Effet de serre CO2 absorbance et rechauffement

[vilveq]

Belle démonstration Yves, merci beaucoup.

J'ai quand même une petite question .. juste pour vois si j'ai bien comprit.

Je vais remprendre tes conclusions :

C'est comme ça qu'on trouve que le flux moyen émis par la surface est de 390 W/m2 alors que le flux sortant est de 240 W/m2.
C'est comme ça qu'on calcule le flux IR émis par l'atmosphère vers la surface etc etc

Serait-il possible que tu considères que tout le flux moyen émise par la surface et qui ne se retrouve pas dans le flux sortant doit être réémit en IR vers la surface ?

Cela provient-il d'un postulat ou bien d'une certitude scientifique? N'y a t'il pas d'autres mécanismes par lesquelles cette différence de flux pourrait être compensée ? (vibration, rotation, mouvement, etc ... ). Ca me parrait un peu simpliste que 100% de ce qui serait absorbé par quelques chose d'aussi complexe que l'air soit réémit uniquement par IR.

J'espère que ma question n'est pas trop bebête face à vos discours scientifique toute mes excuses si cela devait être.
-----

[invite0dd4f252]

euh pour le dernier terme ce serait pas (1-t2)B(T2)

c'est un peu pénible de passer par les transmittances, non?

[invite78d2ef62]

Nouvelle question pour Yves :
quand tu écris ci-dessus concernant l'émission (première partie) "Ce nb est donné par la loi de Boltzmann si les niveaux d'énergie sont peuplés par le truchement des collisions.", cela signifie quoi concrètement un "peuplement de niveau d'énergie par collision" (concrètement = exemple en langage courant de ce qui passe avec les espèces atomiques / moléculaires dont on parle dans le couche 0-40 km).

[yves25]

euh pour le dernier terme ce serait pas (1-t2)B(T2)

c'est un peu pénible de passer par les transmittances, non?

Merci Meteor, c'est corrigé

[yves25]

Merci des réponses.

Précisions : l'évocation de la loi de SB est le fait de JM, pas des deux auteurs G&T.

Tu es comme moi: 103 pages à lire, c'est un peu fatigant. Il n'empêche que GT en parlent pendant une bonne vingtaine de pages (de la page 50 à la page 70, en gros)

Ceux-ci évoquent ce que tu dis en pp 49-50 (équation 60). Ils précisent cependant : "le présupposé d'un équilibre thermodynamique local est rejeté par de nombreux scientifiques, même pour les atmosphères très chaudes de certaines étoiles. [Renvoi au manuel de Chandrasekhar 1960] L'ETL aurait une certaine signification pour le calcul du transport radiatif si les coefficients d'absorption n'étaient pas dépendants de la température, ce qui n'est pas le cas aux basses températures"

Que disent ils exactement?

This assumption of Local Thermodynamical Equilibrium (LTE) is
ruled out by many scientists even for the extremely hot atmospheres of stars. The
reader is referred to Chandrasekhar's classical book on radiative transfer [93]. LTE
does only bear a certain signicance for the radiation transport calculations, if the
absorption coeficients were not dependent on the temperature, which is not the case at
low temperatures. Nevertheless, in modern climate model computations, this approach
is used unscrupulously

Belle démonstration (: lol: ) : le bouquin de Chandrasekhar, j'ai travaillé dessus il y a bien longtemps , au début de ma thèse de 3e cycle. Il fait bien 200 pages et parle de braucoup de choses. Si il contredit si joliment le transfert radiatif , pourquoi diable GT ne précisent ils pas exactement la référence? quelles pages? quelles hypothèses? qu'est ce qui ne va pas ?
Ils ne sont pourtant pas avares d'équations et de démonstrations (103 pages quand même!) or l'ETL (LTE en anglais) est fondamental dans cette affaire puisque sinon, il faut trouver une autre fonction d'émission (car il y a bien des IR qui proviennent de l'atmosphère , c'est pas remis en cause , ça?)

Pour l'ETL: voir http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89q...ibre_thermique

Je n'ai pas le Chandrasekhar ici, il ne me reste qu'à essayer de deviner ce qu'ils ont en tête. C'est pas forcément simple. Le post de gilles qui adopte un autre point de vue que le mien donne peut être une piste , A voir.

De toutes manières, l'ETL est une approximation. L'équilibre thermodynamique n'existant qu'à l'intérieur d'une enceinte fermée alors que les milieux naturels sont généralement ouverts. Alors, il y a deux façons de voir si l'approximation tient la route et iul faut les utiliser toutes les deux évidemment

1 voir si les hypothèses faites sont raisonnables et si on ne s'écarte pas trop du domaine d'application. A ce sujet, ce qui compte, c’est de savoir si la population des niveaux énergétiques est régie par la loi de Boltzmann ou non (puisque c’est à partir de ça qu’on peut déduire la fonction de Planck) . C’est le en pratique dans toute la tropo et la basse strato (voir plus haut)

2 vérifier expérimentalement (ou autrement) les résultats obtenus en se basant sur ces approximations : eh bien , la mesure du profil de température de l’atmosphère depuis satellite est une application immédiate de l’ETL, la mesure de température de surface de la mer depuis satellite exige des corrections qui sont basées là-dessus , les pyrgéomètres mesurent le flux IR, on peut sonder l’atmosphère avec un spectroradiomètre et reconstituer le spectre observé , le tout évidemment à l’intérieur d’une marge d’erreur mais ce n’est pas de précision que l’on parle ici …



?

J'avoue que cela dépasse mes compétences, je me fais juste l'écho des objections. Que désigne au juste l'ETL ? Et en quoi la dépendance à la température serait-elle un pb pour le calcul tel que le suggère G&L ?

Ben , justement, c’est à eux de le préciser.

[yves25]

Nouvelle question pour Yves :
quand tu écris ci-dessus concernant l'émission (première partie) "Ce nb est donné par la loi de Boltzmann si les niveaux d'énergie sont peuplés par le truchement des collisions.", cela signifie quoi concrètement un "peuplement de niveau d'énergie par collision" (concrètement = exemple en langage courant de ce qui passe avec les espèces atomiques / moléculaires dont on parle dans le couche 0-40 km).

Je crois te l'avoir déjà expliqué (non?)


Les molécules sont contamment en mouvement (même dans un solide mais évidemment , elles ne vont pas loin). dans un gaz, les vitesses peuvent être assez grandes pour dépasser la vitesse de libération et c'est ainsi que Vénus a perdu son eau après dissociation. En outre elle tournent sur elles mêmes et elles se plient et s'étirent (ce sont les vibrations) de plus , les électrons peuvent avoir des états divers. Ces derniers mouvements (rotation, vibration, états électroniques) sont quantifiés , cad que seulement des niveaux discrets sont possibles. A chaque niveau (ou combinaison de niveaux) correspond une énergie.

Lorsque des molécules passent pas trop loin l'une de l'autre (ce qu'on appelle une collision) le dipole électrique (ou le quadrupôle) de l'une modifie les positions des charges de l'autre ce qui la fait changer d'état d'énergie . Dans cette "collision" une partie de l'énergie cinétique est transformée.

LA molécule est alors excitée

Au bout d'un temps très très court , elle retombe dans son état fondamental original en émettant un photon.

Le nb de molécules est très élevé et le nb de chocs l'est aussi. Dans un volume donné, il y a donc toujours des molécules plus ou moins excitées. Bien entendu, plus les chocs sont "violents", plus d'énergie cinétique est transferrée et donc des molécules peuvent être ainsi dans un état fortement énergétique . Les chocs sont d'autant plus fréquents et d'autant plus forts que la température est élevée. Donc si on considère l'ensemble des molécules d'un élément de volume, elles se répartissent sur les différents niveaux énergétiques suivant une distribution qui dépend de la température. Cette distribution suit la loi de Botzmann.

Pour que la distribution soit modifiée, il faut un processus qui excite les molécules autrement et c'est évidemment le processus d'absorption de rayonnement: si des photons d'énergie rencontrent une molécule dans l'état 1, elle passera dans l'état 2. Ensuite, elle émettra un photon , à moins qu'elle ne rencontre une autre molécule et lui communique son surplus d'énergie radiative en le transformant, cette fois, en énergie cinétique, cad en chaleur.

Donc, le tout est de savoir quel mécanisme prédomine et ce sont les collisions tant que les pressions sont élevées, sauf si le champ de rayonnement est extrêmement intense mais ce n'est pas le cas aux températures planétaires.

[GillesH38a]

Il me semble, à te lire, que tu considères qie le milieu est fortement dilué et que les transitions ne s'effectuent que de façon radiative. Dans le cas de l'atmosphère terrestre, la thermalisation s'effectue encore via les collisions entre molécules.

L'écart à l'ETL ne devient sensible que lorsque la pression devient faible (typiquement inférieure à qq hPa. )

Bonsoir Yves;

je suis d'accord avec toi sur le peuplement des molécules qui assure l'ETL, ca se fait par collision. mais il faut distinguer l'ETL des molécules (le peuplement des niveaux suivant la loi de Boltzmann) et la thermalisation avec le rayonnement (qui ne peut se faire que par des absorptions et des émissions de photons). Pour que cette derniere soit réalisée, il faut que le milieu soit opaque : c'est bien sur le cas dans une étoile (sauf dans les couches les plus superficielles ou elle devient transparente justement). L'existe de raies d'absorption et d'émission vient justement du fait que l'équilibre avec le rayonnement est incomplet, sinon ce serait un spectre de corps noir.

Il est exact que l'atmosphère est localement à l'ETL, en revanche le rayonnement ambiant ne l'est pas justement dans les fenetres ou elle est transparente : c'est uniquement dans les raies que l'équilibre se fait, parce qu'elle est opaque justement à ces longeuurs d'onde. Le probleme complet est donc un peu complexe si on veut traiter le rayonnement de maniere exacte. Neanmoins l'effet global est analogue à celui décrit par la notion de "forçage" (meme si je n'aime pas trop cette image en fait, c'est plutot un probleme d'opacité plus ou moins grande).

Cordialement

Gilles

[yves25]

Bonsoir Yves;



Il est exact que l'atmosphère est localement à l'ETL, en revanche le rayonnement ambiant ne l'est pas justement dans les fenetres ou elle est transparente : c'est uniquement dans les raies que l'équilibre se fait, parce qu'elle est opaque justement à ces longeuurs d'onde. Le probleme complet est donc un peu complexe si on veut traiter le rayonnement de maniere exacte. Neanmoins l'effet global est analogue à celui décrit par la notion de "forçage" (meme si je n'aime pas trop cette image en fait, c'est plutot un probleme d'opacité plus ou moins grande).

Cordialement

Gilles

Merci

Laissons tomber , pour le moment, cette notion de forçage. Tu dis que l'atmosphère est localement en ETL mais pas le rayonnement . On peut préciser cela?

Pour moi, l'ETL marche même dans les fenêtres mais il est vrai que si l'absorption est nulle, l'émission aussi et le pb ne se pose pas. Je parle donc des fenêtres semi transparentes comme entre 8 et 12 µm par exemple.

Par contre, l'atmosphère n'est pas vraiment opaque, entre autres, la distribution angulaire du rayonnement est anisotrope. Ceci est vrai sauf dans qq domaines où l'absorption est très forte. Beaucoup de raies spectrales ne sont pas saturées et celles qui le sont pour le rayonnement en provenance de la surface ne le sont plus pour celui qui provient des couches supérieures ou des nuages élevés.

yves

[invite78d2ef62]

(...)
Ben , justement, c’est à eux de le préciser.

Merci des autres précisions.

Je ne sais pas non plus évidement. En regardant distribution de Boltzmann sur Wikipedia, je vois qu'il est précisé :

D'autre part, pour un système simple à température définie de manière exacte, elle donne la probabilité pour le système soit dans l'état spécifié. La distribution de Boltzmann s'applique seulement pour des particules à assez haute température et assez faible densité pour que les effets quantiques soient ignorés, et que ces particules obéissent à la statistique de Maxwell-Boltzmann.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Distribution_de_Boltzmann

Peut-être est-ce cela qu'ils ont en tête (que cela concerne des gaz parfaits ou les gaz réels à très faible interaction, ce qui n'est pas le cas de l'atmosphère), mais je ne peux répondre à leur place, surtout dans des domaines aussi pointus.

[GillesH38a]

Merci

Laissons tomber , pour le moment, cette notion de forçage. Tu dis que l'atmosphère est localement en ETL mais pas le rayonnement . On peut préciser cela?

Pour moi, l'ETL marche même dans les fenêtres mais il est vrai que si l'absorption est nulle, l'émission aussi et le pb ne se pose pas. Je parle donc des fenêtres semi transparentes comme entre 8 et 12 µm par exemple.

le rayonnement est à l'équilibre quand son intensité spécifique est égale à celle du corps noir à la température du milieu qu'il traverse (l'équilibre implique d'ailleurs aussi l'isotropie du rayonnement).

Dans les fenêtres ou l'atmosphère est transparente, ou semi-transparente, ce n'est pas réalisé : le flux lumineux est essentiellement celui du Soleil vers le bas(un corps noir à 6000 K donc) + le flux IR provenant du sol vers le haut, qui n'a pratiquement pas été perturbé par l'atmosphère, et a donc gardé la "température" du sol. Ce rayonnement n'est pas celui du corps noir à la température locale. En revanche dans les raies ou l'atmopshère est opaque, l'intensité spécifique se thermalise avec la température locale. Le rayonnement émergent est donc modifié par la présence de ces raies d'absorption, c'est exactement ça l'effet de serre non? .

Cordialement
Gilles

[GillesH38a]

Merci des autres précisions.

Je ne sais pas non plus évidement. En regardant distribution de Boltzmann sur Wikipedia, je vois qu'il est précisé :

D'autre part, pour un système simple à température définie de manière exacte, elle donne la probabilité pour le système soit dans l'état spécifié. La distribution de Boltzmann s'applique seulement pour des particules à assez haute température et assez faible densité pour que les effets quantiques soient ignorés, et que ces particules obéissent à la statistique de Maxwell-Boltzmann.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Distribution_de_Boltzmann

Peut-être est-ce cela qu'ils ont en tête (que cela concerne des gaz parfaits ou les gaz réels à très faible interaction, ce qui n'est pas le cas de l'atmosphère), mais je ne peux répondre à leur place, surtout dans des domaines aussi pointus.

non les effets quantiques sont absolument négligeables, il faut des corps tres condensés pour qu'ils apparaissent (par exemple les solides, ou le centre des étoiles).

La distribution de Boltzmann dit simplement que les niveaux d'énergie E sont peuplés avec une probabilité proportionnelle à exp(-E/kT) (convenablement normalisée à 1 en divisant par la somme). Elle est réalisée si les interactions sont assez nombreuses pour assurer le transfert d'énergie rapide entre les particules.

L'équivalent de la distribution de Boltzmann pour les photons est la distribution de Planck (c'est celle du corps noir donc) (ici les effets quantiques et relativistes doivent etre pris en compte), mais le principe est le meme. Le rayonnement est thermalisé lorsque la "température" des photons est égale à la température du milieu. Mais on peut avoir des cas ou la température du milieu est bien définie localement (milieu qui est donc bien à l'ETL) mais l'équilibre avec les photons n'est pas réalisé : comme je l'explique ci-dessus, c'est le cas avec l'atmosphère dans les longueurs d'onde ou elle est transparente (en fait "transparente" SIGNIFIE par définition interaction faible avec les photons !)

Cordialement

Gilles

[yves25]

le rayonnement est à l'équilibre quand son intensité spécifique est égale à celle du corps noir à la température du milieu qu'il traverse (l'équilibre implique d'ailleurs aussi l'isotropie du rayonnement).

Dans les fenêtres ou l'atmosphère est transparente, ou semi-transparente, ce n'est pas réalisé : le flux lumineux est essentiellement celui du Soleil vers le bas(un corps noir à 6000 K donc) + le flux IR provenant du sol vers le haut, qui n'a pratiquement pas été perturbé par l'atmosphère, et a donc gardé la "température" du sol. Ce rayonnement n'est pas celui du corps noir à la température locale. En revanche dans les raies ou l'atmopshère est opaque, l'intensité spécifique se thermalise avec la température locale. Le rayonnement émergent est donc modifié par la présence de ces raies d'absorption, c'est exactement ça l'effet de serre non? .

Cordialement
Gilles

Bon, on est d'accord.
A ceci près que ton raisonnement semble impliquer que l'effet de serre n'existe qu'au centre des raies saturée .

Or si je mesure la température d'émission de la surface de la mer dans la fenêtre atmosphérique 8 -12 µm, je trouve une température inférieure à celle de la surface de l'eau. La différence est due à l'atténuation du signal + l'émission de l'atmosphère . Il n'y a pas saturation et évidemment le rayonnement est anisotrope.

Moi, je ne vois pas de différence fondamentale avec l'effet de serre mais comme on aborde la chose avec des points de vue bien différents , ça vaut la peine d'approfondir et de saisir ce qui est important et ce qui est plus du domaine de la terminologie.

Amicalement

[GillesH38a]

Or si je mesure la température d'émission de la surface de la mer dans la fenêtre atmosphérique 8 -12 µm, je trouve une température inférieure à celle de la surface de l'eau. La différence est due à l'atténuation du signal + l'émission de l'atmosphère . Il n'y a pas saturation et évidemment le rayonnement est anisotrope.

oui on est dans le cas d'une interaction partielle, le rayonnement est modifié mais non totalement thermalisé. Ca correspond à des transmissions partielles, donc une opacité voisine de 1 (l'atténuation etant de 1-exp(-tau), c'est environ tau pour les petites absorption, disons que 10 % d'absorption correspond à un tau d'environ 0,1).

Bien sur ce n'est pas blanc ou noir, c'est probablement dans les ailes des raies que le changement est meme le plus sensible avec une augmentation de la concentration en CO2 - (c'est autour de tau = 1 que le changement se fait entre absorption et transparence. ca se voit tres bien au moment ou le brouillard se dissipe ! ). Je pense qu'on est d'accord sur le principe, je remarque juste que l'image du "forçage" est un peu trompeuse (d'ou les interrogations sur le second principe, etc...) et pas employée dans le contexte astrophysique : on se "contente" de parler de transfert de rayonnement dans une atmopshère opaque. Le résultat que la température centrale est d'autant plus élevée que l'opacité est grande (qui correspond à l'image du "forçage" ) est néanmoins bien sur juste.

amiclament

Gilles

[yves25]

On est donc parfaitement d'accord sur l'ETL et l'effet de serre.

On peut donc revenir sur la notion de forçage qui te chagrine.
Je em demande si il n'y a pas un malentendu.

Ce qu'on appele forçage, c'est le changement dans l'effet de serre. On provoque un déséquilibre et on regarde ce qui en résulte (ou on essaie).

L'intérêt , c'est qu'il peut y avoir des forçages de nature différente et qu'on peut les comparer au premier ordre.

La définition est assez rigoureuse puisqu'il s'agira toujours d'une modification du bilan radiatif hors atmosphère (de façon à ne pas mélanger forçage initial et réactions du système) (cf une discussion qui n'en finissait plus sur ce sujet:
http://forums.futura-sciences.com/thread165150.html)

[invitebd2b1648]

Salut !

Pour le :

forçage, c'est le changement dans l'effet de serre. On provoque un déséquilibre et on regarde ce qui en résulte (ou on essaie).

çà comprend évidemment les tempêtes en générale et les cyclones (et pourquoi pas el niño et la niña ?) ?

non ?

[invite78d2ef62]

Dans les fenêtres ou l'atmosphère est transparente, ou semi-transparente, ce n'est pas réalisé : le flux lumineux est essentiellement celui du Soleil vers le bas(un corps noir à 6000 K donc) + le flux IR provenant du sol vers le haut, qui n'a pratiquement pas été perturbé par l'atmosphère, et a donc gardé la "température" du sol. Ce rayonnement n'est pas celui du corps noir à la température locale. En revanche dans les raies ou l'atmopshère est opaque, l'intensité spécifique se thermalise avec la température locale. Le rayonnement émergent est donc modifié par la présence de ces raies d'absorption, c'est exactement ça l'effet de serre non? .

Je ne comprends toujours pas très bien. Par exemple, je crois que le CO2 n'absorbe pas que dans l'IR lointain, mais aussi ailleurs dans les ondes courtes quoique dans une moindre mesure. Donc, il doit y avoir une sorte de déséquilibre local entre ce qu'une molécule CO2 reçoit du soleil par en haut et de la terre par en bas ? Tu sembles dire que ce déséquilibre est le propre des fenêtres transparentes. Ou alors ce que j'évoque ne joue pour rien. (Ou alors je me goure et le CO2 n'absorbe que l'IR lointain ; utlime hypothèse : ma remarque n'a rien à voir avec ton propos ).

[yves25]

gilles me détrompera peut être mais le raisonnement est ici spectral: on raisonne sur ce qui se passe à une fréquence donnée.
En l'occurence, la molécule de CO2 ne reçoit rien du soleil de façon directe puisqu'elle n'absorbe pas ces fréquences.
Elle reçoit de façon indirecte par l'agitation des molécules qui sont chauffées par absorption de la lumière solaire (dans la strato mais c'est O3 qui s'en charge) et aussi par les mouvements convectifs dans la tropo.

La chaleur transférée provoque l'agitation thermique des molécules, donc des collisions plus fréquentes donc une excitation plus fréquente : le peuplement change comme change la distribution de Boltzmann (exp(-E/kT).

[yves25]

Salut !

Pour le :



çà comprend évidemment les tempêtes en générale et les cyclones (et pourquoi pas el niño et la niña ?) ?

non ?

Tu ajoutes du CO2 (ou tu baisses le soleil si tu veux) , ça provoque un forçage ou une contrainte. Ca va avoir tendance à réchauffer ou à refroidir, ensuite tout ce qui change (plus ou moins de tempêtes, plus ou moins de Nino) , tout ça ce sont des conséquences.
A leur tour, elles peuvent modifier le bilan radiatif , ce sont des rétroactions

[invitebd2b1648]

Tu ajoutes du CO2 (ou tu baisses le soleil si tu veux) , ça provoque un forçage ou une contrainte. Ca va avoir tendance à réchauffer ou à refroidir, ensuite tout ce qui change (plus ou moins de tempêtes, plus ou moins de Nino) , tout ça ce sont des conséquences.
A leur tour, elles peuvent modifier le bilan radiatif , ce sont des rétroactions

OK merci, j'essais de suivre ce débat, merci !

Ces rétroactions, n'empêche ... çà va pas tendre vers des limites de scénarios ?

Peut-on considérer l'albédo des cyclones comme une rétroaction négative ?

Désolé je me poses pleins de questions !

à +

[GillesH38a]

Je ne comprends toujours pas très bien. Par exemple, je crois que le CO2 n'absorbe pas que dans l'IR lointain, mais aussi ailleurs dans les ondes courtes quoique dans une moindre mesure. Donc, il doit y avoir une sorte de déséquilibre local entre ce qu'une molécule CO2 reçoit du soleil par en haut et de la terre par en bas ? Tu sembles dire que ce déséquilibre est le propre des fenêtres transparentes. Ou alors ce que j'évoque ne joue pour rien. (Ou alors je me goure et le CO2 n'absorbe que l'IR lointain ; utlime hypothèse : ma remarque n'a rien à voir avec ton propos ).

a l'etat stationnaire, il n'y a aucun déséquilibre , chaque sous partie du système reçoit autant qu'elle réemet. Simplement la température au sol est déterminé par l'équilibre entre ce qu'elle reçoit du Soleil et l'efficacité avec laquelle elle réemet à travers l'atmosphère. C'est cette transmission qui dépend du CO2, exactement comme tu as plus chaud quand tu mets une couverture (neanmoins a l'etat stationnaire la couverture rééemet tres exactement la chaleur que tu lui fournis ).


Le "déséquilibre" dont je parle est relatif au fait que le rayonnement n'est pas celui du corps noir, ce qui veut dire que les calculs simples a base de corps noir ne sont pas exacts : ça n'empeche pas néanmoins qu'il y a bien transfert de rayonnement, et que ce transfert est dépendant de la concentration en CO2. Ca veut juste dire qu'il faut faire un calcul détaillé pour chaque longueur d'onde pour avoir un résultat précis, mais l'essentiel du phénomène est le meme.
Mon intervention visait surtout les remarques comme quoi ce serait contraire au second principe que l'atmosphère froide réchauffe le sol chaud : ce n'est pas contraire tout simplement parce que ce n'est pas vrai : l'atmosphère froide ralentit plus ou moins le transfert du sol chaud dans l'espace, c'est tout. Le transfert se fait quand meme globalement dans le bon sens, heureusement !


Cordialement

Gilles

[invite3bc67cce]

Mon intervention visait surtout les remarques comme quoi ce serait contraire au second principe que l'atmosphère froide réchauffe le sol chaud : ce n'est pas contraire tout simplement parce que ce n'est pas vrai : l'atmosphère froide ralentit plus ou moins le transfert du sol chaud dans l'espace, c'est tout. Le transfert se fait quand meme globalement dans le bon sens, heureusement !


Cordialement

Gilles

Merci à tous pour ce débat instructif.
Gilles, donc l'explication de l'effet de serre que l'on voit partout avec la grosse flèche qui par du sol, ce divise en deux dans la haute atmosphère et dont une des deux parties retombe au sol n'est pas vrai, là je préfère
Une explication que j'ai vu sur le site pensee-unqiue et qui me semble plus correct est celle de Richard Lindzen, et y'a même un petit dessin

Le CO2 et autre GES, présent au sol, sont excités par les IR issues de la terre (ils font augmenter la température au sol). Pour ce désexcité, ils doivent trouver un lieu plus froid, donc ils montent par convection dans l'atmosphère où ils trouvent une température plus faible et donc ils émettent des IR dans toute les directions. Si au sol la concentration en GES est plus importante, il y aura plus d'absorbation d'IR et donc plus la température du sol augmentera.

si elle est correct, elle pourrait permettre d'expliquer les mesures d'écart de températures que j'avais mise ici

Cordialement darra38

[yves25]

Merci à tous pour ce débat instructif.
Gilles, donc l'explication de l'effet de serre que l'on voit partout avec la grosse flèche qui par du sol, ce divise en deux dans la haute atmosphère et dont une des deux parties retombe au sol n'est pas vrai, là je préfère

Si tu interprètes ce schéma comme un flux de chaleur qui se dirige vers la surface, ce n'est pas juste évidemment mais ce n'est pas ce qu'on dit et ce n'est pas ce que l'on trouve dans les bouquins ou les articles.

Ce n'est pas un flux de chaleur mais un flux de rayonnement. Il ne se divise pas en deux, c'est une mauvaise interprétation du schéma et il faut aussi considérer la partie rayonnement solaire qu'on a tendance à oublier allègrement.

Quant au schéma de Linzen , il m'est incompréhensible sans les commentaires qui l'accompagnent normalement. Pourquoi ne fais tu pas l'exercice de les synthétiser ici? A moins que ça ne soit ce qui est ci dessous?

Une explication que j'ai vu sur le site pensee-unqiue et qui me semble plus correct est celle de Richard Lindzen, et y'a même un petit dessin


Le CO2 et autre GES, présent au sol, sont excités par les IR issues de la terre (ils font augmenter la température au sol). Pour ce désexcité, ils doivent trouver un lieu plus froid, donc ils montent par convection dans l'atmosphère où ils trouvent une température plus faible et donc ils émettent des IR dans toute les directions. Si au sol la concentration en GES est plus importante, il y aura plus d'absorbation d'IR et donc plus la température du sol augmentera.

Si c'est ça , ça ne me paraît pas clair du tout.

[invite3bc67cce]

Si c'est ça , ça ne me paraît pas clair du tout.

pour être plus clair, voici l'article http://scienceandpublicpolicy.org/im...usewarming.pdf

[yves25]

pour être plus clair, voici l'article http://scienceandpublicpolicy.org/im...usewarming.pdf

cet article ne dit pas la même chose que toi.
sa description du mécanisme de l'effet de serre me semble correcte à première vue. Je ne l'ai quand même pas épluché.

Ensuite vient le pinaillage habituel destiné à montrer que le réchauffement attendu ne sera probalement pas grave (je traduis ainsi la denière phrase).

On this analysis, “global warming” is unlikely to be dangerous and extremely unlikely to be catastrophic.

On est cette fois très loin de ton post de départ qui remettait en cause jusqu'à l'existence de l'effet de serre.

Ensuite, la discussion sur les différences entre ce que les modèles prévoient et les observations, sur les incertitudes des modèles et sur cellees des observations, sur la signification plus ou moins importante de ces différences, c'est qq chose d'autre.

Sur le fond, l'article que tu cites ne remet en cause ni l'effet de serre ni le réchauffement qu'il provoquera. Il le minimise , c'est fondamentalement différent

[invite78d2ef62]

Si tu interprètes ce schéma comme un flux de chaleur qui se dirige vers la surface, ce n'est pas juste évidemment mais ce n'est pas ce qu'on dit et ce n'est pas ce que l'on trouve dans les bouquins ou les articles.
Ce n'est pas un flux de chaleur mais un flux de rayonnement. Il ne se divise pas en deux, c'est une mauvaise interprétation du schéma et il faut aussi considérer la partie rayonnement solaire qu'on a tendance à oublier allègrement.
Quant au schéma de Linzen , il m'est incompréhensible sans les commentaires qui l'accompagnent normalement. Pourquoi ne fais tu pas l'exercice de les synthétiser ici? A moins que ça ne soit ce qui est ci dessous?
Si c'est ça , ça ne me paraît pas clair du tout.

Le schéma seul n'est en effet pas très clair. Le point essentiel de Lindzen (dans une conf à l'Institute of Physics en juin 2007, avec Alan J. Thorpe pour le point de vue opposé) est que dans les tropiques, les basses couches sont déjà largement saturées en absorption IR, la convection assure le transfert de chaleur vers les couches plus hautes, l'essentiel de l'effet de serre dans le climat réel devrait se faire dans la troposphère (par le CO2 et par l'augmentation de l'humidité spécifique) où le ∆T devrait être plus marqué qu'à la surface. C'est en effet ce que prévoient les modèles, mais pas ce que donnent les mesures pour le moment (depuis octobre 1978 par satellite, depuis plus longtemps par ballon-sonde), avec un ∆T tropo moins ou aussi important que le ∆Tsurface sur 20N-20S, au lieu d'être deux à trois fois plus marqué selon a prévision numérique.

Lindzen en déduit que l'effet de serre ne fonctionne pas comme les modèles le prévoient (au moins aux tropiques, le raisonnement ne vaut pas forcément aux pôles) et que son influence réelle sur les T est faible. Il attribue l'essentiel des évolutions récentes des Ts à une variabilité naturelle mal contrainte par les modèles, le reste étant d'origine anthropique. Il rappelle que l'ensemble des GES émis depuis 150 ans équivaut radiativement à 86% d'un doublement CO2, et que la réaction des Ts est finalement faible (env. 0,7-0,8°C en transitoire), faiblesse que l'on explique uniquement en faisant jouer la variable très incertaine des aérosols (pour la réponse transitoire, peu importe l'inertie thermique des océans). Les modèles IPCC 2007 prévoient 1,3-2,6°C pour la "transient climate response" à un doublement, on sera sans doute difficilement dans les valeurs les plus faibles d'ici 10 ou 20 ans. Cela veut dire qu'il faut attribuer un fort pouvoir refroidissant aux aérosols (pour masquer la hausse due aux CO2, mais aussi au soleil jusqu'en 1950 ou 1980), mais on en prend pas trop le chemin (les révisions des effets directs et indirects des aérosols se font plutôt à la baisse depuis une dizaine d'années, et une partie des aérosols anthropiques ont un effet de réchauffement que l'on doit déduire de celui attribué aux GES).

[invite78d2ef62]

(...)
Le "déséquilibre" dont je parle est relatif au fait que le rayonnement n'est pas celui du corps noir, ce qui veut dire que les calculs simples a base de corps noir ne sont pas exacts : ça n'empeche pas néanmoins qu'il y a bien transfert de rayonnement, et que ce transfert est dépendant de la concentration en CO2. Ca veut juste dire qu'il faut faire un calcul détaillé pour chaque longueur d'onde pour avoir un résultat précis, mais l'essentiel du phénomène est le meme.
Mon intervention visait surtout les remarques comme quoi ce serait contraire au second principe que l'atmosphère froide réchauffe le sol chaud : ce n'est pas contraire tout simplement parce que ce n'est pas vrai : l'atmosphère froide ralentit plus ou moins le transfert du sol chaud dans l'espace, c'est tout. Le transfert se fait quand meme globalement dans le bon sens, heureusement !
Gilles

OK et merci pour les précisions.

Pour l'ES, nous sommes d'accord et comme je l'avais écrit plus haut, dire que la Terre se refroidit plus lentement est une image plus exacte que la Terre se réchauffe plus vite, cela évite des contresens. De toute façon, je ne doute pas tellement que les calculs ligne à ligne (LBL) intègrent tout ce dont nous venons de parler - souvent, les critiques s'attachent à des formules génériques, comme si les modèles radiatifs se contentaient de calcul "à la louche" avec des moyennes grossières. Pour le coup, c'est quand même méconnaître largement le travail de modélisation numérique fait depuis 30 ans.

Avec une réserve: il semble que les calculs simplifiés et paramétrisés (pour raison de temps de calcul) de certains AOGCM s'écartent parfois substantiellement des benchmarks issus des calculs LBL (voir l'intercomparaison Collins et al. 2006). Ainsi, les modèles individuels AOGCM de l'IPCC 2007 varient encore de 1,5 à 2,7 W/m2 pour le forçage LW intégré TOA 1860-2000, tous GES confondus (leur moyenne est en revanche conforme au LBL). Au sein du calcul, il semble que le biais le plus important des AOGCM se situe dans les flux de surface, en SW entrant ou LW sortant.

[GillesH38a]

sur les points soulevés par Lindzen, il me semble tout a fait possible que le transfert par convection joue un rôle important (c'est le cas dans les intérieurs stellaires ou suivant les conditions le transfert est dominé par le rayonnement ou la convection - dans le Soleil l'intérieur est radiatif et l'extérieur est convectif). N'étant nullement spécialiste de l'atmosphère, je pense que c'est une question à traiter entre spécialistes. En tout cas je comprends que les gens qui ne connaissent rien à la physique du probleme et qui débarquent en disant "c'est completement idiot l'effet de serre ne peut pas marcher" énervent les gens qui comme Yves travaillent sérieusement dessus depuis des décennies .

En fait le débat est biaisé parce que la combinaison des incertitudes sur l'effet du forçage (albedo, aerosols, etc..) +celui des réserves de fossiles fait qu'on peut etre n'importe ou dans la zone pas tres dangereuse à tres dangereuse. Mais comme on n'accepte pas cette incertitude, on a tendance à se positionner soit dans le camp des "bien sur c'est tres dangereux", soit dans celui dans "bien sur c'est pas tres dangereux". le vrai probleme est un probleme de réaction face à un danger incertain, et en fait face à deux dangers incertains : l'effet d'un RC et l'effet d'une réduction de consommation des fossiles; quand on parle aux gens d'une taxe carbone pour réduire la consommation de fossiles, ils sont (souvent) d'accord mais quand on leur parle de la hausse du baril qui augmente leur facture d'essence et de chauffage, c'est une autre histoire...

[invite78d2ef62]

(...)En fait le débat est biaisé parce que la combinaison des incertitudes sur l'effet du forçage (albedo, aerosols, etc..) +celui des réserves de fossiles fait qu'on peut etre n'importe ou dans la zone pas tres dangereuse à tres dangereuse. Mais comme on n'accepte pas cette incertitude, on a tendance à se positionner soit dans le camp des "bien sur c'est tres dangereux", soit dans celui dans "bien sur c'est pas tres dangereux". (...)

Oui, mais c'est ce qui est gras qui cloche. La raison d'être du GIEC (dans la CCNU sur le changement climatique) est d'éclairer les décideurs en réduisant les incertitudes sur la nature d'un changement climatique dangereux. Donc, le GIEC est justement né parce que l'on n'accepte pas l'incertitude (ou une incertitude trop large) dans nos décisions énergétiques rapportées au climat. Or à nouveau, sur les incertitudes fondamentales (c'est-à-dire sur les rétroactions et les Ts à l'équilibre), on n'est guère plus avancé avec l'AR4 2007 qu'avec le rapport Charney 1979. Et idem pour la dynamique des glaces / niveau des mers.

Je doute d'ailleurs que l'exercice du GIEC puisse durer indéfiniment. Pour ce qui intéresse les politiques, il n'y a pas grand chose de fondamentalement neuf entre AR3 et AR4, et cela risque d'être pareil pour l'AR5. Pour les gens qui s'intéressent à la physique du climat, c'est évidemment très bien d'avoir la synthèse quinquennale comme base. Mais pour la prise de décision publique, la science aura sans doute bcp de mal à réduire rapidement les incertitudes majeures, donc il faut faire avec ce que l'on a aujourd'hui (si l'on estime que c'est urgent).

Ensuite, on peut se demander pourquoi la modélisation n'arrive pas à progresser de manière significative* malgré des moyens humains et matériels qui n'ont cesser de s'accroitre depuis trente ans. C'était le propos du récent du papier de Roe et Baker dans Science, et leur conclusion est "pessimiste" (il n'y aura pas de progrès sur l'incertitude de la sensibilité parce que de petites variations dans l'estimation des forçages / rétroactions se traduisent par de grandes variations dans le ∆Ts, par la nature même de l'approche probabiliste appliquée à un système complexe comme le climat).

*Sur la sensibilité, pas sur chaque domaine pris isolément où cela progresse évidemment bcp depuis 30 ans. Mais la combinatoire de ces progrès "locaux" ne change pas les moyennes globales, si je puis m'exprimer ainsi. Et elle tend même à élargir leur fourchette quand on ajoute de nvx domaines, comme le cycle du carbone.

[invitea65d3c27]

Je doute d'ailleurs que l'exercice du GIEC puisse durer indéfiniment.

De toute façon, d'un point de vue purement logique, on se rend compte qu'il y a un loup.

D'un côté, on nous affirme qu'il y a un "consensus écrasant", que le "débat est terminé" et qu'on est "quasiment certain que le réchauffement est causé majoritairement par l'homme". On en est tellement sûr qu'on a mis en place le protocole de Kyoto avec même des objectifs chiffrés de réduction de CO2 (en omettant soigneusement de signaler l'impact que ça a sur la température).

Et de l'autre côté, on réclame toujours plus de budget de recherche sur le climat, on continue de sortir à chaque prochaine 5 ans un nouveau rapport et on organise chaque année une conférence qui déplace des milliers de participants aux frais du contribuable : l'année dernière, c'était au Kenya, cette année, c'est à un autre endroit du bout du monde où il fait une chaleur tout aussi infernale, dans d'horribles hôtels 5* en bord de plage en proie à la montée des eaux : BALI !

Pourquoi on ne fait pas la même chose avec la pollution au mercure ou les pluies acides où il y a aussi un "consensus écrasant" et où "le débat est terminé" ? Pourquoi continuer à se réunir et faire des rapports si on connaît la hausse de température provoquée par le CO2 au point de se fixer des réductions chiffrées coûteuses.
Il y a quelque chose qui ne colle pas

[yves25]

On reste dans le débat de départ svp.
Les considérations sur le rôle du GIEC n'ont que peu de choses à voir avec le sujet de la discussion.

A priori, on essayait de mieux comprendre ce qu'est l'effet de serre.
ce qui veut dire que le dernier message, en particulier, n'a rien à faire ici.