Sondage corrigé : le flux infrarouge sortant diminue t il ou pas ?

[ThM55]

Tes 2 boules sont en régime thermique stationnaire, la terre dans la question est en échauffement.
(Oui, je l'ai un peu fait exprès ...)

Bref, pour que la température augmente, il n'y a pas 36 solutions, soit on absorbe plus de rayonnement solaire (albedo qui baisse), soit on émet moins de rayonnement thermique (infrarouge), avec toute la gamme de nuance de gris entre les 2.

Mais au départ, c'est bien le fait de moins émettre d'infrarouge qui est le principal responsable du réchauffement de ces dernières décennies.

OK. Ma compréhension de ta réponse est que ce réchauffement est un "runaway", un processus de réchauffement sans limite qui ne tend pas vers un nouvel équilibre. C'est bien ça? Plutôt inquiétant, mais est-ce vrai? Si on atteint à terme un nouvel équilibre, disons à +4 ° depuis les débuts de la révolution industrielle, la terre émettra plus d'IR, je ne vois pas comment cela peut être autrement.
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[gts2]

Ce que je comprends, en m'appuyant sur le modèle simpliste :

- en transitoire, εa augmente donc il y a moins d'IR qui sort, mais le bilan du sol est positif et donc s'échauffe
- ce qui fait augmenter Fs et on atteint un nouvel état d'équilibre quand l'augmentation de Fs a compensé la diminution de εa.
- on a retrouvé la valeur initiale d'émission.

Rappel : modèle simpliste : on oublie la modification de l'albedo, la rétroaction positive avec H2O ...

[gts2]

correction
"a compensé la diminution de εa" -> "a compensé la diminution de (1-εa)"

[yves25]

OK. Ma compréhension de ta réponse est que ce réchauffement est un "runaway", un processus de réchauffement sans limite qui ne tend pas vers un nouvel équilibre. C'est bien ça? Plutôt inquiétant, mais est-ce vrai? Si on atteint à terme un nouvel équilibre, disons à +4 ° depuis les débuts de la révolution industrielle, la terre émettra plus d'IR, je ne vois pas comment cela peut être autrement.

Ça m'étonnerait beaucoup que polo ait voulu dire ca.

[yves25]

Ce que je comprends, en m'appuyant sur le modèle simpliste :
Pièce jointe 496513
- en transitoire, εa augmente donc il y a moins d'IR qui sort, mais le bilan du sol est positif et donc s'échauffe
- ce qui fait augmenter Fs et on atteint un nouvel état d'équilibre quand l'augmentation de Fs a compensé la diminution de εa.
- on a retrouvé la valeur initiale d'émission.

Rappel : modèle simpliste : on oublie la modification de l'albedo, la rétroaction positive avec H2O ...

Désolé ce schéma comporte deux grosses erreurs
1lemission de l'atmosphère n'est pas proportionnelle à celle de la surface
2 pourquoi cet epsilon* F/2
Pourquoi ce 1/2?
Je peux imaginer des raccourcis oses mais ça mérite des explications

[samydread]

ce schéma est une extreme simplification.

dans le Fs(1-Ea), le coefficient est écrit de cette façon pour exprimer que le bilan est équilibré. Mais physiquement c'est un coefficient indépendant de celui du Fs.E2/2. (je suis pas sûr d'être clair mais tant pis).

Bref pour en revenir au sujet (et en gardant les expressions de ce schéma) :
comme l'effet de serre augmente, les 2 Fs.Ea/2 augmentent donc le flux global sortant augmente (sachant que l'autre flèche montante n'est pas réellement avec un coefficient en (1-Ea).

Le flux descendant est donc plus fort, la somme des flèches est plus grande, ce qui est caractéristique d'un rayonnement issu d'une température de sol plus forte.

On a donc bien une augmentation de température au sol avec rayonnement sortant plus fort.

j'espère être clair mais j'ai pas trop de temps à ma disposition là

[gts2]

Schéma pris dans diaporama e2phy 2011 sur l'effet de serre (Jean-Yves Grandpeix/Jean-Louis Dufresne) : http://e2phy.in2p3.fr/2011/
C'est un modèle à une couche non saturé. J'ai bien dit modèle simpliste.

Ce que j'ai compris :
La terre émet FS, la couche absorbe la proportion εa, il sort donc FS(1-εa).
La partie absorbée est émise moitié vers le haut, moitié vers le bas (d'où le 1/2)

Je conçois que cela puisse être faux, vu le simplisme du modèle, mais cela parait cohérent (?).

[polo974]

Sauf que le Ea est représentatif de l'effet de serre, et il augmente.

De toute façon, pour que ça chauffe, il faut que la chaleur soit conservée (et/ou recevoir plus d'énergie, mais ce point est largement minoritaire dans les variations de flux).
Donc tant que ça chauffe, c'est que le flux ir sortant est réduit par rapport à un état d'équilibre.

[gts2]

On a donc bien une augmentation de température au sol avec rayonnement sortant plus fort.

Pour un modèle simple (pas forcément simpliste comme le mien), il faut quand même vérifié le premier principe, si la température augmente, il faut bien que le bilan (flux entrant constant - flux sortant IR) soit positif.

[samydread]

ce qui chauffe c'est la surface et la première couche d'air. Les couches du dessus se refroidissent (sans convection).

Pas évident qu'au global la totalité de l'atmosphère soit plus chaude, et d'ailleurs j'en profite pour poser la question à l'auteur du sujet.

mais on vit dans la couche basse, celle qui chauffe

quand on parle de flux IR on parle d'un spectre, pour certaines longueurs d'onde, celles qui viennent du sol et qui traversent tout l'atmosphère sans absorption, le flux monte.

Pour les longueurs absorbées par le CO2, là le flux baisse. C'est le schéma de la page 1 avec 2 vitres, où les flèches 1 sont plus petites que les flèches 2.

[polo974]

et tant qu'on n'est pas à l'équilibre thermique (càd que la température augmente (au sol à minima)), le flux IR sortant global est plus faible. le rab est soit absorbé au sol (solide ou liquide), soit absorbé durant la balade dans l'atmosphère...

[samydread]

la variation de température de l'atmosphère est absolument négligeable :

on parle pas d'une casserole qu'on chauffe sur une plaque, on parle d'un réchauffement très faible. En prenant les ordres de grandeurs :

en prenant une surface de 1m², si on considère un réchauffement de 1°C sur 10 ans, et qu'on chauffe les 1000 premiers mètre de l'atmosphère, on se retrouve à chauffer 1 tonne d'air avec un Cp de 1, sur 10 ans ça fait 10^8 s. Pour cela il faut nous faut un flux de 10^-5 à 10^-6 W

Les flux typiques dont parle ici s'exprime en 10^2 W, on est donc 7 ordres de grandeurs en dessous.

on ne risque pas de les voir ni avec nos modèles (simplistes et même plus fin) ni même avec nos mesures.

[samydread]

prenons maintenant 1m² de l'ocean, si on ne prend que 10 m d'eau (et on n'est petit bras, contrairement au 1000 m d'air où on est large)

cette fois-ci (toujours avec 1°C sur 10 ans), on chauffe 10T avec un Cp de 4000.

cette fois ci le flux se situe autour de 0.1 W et 1 W. Là on tombe bien sur les ordres de grandeurs des forçages dont on cause.

[yves25]

Pourquoi donc n'essayez vous pas d'utiliser le modèle d'effet de serre que je vous indiquais plus haut ?

[SK69202]

la variation de température de l'atmosphère est absolument négligeable :

Reviser la raison qui la fait gonfler et freiner un peu mieux les satellites.

[polo974]

@samydread:
Tu peux donner les unités des Cp que tu as utilisé ?
Pour l'eau ?
Pour l'air ?

Puis revoir tes calcuculs

[samydread]

je me suis bananer avec les kg et les tonnes, ça m'apprendra à faire 15 trucs en même temps!

[polo974]

je me suis bananer avec les kg et les tonnes, ça m'apprendra à faire 15 trucs en même temps!

Merci, c'est agréable de voir des gens qui admettent s'être "bananés".

Ensuite, on peut remarquer que la terre, ce n'est que 75% de mer, mais à coté, il y a les glaciers.

Les mers et les glaciers sont de gros atténuateurs du réchauffement. Quand les glaciers auront fondus, il y aura un changement de pente sur la courbe de température (en fait, ça se fait déjà progressivement, et en plus, leur fonte réduit l’albédo)...

Il faut vite verser du pastis dans les mers tropicales (géo-ingénierie de comptoir de bistrot ).

[titijoy3]

Les mers et les glaciers sont de gros atténuateurs du réchauffement. Quand les glaciers auront fondus, il y aura un changement de pente sur la courbe de température (en fait, ça se fait déjà progressivement, et en plus, leur fonte réduit l’albédo)...

Il faut vite verser du pastis dans les mers tropicales (géo-ingénierie de comptoir de bistrot ).

+1

c'est ce que j'ai évoqué plusieurs fois sur ce forum en parlant d' "effet boule de neige", selon moi il y en a plusieurs, émissions de méthane du pergélisol, modification de l'albédo terrestre, inertie thermique de la glace.. j'en oublie surement

heureusement que quand l'Arctique aura fondu il restera l'Antarctique

[yves25]

Ce que appelles l'effet boule de neige ce sont les rétroaction positives. La plus importante, c'est celle de la vapeur d'eau puis il y a la retroaction albedo par fonte de la glace et la diminution des surfaces enneigées ,celle de l'océan quiabsorbe moins de co2 en se réchauffant, la fonte du pergelisol qui libere du co2 et du méthane etc etc

[polo974]

Comme quoi, ce n'est pas toujours bon de positiver

[yves25]

Bon, la réponse: voir figure jointe (courbe rouge). Moyennes mensuelles des observations du flux sortant de grandes longueurs d'onde (outgoing longwave) par l'instrument CERES à bord des satellites Terra, Aqua etc..
Ca fluctue de +/- 0,5 W/m2 sur un total de 200. La tendance que semble donner la courbe en pointillés n'est pas très significative, beaucoup moins en tout cas que celle du rayonnement solaire absorbé qui traduit une diminution de l'albédo qui n'a rien à voir directement avec l'augmentation de l'effet de serre mais indirectement ce peut être la conséquence d'une rétroaction

Pour le flux infrarouge, on dira donc qu'il reste sensiblement constant

Alors pourquoi ça?

L'augmentation de l'effet de serre diminue le flux infrarouge sortant ... si la température reste constante

Avec le modèle d'effet de serre
A température constante (13.6°C) le flux infrarouge sortant passe de 238 W/m2 à 235.3 quand la concentration en CO2 passe de 280 ppm à 410 ppm, il diminue donc bien
Mais suite à ça, la température a augmenté de 1,2°C passant ainsi à 14,8°C
Pour 410 ppm et 14.8°C le flux sortant passe à 237.8 W/m2 soit presque inchangé

Moralité: la rétroaction de Planck (rétroaction négative) , cad le fait qu'un corps chaud émet davantage corrige presque entièrement la diminution du flux provoquée par l'augmentation de l'effet de serre

Restent les autres rétroactions et les aérosols bien sûr

Noter que la rétroaction de Planck est quasi instantanée quand celle de l'océan prend des décennies ou des siècles et l'échelle de temps de la vapeur d'eau est de l'ordre de la semaine
ps: la rétroaction vapeur d'eau est incluse automatiquement dans ce modèle qui suppose l'humidité relative constante
On peut facilement evaluer la rétroaction vapeur d'eau avec ce modèle, on trouve qu'elle est de (1W/m2)/°C environ ce qui n'est pas ridicule par rapport de ce qu'on trouve dans le dernier rapport du GIEC ( WG1 p978)