Variation de temperature responsable de la variation du taux de CO2?

[calculair]

Bonjour Yves,

Tu as raison, je me suis fait avoir 1% cela fait beaucoup ici, alors que d'une manière generale dans les systèmes physiques ordinaires on est largement dans les marges d'erreurs.

Cela signifie aussi que faire des mesures à 1% a l'echelle de la planète ce la me parait être quasi impossible....

Je comprend mieux que la determination d'un modèle aussi precis pour predire les climats est extrêmement difficile.

Pour info

4 sigma T3 delta T = delta F = 6 W/m2 fin de siècle
ou encore 4 delta T/T = delta F/F = 6/243

Cette formule, est ce bien le rayonnement du corps noir ? Ici la terre ?


J'avoue quand même que j'ai du mal tout de même à me persuader que les 240 W/m² est la puissance ideale a recevoir sur la surface terrestre.....

A 230 W/m² on géle.......

A 250 W/m² on grille .....
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[yves25]

Bonjour
Bien sûr, c'est le corps noir: c'est le degré zéro du pb: la Terre est une grosse boule en équilibre thermique. C'est ainsi que la voit les Martiens (ou que nous voyons Mars..en 1ere approximation)

Ensuite, bien sûr, il ya des tas de différen,ces (dont l'effet de serre justement et la répartition du bilan d'énergie radiative suivant la latitude etc...)

Quant à ta difficulté à imaginer qu'on grille à 250 W/m2 et qu'on gèle à 230, c'est pire avec l'eau , or toute la vie sur cette planète est étroitement dépêndante de l'eau.

et puis 20 W/m2 , c'est presque 5°C

Ca fait aussi un convecteur électriaque de 500 Watts , fonctionnant à fond et en continu (tout le temps: pas de thermostat) dans une pièce de 25 m2. Alors, si la tempé extérieure n'est pas trop basse, eh bien on a tôt fait d'avoir trop chaud.

[calculair]

Bonsoir Yves,

Toutes choses etant egales, je preferre l'image suivante :

le convecteur quand il est reglé à 240 W, la temperature de ma petite piece de 12 m² est normale. Ce convecteur est alimenté par du 230 Volts et consomme 1,04 A est sa resistance interne est donc 221 ohms

Si EDF me fournit 240V au lieu des 230, le courant passe à 1,08 A, la puissance dissipée passe à 258 W à 260 W et alors je suffoque de chaleur


L'équilibre entre la puissance absorbée par la terre, celle rayonnée et aussi celle apportée par le soleil me parait trés delicat.

La plage de fonctionnement optimal ( le climat actuel ) me parait trés trés etroite et donc fortement instable.

Question, peut on imaginer ques les 5°C et la variation des 20 W/m² entre l'ere glacière et l'etat actuel, ne soit pas le seul paramètre et q'un autre facteur puisse expliquer ces boulversements

[yves25]

Bonsoir Yves,

Toutes choses etant egales, je preferre l'image suivante :

le convecteur quand il est reglé à 240 W, la temperature de ma petite piece de 12 m² est normale. Ce convecteur est alimenté par du 230 Volts et consomme 1,04 A est sa resistance interne est donc 221 ohms

Si EDF me fournit 240V au lieu des 230, le courant passe à 1,08 A, la puissance dissipée passe à 258 W à 260 W et alors je suffoque de chaleur

Disons que c'est un peu ça mais on ne suffoquera pas de chaleur en fait. On aura plus chaud et ça aura des conséquences, voilà tout.

Je suis peut être alarmiste, je ne suis pas catastrophiste. Les vrais pbs seront humains et non pas climatiques.

L'équilibre entre la puissance absorbée par la terre, celle rayonnée et aussi celle apportée par le soleil me parait trés delicat.

La plage de fonctionnement optimal ( le climat actuel ) me parait trés trés etroite et donc fortement instable.

La plage est étroite en effet quand on raisonne d'un point de vue physique (cad, il semble que les changements en question sont faibles ) mais ce sont les conditions de vie qui occuppent une plage assez étroite et plus encore les conditions de fonctionnement optimales de nos sociétés modernes.

Question, peut on imaginer ques les 5°C et la variation des 20 W/m² entre l'ere glacière et l'etat actuel, ne soit pas le seul paramètre et q'un autre facteur puisse expliquer ces boulversements

J'ai été imprudent : je t'ai laissé croire, apparemment, que les glaciations correspondent à un forçage de 20 W/m2, ce n'est pas le cas. Elles sont dues à d'abord à un forçage qualitatif et non pas quantitatif (ie: l'ensoleillement se répartit différemment suivant les saisons et les régions) , ce sont les rétroactions qui suivent qui peuvent être quantifiées (c'est pas très simple d'ailleurs).

Il n'y a plus de doute sur les mécanismes qui déclenchent les glaciations depuis 2 millions d'années. Les pbs se situent au niveau de l'enchaînement des rétroactions et de leur amplitude (CO2, aérosols, albédo, circulation océanique, convection, etc..) Quand on prend en compte la circulation themohaline, les simulations des transitions marchent nettement mieux mais c'est pas encore le top.

[invite13fddc90]

Sur l'absorption des IR par le C02.

Quand on observe une planète, on vois deux spectres : celui de réflexion du à l'albédo c'est essentiellement de la lumière visible et un spectre d'émission qui se trouve dans les IR pour des planètes comme la terre, vénus et mars.
Le spectre d'émission permet de mettre en évidence les raies d'absorption des gaz contenus dans l'atmosphère. C'est je crois le principe de l'analyse spectrale.
Il s'agit la du spectre vu depuis l'espace donc celui du transfert radiatif vers l'espace. Et pour que le système soit à l'équilibre, il faut donc que l'intégrale du spectre ou flux total soit égale au flux solaire.

J'ai trouvé cette figure sur le site du cnrs :



A l'adresse suivante :

http://www.exobio.cnrs.fr/spip.php?article28

Ce sont les spectres infra rouge de trois planète comparables (présence d'une atmosphère, taille comparable, distance au soleil pas trop différente)

Malheureusement, les spectres sont un peu tronqués.
La température de spectre de venus est de 230k, celle de la terre de 250K.
Ce que je remarque sur ces spectres c'est que pour un taux de C02 de 380 ppm (TERRE) ou 97% (VENNUS) la "grande" raie d'absorption du C02 est de dimension proche. Elle est certes un peu plus importante pour le spectre de vénus mais la différence est très petite en rapport de l'écart des concentrations de C02 (380ppm contre 970 000 ppm sur VENUS).
De plus, l'atmosphère de vénus est sensiblement (50 fois) plus dense.
De même pour mars, l'effet du C02 dans la très ténue atmosphère martienne semble à peu de chose près le même.
on peut faire la même remarque sur l'ozone puisque son effet est visible sur le spectre terrestre malgré une concentration très faible.

Ces spectres me donnent finalement l'impression que l'absorption des raies est très peu dépendante de la concentration des gaz. C'est à dire que c'est une peu la loi du "tout ou rien". Je vois donc mal comment un changement du taux atmosphérique en C02 pourrait changer sensiblement le spectre d'émission de la terre et donc la température du spectre.

Image passée en pièce jointe.
JPL, modérateur

[JPL]

Que l'absorption soit à peu près indépendante de la concentration serait une révolution de la physique ! N'as-tu pas pensé plutôt que les axes des abscisses avaient peut-être été ajustés pour rendre les spectres comparables ? J'aimerais bien avoir l'étude initiale pour comprendre comme les axes ont été gradués.

[invite13fddc90]

A priori il n'y a pas tellement besoin de cela. En effet, les températures des spectres de vénus et de la terre sont proches (230 et 250K) l'émission du corps noir de dépendant que de cette température. Cela fait 40% de flux en plus pour la terre. Attention, il s'agit uniquement du spectre d'émission de ces planètes et non de tout le spectre (émission + réflexion) .

[yves25]

Contrairement à une idée trop répandue, l'effet de serre sur Vénus n'est pas dû qu'au seul CO2. Les 3% restants d'une atmosphère 100 fois plus épaisse que sur Terre, ça fait beaucoup.

Ces figures ne sont cependant que très grossières: il ya d'autres bandes d'absorption du CO2 qui n'y figurenet pas et dont l'absorption est importante sur Vénus, compte tenu des concentrations.

Mais le point essentiel n'est pas là: une bande d'absorption, c'est dû aux caractéristiques physiques des molécules . LA bande 15 µm du CO2 qui est montrée sur ces courbes est due à une flexion de la molécule du CO2 qui est normalement linéaire. Cette flexion est quantifiée. Le domaine sepctral de l'absorption par le CO2 dans cette bande ne peut pas s'étendre sur l'ensemble du spectre (pas beaucoup plus que, disons 12 à 18 µm même en tenant compte des isotopes et des bandes chaudes de fréquence proche.

Ulysse a l'air de nous dire que quand l'absorption augmente, la bande devrait s'élargir jusqu'à couvrir l'ensemble du spectre, ce n'est évidemment pas le cas.

Mais c'est toujours à la même question qu'il faut répondre: l'isolation de la planète , ce n'est pas seulement son opacité au rayonnement qui provient de la surface. Si j'ajoute du CO2, je rends aussi l'atmosphère plus opaque à ce qui provient des altitudes plus élevées et c'est pour cela que j'ai employé l'exemple du pull en plus ou du vitrage supplémentaire.

Avec la conce,tration actuelle, disons par exemple et pour simplifier que 0% des photons (entre 12 et 18 µm) traversent l'atmosphère pour 20% de ceux qui sont émis à 1 km et 40% de ceux qui le sont à 2 km etc

Disons que si on augmente la concentration, on aura toujours 0 depuis la surface mais on aura aussi 0 entre 1 km et le sommet et seulement 20% entre 2km etc ..

C'est pourtant bien simple à comprendre


Ulysse, tu me ressors encore ces arguments qui montrent que tu n'as rien compris au fonctionnement d'un double ou d'un triple vitrage . Je vais devoir faire un exercice d'application ma parole!

[invite13fddc90]

C'est la première fois que je fais la comparaison entre les spectres d'émission de ces planètes. Je ne vois pas ce que cela a à voir avec un double vitrage qui est une isolation thermique en limitant la conduction et empêchant la convection( valable aussi pour un simple vitrage) ce qui a peu de chose à voir avec les spectres. Quand à l'étendue (et la "profondeur") de la raie spectrale du C02 autour de 15µm, je n'ai pas prétendu qu'elle devrait s'élargir. Je sais très bien à quoi sont du ces raies spectrales, je sais que leur étendu est physiquement limitée. Par contre, si plus de C02 "piège" plus d'énergie lumineuse cela devrait se traduire par un "approfondissement" des raies d'absorption, et leur intégrale ou ce qu'elle représente comme flux devrait croître avec la concentration. Au vu de ces spectres c'est le cas mais cette croissance semble très très faible.

De la même manière je n'ai pas dit que la température de vénus ne s'explique que par son C02.

[yves25]

Entre temps, j'ai ajouté qq trucs à mon post précédent en essayant de ne pas multiplier les posts; j'ai eu tort mais relis le stp.


Tes spectrtes sont ceux qui sont observés depuis l'espace, c'est bien ça?

Alors , il n'est pas question de creuser plus ou moins: il y a toujours un niveau d'émission.
Ce qu'on voit sur ces courbes, c'est qu'au centre de la bande, c'est plus froid que sur les bords et c'est bien normal: c'est très exactement ce que je raconte à propos du double ou du triple vitrage: au centre, ça provient de la vitre extérieure et sur les côtés (pas d'absorptio,n) de la vitre la plus interne.

[invite13fddc90]

Ce sont les spectres vu depuis l'espace oui.

La concentration en C02 ne semble pas jouer un rôle important dans la proportion de l'énergie "piégée". Il me semble que suivant la définission courante de l'effet de serre, les GES "piègent" les IR. Il semble donc que la concentration joue très peu sur la capacité des GES à piéger les IR. Cela explique en plus le fait qu'autrefois avec des concentrations de 10 000 ppm en CO2 la température terrestre était proche de l'actuelle.

[invitef2580e8e]

Bonsoir Yves,
Si EDF me fournit 240V au lieu des 230, le courant passe à 1,08 A, la puissance dissipée passe à 258 W à 260 W et alors je suffoque de chaleur

L'équilibre entre la puissance absorbée par la terre, celle rayonnée et aussi celle apportée par le soleil me parait trés delicat.

La plage de fonctionnement optimal ( le climat actuel ) me parait trés trés etroite et donc fortement instable.

Suffoquer ? Mais avec 2 W de plus un certain nombre d'autres phénomènes se produisent : dissipation calorifique de la pièce en fonction de son isolation, respiration des plantes et évaporation de l'évier, ta propre transpiration, bref il se passe mille choses lors de la perturbation ou du changement d'équilibre. Un nouvel équilibre s'établit. Est-ce une forte instabilité ? Il faudrait définir ce que l'on appelle instabilité alors ? Surtout avec le climat qui est par essence quelque chose de variable, non seulement dans les saisons mais dans les années.
Par ailleurs définir un fonctionnement optimal n'est qu'une visée de l'esprit car selon les différentes zones du globe l'optimal n'est pas le même. L'optimal existe dans l'industrie car une machine doit fonctionner dans certaines plages bien déterminées. L'optimal est-il dans une période glaciaire ? Dans une période chaude ? Dans une période tempérée ?

[calculair]

Bonjour EFGH,

Oui tu as raison ma fomulation nest pas trop precise,

L'instabilité est en fait la traduction du fait que le rechauffement actuel est sensible ( au moins vu en Europe )

Quant au climat dit optimal, j'ai pris la peine de dire le climat actuel.

Ce qui est important à noter est que de petites variations ( du moins que j'apprecie comme telles de la puissance absorbée, et par les effets indirects des retroactions positives et negatives entrainent des effets trés sensibles sur le climat.

[calculair]

Bonjour Ulysse

J'ai du mal a croire que l'energie piègée ou l'effet de serre soit independant de la quantité de CO². Physiquement c'est choquant. A moins que tu fasses intervenir d'autre facteurs.
Yves sans doute, nous le confirmera.

[calculair]

Bonjour Yves,

Je prend conscience que les parametres geometriques, parametres orbitaux, positions des continents, ensoleilement des pôles, et puissance aborbeée a ce niveau, joue un role important dans la repartion des temperatures sur le globe et les climats locaux.

[yves25]

Ce sont les spectres vu depuis l'espace oui.

La concentration en C02 ne semble pas jouer un rôle important dans la proportion de l'énergie "piégée". Il me semble que suivant la définission courante de l'effet de serre, les GES "piègent" les IR. Il semble donc que la concentration joue très peu sur la capacité des GES à piéger les IR. Cela explique en plus le fait qu'autrefois avec des concentrations de 10 000 ppm en CO2 la température terrestre était proche de l'actuelle.

Je crois que tu ne comprends pas la nature de ces spectres.

Il s'agit de l'énergie émise à une fréquence donnée, comparée à celle émise par un corps noir à une température donnée.
On observe très bien que l'énergie émise au centre provient de zones plus froides que celle qui est émise sur les côtés de la bande. Si tu veux faire plus, il faut calculer les choses précisément et pas regarder ça à vue de nez. De toute façon, le rayonnement IR de la surface ne sort pas sur Vénus.

la comparaison n'a aucun sens.

[yves25]

Bonjour Yves,

Je prend conscience que les parametres geometriques, parametres orbitaux, positions des continents, ensoleilement des pôles, et puissance aborbeée a ce niveau, joue un role important dans la repartion des temperatures sur le globe et les climats locaux.

Oui, bien sûr.

[yves25]

Par ailleurs définir un fonctionnement optimal n'est qu'une visée de l'esprit car selon les différentes zones du globe l'optimal n'est pas le même. L'optimal existe dans l'industrie car une machine doit fonctionner dans certaines plages bien déterminées. L'optimal est-il dans une période glaciaire ? Dans une période chaude ? Dans une période tempérée ?

Ca, c'est une argutie: le climat optimal est celui auquel nos sociétés se sont adaptées.

Parce que , tout autre climat nécessitera des mesures d'adaptation et ça aura un coût économique et humain.

On peut penser qu'un autre serait peut être meilleur au final mais l'important, en la matière, c'est le changement, c'est lui qui pose pb: par exemple, plus chaud peut signifier que certains domaines littoraux deviennent inhabitables parec qu'inondés trop fréquemment lors des tempêtes. Il faut donc évacuer et reconstruire. Après, ça sera peut être mieux, d'accord mais ...pendant?

Plus froid, signifie des récoltes perdues

etc...

On s'adaptera, bien sûr. La question est de s'y préparer au mieux et de faire les meilleurs choix.

[invite13fddc90]

Je crois que tu ne comprends pas la nature de ces spectres.

Il s'agit de l'énergie émise à une fréquence donnée, comparée à celle émise par un corps noir à une température donnée.
On observe très bien que l'énergie émise au centre provient de zones plus froides que celle qui est émise sur les côtés de la bande. Si tu veux faire plus, il faut calculer les choses précisément et pas regarder ça à vue de nez. De toute façon, le rayonnement IR de la surface ne sort pas sur Vénus.

la comparaison n'a aucun sens.

J'avoue que je ne comprend pas ton explication. Pour moi ces spectres sont globalement ceux de corps noirs avec les raies d'absorption des gaz contenus dans les différentes atmosphères.

[invite13fddc90]

En fait, ça y est j'ai compris ton histoire de température.
C'est juste que tu considères l'atmosphère opaque sur la raie d'émission donc
l'énergie émise à ce niveau provient du sommet de l'atmosphère qui a priori est plus froid. Cela ne change pas grand chose à l'observation. On voit que l'atmosphère de Vénus n'est pas beaucoup plus opaque que l'atmosphère terrestre dans la raie des 15µm du CO2 malgré un taux très supérieur. L'effet de serre du C02 n'y est donc pas beaucoup plus important.

Sinon, j'ai regardé la composition de Vénus. Le seul autre GES qu'il y a c'est de la vapeur d'eau à 0,002% . Les autres Gaz sont l'azote (3,5%) et beaucoup plus rare l'argon, C0,Hélium, O2, Néon et SO2 .

[yves25]

Plus les nuages.... (100%)
Tu as un peu progressé mais pas assez
Tu ne peux strictement rien conclure de l'opacité de l'atosphère de Vénus à la seule vue de ces spectres

[invite986312212]

De toute façon, le rayonnement IR de la surface ne sort pas sur Vénus.

c'est bizarre ça, que peut faire un rayonnement à part sortir d'une surface?

[invite13fddc90]

c'est bizarre ça, que peut faire un rayonnement à part sortir d'une surface?

C'est dans globalement ce qui se passe, il est absorbé par l'atmosphère qui est très dense et aussi réfléchi par la couche nuageuse. Il y a aussi les particules et poussières qui jouent certainement un rôle important.

[invite986312212]

mais est-ce que l'atmosphère peut absorber indéfiniment de l'énergie sans la relâcher?

[invite13fddc90]

Bien sur que non. Ce qui est absorbé est ensuite restitué sous différentes formes.
Une partie est transformée en énergie thermique (le gaz chauffe)
Cette énergie se diffuse alors par conduction thermique
et rayonnement (corps noir et/ou raie d'émission)

[yves25]

Le rayonnement IR thermique n'est pratiquement pas réfléchi par l'atmosphère

Si l'atmosphère absorbe le rayonnement, elle s'échauffe et émet du rayonnement à son tour.

C'est pourquoi le rayonnement observé depuis l'espace (dans le cas de Vénus et dans la plus grande partie du spectre sur Terre) ne vient pas de la surface mais de qq part dans l'atmosphère.

[yves25]

Ulysse: la conduction thermique est un mécanisme inefficace pour l'air. C'est la convection et la turbulence qui mélangent la chaleur ...plus le rayonnement.

[invite13fddc90]

Ulysse: la conduction thermique est un mécanisme inefficace pour l'air. C'est la convection et la turbulence qui mélangent la chaleur ...plus le rayonnement.

La conduction est efficace à "courte distance" c'est bien elle qui fait l'échange il ne suffit pas de "mélanger" le mélange permet justement de maximiser l'échange par conduction en mettant à proximité des gaz de température différente.

Je n'ai pas dis que l'atmosphère reflète les IR j'ai parlé des nuages. Ceux-ci doivent bien en refléter une partie?

[invite13fddc90]

Le rayonnement IR thermique n'est pratiquement pas réfléchi par l'atmosphère

Si l'atmosphère absorbe le rayonnement, elle s'échauffe et émet du rayonnement à son tour.

C'est pourquoi le rayonnement observé depuis l'espace (dans le cas de Vénus et dans la plus grande partie du spectre sur Terre) ne vient pas de la surface mais de qq part dans l'atmosphère.

Je sais très bien que le spectre observé depuis l'espace ne correspond pas à l'émission faite depuis le sol. Sinon la température du spectre serait celle du sol or ce n'est pas le cas.

[yves25]

Bon, alors , dans ce cas, tu devrais comprendre mes réponses concernant tes comparaisons de spectres d'émission des planètes.

Ce que tu appelles la conduction , c'est de la turbulence dans le cas de l'atmosphère.

Par ailleurs, les nuages réfléchissent très peu les IR, à l'exception des nuages de galce ..et encore.
En IR thermique , le mécanisme de réflexion est très peu efficace.