rapidement disponible sur le marché, les GCM n’ont aucune chance de pouvoir résoudre ces problèmes de « convection profonde » avant que ce fameux « réchauffement climatique » n’est déjà submergé/carbonisé les « grosses babasses » climatisées de l’IPSL/LMD.

Mais bon, c’est pas grave, on continue : Si les GCM ont déjà déjà fait un « téraFLOPS » en prédisant un réchauffement bien supérieur à la réalité (d’où le « hiatus » dans le chapitre 9 WG1 de l’AR5), on peut s’attendre à un résultat « éxaFLOPique » avec l’AR10 vers 2040. L’important c’est de bien baisser la tête (dans le guidon) pour avoir l’air d’un coureur ! smile

183.  phi | 22/09/2017 @ 21:42 Répondre à ce commentaire

Bon, ça devient un peu technique mais je reprends ce point de Tsih :

Dans les calculs on simule la convection en effectuant un transfert d’humidité et de chaleur entre couches chaque fois que le gradient dépasse le seuil de son déclenchement, exactement comme ce qui se passe dans l’atmosphère réelle.

Voilà qui laisserait vaguement penser qu’il y a de la vraie physique dans l’algorithme. Las, on ne fait pas des postulats idiots pour ensuite modéliser correctement la nature sur la base des lois connues. Le seuil est empirique. Et donc, le gradient résultant l’est aussi. Pourquoi l’algorithme n’utilise t-il pas le gradient adiabatique pour la coupure ? On aurait alors un vrai modèle physique.

En fait, le processus est illusoire et ne fonctionne pas du tout exactement comme ce qui se passe dans l’atmosphère réelle. Les mailles sont beaucoup trop larges pour modéliser la convection et l’utilisation d’une coupure au gradient adiabatique donnerait des résultats complètement faux. C’est pourquoi on en est réduit à utiliser le gradient observé, et à postuler qu’il est indépendant des échanges radiatifs. Il n’y a bien évidemment pas de validation de cette astuce. Ce qui est grotesque dans cette démarche, c’est que les modèles climatiques sont précisément sensés prévoir l’évolution des températures en fonction de la modification des échanges radiatifs.

184.  Nicias | 22/09/2017 @ 22:19 Répondre à ce commentaire

Yannix (#182),

Dufresne avoue dans cette même lettre que ça va prendre plusieurs dizaines d’années (20 ans selon la loi de Moore) pour que la puissance de calcul informatique soit disponible.

Et en terme d’énergie nécessaire pour le supercalculateur, ça donne quoi ? C’est bien que la science du climat progresse, mais ce ne doit pas se faire aux dépend de la transition énergétique.

185.  Yannix | 22/09/2017 @ 22:37 Répondre à ce commentaire

Nicias (#171),

Encore une fois, l’expérience suivante (https://www.youtube.com/watch?v=trx-OQRl3ek), tend à prouver qu’en bloquant un par un les différents modes d’échange de chaleur, la boîte la plus isolée thermiquement est plus chaude que les autres…

Reste à savoir si ça a un rapport quelconque avec l’augmentation du taux de CO2 atmosphérique et ses conséquences supposées !

Cldt.

186.  Yannix | 22/09/2017 @ 22:55 Répondre à ce commentaire

Nicias (#184),

Mouarf, si vous saviez! Il y a un an, j’ai eu droit à une formation « Green-IT » (payé par l’Etat) de 2 jours. Ce serait bien trop long à raconter… Désolé smile

Cldt.

187.  Nicias | 22/09/2017 @ 23:11 Répondre à ce commentaire

Yannix (#186),

J’ai fait une formation en informatique pendant plusieurs mois. Sur la plaquette publicitaire on devait avoir un module sur les économies d’énergie. J’ai séché (rarement) des cours donc c’est possible que ce soit vrai (j’en doute, j’ai soigneusement planifié mes absences, la formation était loin).

Dans une salle de cours informatique vous finissez invariablement par ouvrir ces satanées vitres qui bloquent le rayonnement pour ne pas avoir trop chaud.

188.  Yannix | 22/09/2017 @ 23:32 Répondre à ce commentaire

Nicias (#187),

Sisi, je vous assure, le « Green-IT » fait parti du cursus que j’ai suivi. Contrairement à vous, je n’ai pas séché : La prof était sympa et on a bien rigolé quand il a fallu parler d’alimenter en électricité des datacenters. Le summum a été atteint lorsqu’un stagiaire a osé parler des « toilettes sèches de l’informatique » : )

Mais bon, on digresse gravement là : Si vous voulez, on discute par email ?

Cldt.

189.  Nicias | 22/09/2017 @ 23:53 Répondre à ce commentaire

Yannix (#188),

toilettes sèches de l’informatique

You made my day. !

J’ai été absent (un tout petit peu). Mais je peux vous assurer que les présents n’ont pas plus eut « la chance » (contrairement à vous) d’assister à un module d’économie d’énergies que moi.

Pour les courriels, notre digression ne me traumatise pas trop ni ne contrevient à la politique de Skyfall. Et puisqu’on a fait mon outing, si vous voulez mon adresse email écrivez à skyfall ou demandez à Huet.

190.  Yannix | 23/09/2017 @ 1:21 Répondre à ce commentaire

Nicias (#189),

Ok, je comprends. C’est vraiment moche de se faire « outer » sans son avis :/

A+ et bon courage.

191.  lemiere jacques | 23/09/2017 @ 8:53 Répondre à ce commentaire

phi (#183),
Il me semble que le point d’achoppement est que beaucoup disent que la notion de back radiation est contraire au second principe de la thermodynamique.
ça voudrait dire quoi que l’atmosphère ne rayonne pas? que le second principe serait faux?

Certainement pas à mon opinion que n’importe quel calcul n’incluant pas une modélisation ultra réaliste de l’atmosphère puisse être jugé inacceptable.
N’oubliez pas qu’on demande à des grosses têtes de répondre à la question que va t il se passer si on continue à brûler des fossiles ( des fossiles de mammouths?)?
Et on doit bien essayer de prendre en compte le fait que le CO2 absorbe dans les ir.
Par pitié ne me répondez pas sur autre chose, ce que vous a dit tsih, ce que vous avez lu, compris, ailleurs…
Pourquoi la radiation thermique de l’atmosphère est contraire au second principe de la thermodynamique.?
(Bon sans revenir aux premiers calculs statistiques sur les gaz faits à l’école , les quels n’incluant pas les radiations auraient du vous paraître aussi tout autant irréalistes)
C’est un des problème du site qui se présente assez neutre et sceptique et scientifique , ce genre de propos pose problème, il n’est pas normal que seul tsih réagisse là dessus sauf à ce qu’on soit dans la rhétorique et le but soit de convaincre et qu’en gros ce qui se passe est qu’on ne critique pas une personne parce qu’on attend qu’il soit clément en retour.

Pour ce que ça vaut le jour où le site a rendu hommage à leroux , je me suis retiré de l’association associée . Les explications physiques de leroux ne valent rien. A t il mis le doigts sur une meilleure description de la circulation , peut être bien , je m’en fiche et ne m’en parlez pas pas par pitié!!!. « anticyclone mobile » polaire ou non..c’est peut être le langage quotidien du présentateur météorologue, ça parle, voire c’est utile, mais du point de vue physique c’est difficilement acceptable ..

si on ajoute parfois des propos diffamatoires qui passent…

Je critique d »abord parce que j’aime le site et que j’y trouve des gens avec lesquels je partage de nombreux points de vue de simple bon sens sur beaucoup de sujets …pour ce que mon avis vaut…mais si vous voulez conserver les intervenants physiciens et surtout les convaincre qu’en matière de rca, qui ne dit mot consent..vous allez avoir des problèmes.

192.  Bernnard | 23/09/2017 @ 9:36 Répondre à ce commentaire

Avant la mécanique quantique et la « découverte » que certaines molécules (en réalité, c’est une grande majorité) peuvent absorber et réémettre du rayonnement énergétique la thermodynamique existait et avec ses constantes elle pouvait expliquer la plus grande partie des transferts de chaleur et d’énergie dans des phénomènes physiques et aussi atmosphériques.
Ces considérations corpusculaires devraient conforter les lois de la thermodynamique et non pas les remettre en cause.
C’est ce que la physique statistique a pour but.

C’est affligeant de constater parce qu’on a un nouvel outil théorique qui permet de travailler au niveau des échanges d’énergie des orbitales atomiques, alors on l’utilise presque exclusivement pour modéliser et prévoir des phénomènes macroscopiques.
Que cet outil affine et précise la thermo oui, mais pas d’arriver à l’invalider. Après tout, si les moteurs thermiques fonctionnent, c’est que la thermodynamique fonctionne.

193.  tsih | 23/09/2017 @ 10:16 Répondre à ce commentaire

Yannix (#182),

Inutile de vous dire que Dufresne avoue dans cette même lettre que ça va prendre plusieurs dizaines d’années (20 ans selon la loi de Moore) pour que la puissance de calcul informatique soit disponible.

C’est d’une bêtise et d’une ignorance consternantes

D’abord il n’est même pas vrai qu’une résolution de 100 m permettrait de simuler vraiment la convection à partir des premiers principes.
Ensuite on n’a pas du tout du tout du tout besoin de le faire pour valider le concept d’effet de serre et calculer sa valeur hors rétroactions avec une très bonne précision. On le faisait déjà il y a 80 ans (j’avais donné le papier) sans demander l’avis des « savants » improvisés de skyfall.

Ceci est même tellement débile que si c’était vrai on n’aurait jamais pu développer les avions modernes où en aérodynamique on utilise sans cesse des approximations similaires ou en astrophysique par exemple.

Je le répète une dernière fois il n’y a strictement rien à reprocher à ce qui se fait à ce niveau là et l’universalité et l’ubiquité de l’effet de serre sont validées par tout ce qu’on observe notamment avec les sondes spatiales sur d’autres planètes du système solaire.

Bref vous ne faites que perdre votre temps et ridiculiser ce site..

Là où il y a difficulté et incertitude c’est dans la prise en compte des rétroactions

194.  tsih | 23/09/2017 @ 10:34 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#192),

Que cet outil affine et précise la thermo oui, mais pas d’arriver à l’invalider.

Eh bien montrez-nous donc un peu où cet « outil » invaliderait en quoi que ce soit la thermodynamique dans ce que font les climatologues.
Je serais très curieux de le savoir.

Jusqu’à présent je ne vois que du « hand waving » complètement et définitivement creux.

195.  Bernnard | 23/09/2017 @ 10:45 Répondre à ce commentaire

tsih (#194),
Ce n’est pas mon propos ! Je réagissais à

… que le second principe serait faux?

.
Sans plus !

196.  Yannix | 23/09/2017 @ 11:10 Répondre à ce commentaire

tsih (#193),

Pour rappel : http://www.idris.fr/media/data.....l-2015.pdf

D’abord il n’est même pas vrai qu’une résolution de 100 m permettrait de simuler vraiment la convection à partir des premiers principes.

En effet, le maillage est à construire en fonction de ce que l’on veut simuler. Quelle résolution proposez vous ?

Ensuite on n’a pas du tout du tout du tout besoin de le faire pour valider le concept d’effet de serre et calculer sa valeur hors rétroactions avec une très bonne précision. On le faisait déjà il y a 80 ans (j’avais donné le papier) sans demander l’avis des « savants » improvisés de skyfall.

Redonnez nous donc ce papier qu’on ne meurent pas idiots…

Ceci est même tellement débile que si c’était vrai on n’aurait jamais pu développer les avions modernes où en aérodynamique on utilise sans cesse des approximations similaires ou en astrophysique par exemple.

Vous oubliez une chose essentielle mon cher tsih : Les modèles numériques qui permettent de calculer les ailes d’avions ont étés validés en soufflerie, en vraie grandeur, par l’expérience, et pas qu’une seule fois ! Ça fait une légère différence me semble t’il, non ?

Je le répète une dernière fois il n’y a strictement rien à reprocher à ce qui se fait à ce niveau là et l’universalité et l’ubiquité de l’effet de serre sont validées par tout ce qu’on observe notamment avec les sondes spatiales sur d’autres planètes du système solaire.

En quoi l’augmentation du taux de CO2 va y changer quelque chose ?

Là où il y a difficulté et incertitude c’est dans la prise en compte des rétroactions

Ah, les « rétroactions », c’est tout un programme ! Vous êtes au courant que les gugus de l’IPSL/LMD vont même jusqu’à modéliser la végétation pour rendre mieux compte du bigniou planétaire ?

197.  Bernnard | 23/09/2017 @ 12:03 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#195),
Je précise un peu ma réponse ci-dessus.
Loin de moi l’idée que les « bons » climatologues ne soient pas conscients de la thermodynamique et qu’ils invalident les lois de cette discipline dans la considération des phénomènes liés aux IR dans l’atmosphère.
C’est le contenu des commentaires que je lis sur ce fil qui me font réagir. Il ne saurait y avoir 2 sciences.

198.  Nicias | 23/09/2017 @ 12:08 Répondre à ce commentaire

Yannix (#196),

Callendar, G. (1938). The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 64, 223-240, 10.1002/qj.49706427503

A chercher sur sci-hub.ac

199.  Ecophob | 23/09/2017 @ 12:16 Répondre à ce commentaire

Yannix (#185), oui parfaitement. Le troisième compartiment est parfaitement isolé avec les 2 autres au dessus. Il est ‘adiabatique’. Sa température ne peut qu’augmenter avec le rayonnement qui arrive à passer. L’atmosphère est le contraire d’un milieu adiabatique. Les échanges y sont permanents.

200.  Yannix | 23/09/2017 @ 12:44 Répondre à ce commentaire

Ecophob (#199),
C’est formidable, il n’a rien compris. sad
Donc, on recommence :
https://www.youtube.com/watch?v=trx-OQRl3ek

Vous avez 3 récipients identiques, avec du sable « noir » au fond et un projecteur au dessus.
Le premier n’a pas de vitre : 26,1°C. (convection et radiation libre)
Le second a une vitre en verre : 30,3°C. (convection et radiation interdite)
Le dernier a une vitre en plexiglas qui laisse passer les IR : 29,1°C (convection interdite et radiation libre)

Qu’en déduisez vous ?