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

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Bonjour à Tous,

J'ai repris mes calculs, en tenant compte cette fois du spectre d'emission et des raies d'absortions et de la concentration du gaz quand je la connais;

Je n'ai pas trouvé de documents suffisament precis, et j'ai quelques doute sur les coefficients de la loi de Planck( 8 pi ou 4 pi fflux total ou par steradians ???)

Mon calcul donne actuellement une variation de temperature terrestre 0,65°C pour une variation du CO² de 280 à 380 ppm


J'espère que je ne vous ai pas lassé avec mes hésitations, je pense que je dispose un modèle climatique trés rustique sur excel, mais des lumières de specialistes permettront d'ameliorer cette approche

J'ai des hesitations sur l'absortion energetique de l'atmosphère et sur l'impact des autre gaz que le CO²

Merci de vos aides
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[invite13fddc90]

Certains gaz jouent un rôle important.

L'ozone absorbe une part importante des UV incidents augmentant l'absorption de l'atmosphère. L'eau absorbe les IR, plus que le C02 d'ailleurs.
L'effet des autres gaz sur les transferts radiatifs sont je crois nettement moins importants.
Les nuages diffusent la lumière, ils ont j'en suis certain (c'est mon opinion) un effet majeur sur le climat mais c'est un domaine mal connu, mal modélisé.

Lorsque l'on compare Vénus et la terre on dit souvent que vénus a une atmosphère dense composée de C02 donc un gros effet de serre. on a vu suite aux spectres que j'ai trouvé que l'incidence du C02 sur vénus ne semble pas pouvoir expliquer sa température de surface. On évoque moins souvent la couverture nuageuse composée de Trois couches denses et couvrant toute la surface de la planète. Ces nuages sont composés principalement d'acide sulfurique. Je ferais remarquer d'ailleurs que tant sur terre que sur vénus c'est "à partir" de la couche nuageuse que l'on entre dans la troposphère ou la température évolue linéairement avec l'altitude.

Sur la terre (les nuages sont présents à partir de 10km d'altitude environ)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ea/Couches_de_l'atmosphere.png/300px-Couches_de_l'atmosphere.png

Sur vénus s'est plus criant , la couche nuageuse la plus élevée est aux alentours de 65km d'altitude :

http://www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/...atmosVenus.jpg

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Bonjour Ulysse,

Je part demain en vacances, et je reprendrais l'amélioration de mon modèle en septembre pobablement

Mes premières conclusion par rapport à mon modèle sont une variation de temperature de 0,15°C entre 280 ppm et 380 ppm et +0,43 °c si la concentration passe de 380 ppm à 700 ppm

J'ai le sentiment que H²O joue un rôle important, j'ai commencé a introduire le H²0 dans mon modèle en introduisant la pression de vapeur saturante en fonction de la température.

Par contre les paramètres orbitaux, jouent un rôle important, ainsi que la temperature du soleil et son diamètre.

Le tableur excel permet d'evaluer la sensibilité de ces divers paramètres.

D'aprés mon modèle, j'aurais tendance à dire que le CO² joue un rôle assez faible sur la temperature moyenne de la terre. Je suis interresé de prendre en compte des effets de ce gaz que l'aurais largement sous-estimé.

J'aimerai donc trouver le spectre d'absortion du CO² en fonction de la longueur d'onde et sa concentration.

Ma conclusion personnelle et provisoire, ce n'est pas le CO² qui fait croître la temperature, mais je suis prêt à tout remettre en cause.

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Bonjour Ulysse

As tu bien reçu le fichier ?

C'est il ouvert correctement ?

A bientot

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Re bonjour à tous

Je me suis construit un modèle climatique hyper rudimentaire sur un tableur excel avec des rebouclages simples pour tenter de tenir compte des retroactions, quand je pouvais les calculer( pour H²O la pression de vapeurs saturantes en fonction de la température)

je suis conscient que mon machin ne peux rivaliser avec des modèles plus precis, plus complet, mis au point par des specialistes aprés plusieurs années d'etude et confrontations critiques.
En tous les cas cela m'a permis d'approcher la complexité du problème, de la precision des observations, de la comprehension des mecanismes intervenant dans l'equilibre thermique de la terre.

mon modèle rudimentaire m'a donné :
Variation de temperature terrestre pour une varition de 1% du rayon solaire
1,4 °C

Variation de la temperature pour une varoation de 1% de la distance Terre Soleil = - 1,4°C

Variation de la température pour une variation de 1% de la temperature solaire = 2°C

Variation de la temperature pour une variation de 1% de la concentration actuelle en CO² = 0,023°C

Variation de la temperature en passant de 380 ppm de CO²( valeur actuelle ) à 760 ppm ( doublement ) = 2,7 °C

Impact d'une variation de CO² de 380 ppm à 390 ppm
variation de temperature calculéé = 0,06°C
effet amplificateur de H²O ( compris dans le chiffre precedent ) 0,01°C


Je tiens à disposition mon fichier excel pour les curieux, mais il faut le considerer comme un document de travail et non comme un fichier réellement operationnel pour faire des simulations.

[yves25]

Excuse moi mais tes résultats sont sans intérêt tant que l'on ne saura pas comment tu t'y es pris.
Donc, avant toute chose: décris nous le plus précisément possible ton modèle
et, stp, d'abord avec des mots pas avec des formules (ça , ça sera l'étape qui suit)

Quielles hypothèses?
Comment les traduis tu en équations?
etc...

[calculair]

Excuse moi mais tes résultats sont sans intérêt tant que l'on ne saura pas comment tu t'y es pris.
Donc, avant toute chose: décris nous le plus précisément possible ton modèle
et, stp, d'abord avec des mots pas avec des formules (ça , ça sera l'étape qui suit)

Quielles hypothèses?
Comment les traduis tu en équations?
etc...

Boujour Yves

Si tu me donnes ton adresse mail, je t'envoie mon fichier Excel qui m'a permis de faire les calculs, il ya aussi des onglets explicatifs de mon raisonnement.

Mais , il faut consider cela que comme un excercice pour comprendre les phenomènes intervenants dans la temperature moyenne de globe

[yves25]

Pas de pb mais tu donnes tes résultats dans le cours d'une discussion ouverte.
Si tu ne dis pas comment tu as fait, c'est sans intérêt.

Alors si tu m'envoies ta copie en privé, je veux bien te la corriger mais c'est pas du jeu

[calculair]

Pas de pb mais tu donnes tes résultats dans le cours d'une discussion ouverte.
Si tu ne dis pas comment tu as fait, c'est sans intérêt.

Alors si tu m'envoies ta copie en privé, je veux bien te la corriger mais c'est pas du jeu

OK c'est parti....

J'espère que le fichier est arrivé en bon etat.

merci encore une fois pour ton interet à un novice comme moi sur ces problèmes climatiques.

[shokin]

Tu peux transformer en image ton fichier, puis joindre cette pièce à un de tes message.



Shokin

[calculair]

Tu peux transformer en image ton fichier, puis joindre cette pièce à un de tes message.



Shokin

Le veux bien, mais comment tu faits a partir du fichier excel ?

[yves25]

Moi, je vois une solution simple:
tu affiches chaque onglet sur ton écran
tu fais une saisie d'écran
c'est une image que tu joins en pièce jointe
si c'est trop grand, tu découpes

mais surtout numérotes tes images



Mais , comme je te l'ai dit , il vaut mieux expliquer ce que tu fais que de bombarder tes résultats ou tes calculs. En soi, ils ne valent rien
Une fois que tu auras expliqué ce que tu fais, ça devient intéressant

Il me semble que tes profs de physique ont dû te le dire, non?
des pages et des pages de calcul sans explication, je connais , j'en ai corrigé des milliers mais c'était jamais très prometteur.

[calculair]

OK , je veux bien essayer, il va y avoir du volume...

Yves a peut être dèjà jeté un coup d'oeuil notamment sur l'onglet " presentation des notions physiques",

Comment transformer un fichier excel directement en fichier JPG ou transmissible sur ce forum. ?

[JPL]

Personnellement je vois une solution bien plus simple : tu zippe le fichier xls et tu le mets en pièce jointe.

[calculair]

Merci JPL

J'espère que cela va reussir

merci de confirmer la reussite de l'opération

[yves25]

C'est vrai que c'est tellement plus simple!
C'est vrai que "piece jointe", ça veut dire toute sorte de pièce et pas seulement image!

[yves25]

Bon, je n'avais pas vu l'onglet "presentation des notions physiques"
On regarde toujours trop vite!

Il n'empêche: je ne trouve pas de réponse au point essentiel: comment passes tu d'une information en W/m2 à des degrés?

Après, il ya d'autres pbs

Le premier concerne la façon dont tu estimes l'absorption moléculaire.
La figure que tu présentes est un spectre "vu" du haut de l'atmosphre
En déduire les coefficients d'absorption signifie que tu as confondu ça avec un spectre de transmission de l'atmosphère.

Les photons qui sortent au sommet ne viennent pas tous de la surface (très peu, en fait), ils viennent de différents niveaux dans l'atmosphère et donc de conditions d'émission différentes (températures différtentes)

Ca ne marche pas comme ça

[calculair]

Bonjour Yves,

Je reflechirais sur ma mauvaise lecture du spectre, ensuite

Dans mon calcul j'evalue la puissance absorbée par la terre.

La loi de Stephan P = Sigma T^4 permet de deduire la temperature en supposant l'équilibre thermique ( puissance absorbée = puissance rayonnée)

Voir l'onglet bilan thermique avec effet de serre et en particulier ligne 21


Pour ce qui concerne le spectre, j'ai fait la difference entre le spectre reçu et le spectre ré emis, la difference c'est ce qui a été retenue ... et donc participe à l'effet de serre.

[yves25]

Bonjour Yves,

Je reflechirais sur ma mauvaise lecture du spectre, ensuite

Dans mon calcul j'evalue la puissance absorbée par la terre.

La loi de Stephan P = Sigma T^4 permet de deduire la temperature en supposant l'équilibre thermique ( puissance absorbée = puissance rayonnée)

Quelle puissance absorbée? Celle du soleil?

Tu ne serais pas en train de réécrire le bilan radiatif tout simplement?

Pour ce qui concerne le spectre, j'ai fait la difference entre le spectre reçu et le spectre ré emis, la difference c'est ce qui a été retenue ... et donc participe à l'effet de serre.

Non: le spectre émis est une convolution: celle des transmissions (en f(z) ) par la fonction de Planck de la température en f'z)
En conséquence; la relation est bien trop lointaine pour pouvoir être ainsi exploitée.

Le spectre observé, c'est


où avec la pression à la surface

[calculair]

Nous allons essayer de ce comprendre et s'habituer à nos notations...

Puissance absorbée par la terre.

Pour calculer cette puissance mon modèle evalue d'abord la puissance incidente venant du soleil ( La puissance geothermique est jugée negligeable)

voir ligne 4 ou 41 de l'onglet bilan avec effet de serre ( 1650 W/m²)
Je suppose que le coefficient de reflexion du sol est en moyenne de 0,3
ligne N°9 ou 46 de l'onglet

La puissance reflechie est evaluée à 495 W/m² ligne 48

mais toute la puissance reflechie n'est pas evacuée vers l'espace. L'absortion calculée entre le spectre recu du soleil et celui reemis conduit à absorber 34 % de cette puissance ligne 56 ( detail Ligne 50 , 52 et 54 )

d'ou la puissance non reemise ligne 58

ligne 60 la puissance totale absorbée par la terre

ligne 62 application loi de stephan pour la temperature d'equilibre

[calculair]

Pour revenir au spectre

Peux tu m'expliquer pourquoi mon raisonnement simple s'appuyant sur la conservation de l'energie ne marche pas ?

Le spectre du soleil incident est celui du coprs noir à la temperature du soleil
le spectre reflechit est donc le même, mais on constate dans le rayonnement ré emis des bandes d'absortion. L'enerrgie correspondante est restée piègée sur terre.
Ce raisonnement est il faux ?

peux tu expliciter ta formule,SVP, je ne vois pas à quoi ça correspond. je ne suis pas habitué à ces notations.

[yves25]

Nous allons essayer de ce comprendre et s'habituer à nos notations...

Puissance absorbée par la terre.

Pour calculer cette puissance mon modèle evalue d'abord la puissance incidente venant du soleil ( La puissance geothermique est jugée negligeable)

voir ligne 4 ou 41 de l'onglet bilan avec effet de serre ( 1650 W/m²)

A ce stade , c'est un détail mais il ne s'agit pas de 1650 W/m2 mais de 1370

Je suppose que le coefficient de reflexion du sol est en moyenne de 0,3
ligne N°9 ou 46 de l'onglet

Ceci est la réflexion par l'ensemble surface + atmoisphère

La puissance reflechie est evaluée à 495 W/m² ligne 48

Il ne s'agit plus d'un détail: la terre tourne et elle est sphérique. Où en tiens tu compte?
En général, on divise cette énergie reçue par 4 , c'est le plus simple et ça vient du fait que c'est le disque qui est éclairé lais que c'est la sphère qui se partage cette énergie.

Par ailleurs comment 1650 multipliés par 0,30 peuvent ils faire 495?????

OK, c'est aussi un détail à ce stade

EDIT: c'est vu: pondération continents /océans

mais toute la puissance reflechie n'est pas evacuée vers l'espace. L'absortion calculée entre le spectre recu du soleil et celui reemis conduit à absorber 34 % de cette puissance ligne 56 ( detail Ligne 50 , 52 et 54 )

Le rayonnement solaire réfléchi n'a rien à voir avec le rayonnement infrarouge émis si ce n'est par l'intermédiaire de la transformation en chaleur.

Voyons d'abord ça

[yves25]

Pour revenir au spectre

Peux tu m'expliquer pourquoi mon raisonnement simple s'appuyant sur la conservation de l'energie ne marche pas ?

Le spectre du soleil incident est celui du coprs noir à la temperature du soleil
le spectre reflechit est donc le même, mais on constate dans le rayonnement ré emis des bandes d'absortion. L'enerrgie correspondante est restée piègée sur terre.
Ce raisonnement est il faux ?

peux tu expliciter ta formule,SVP, je ne vois pas à quoi ça correspond. je ne suis pas habitué à ces notations.

Tu confonds émission et réflexion me semble t il.

De plus, même en parlant du spectre réellement réfléchi, il n'a aucune raison d'être le même que celui du soleil: la planète absorbe sélectivement, c'est d'ailleurs pour cela qu'elle est si belle vue de l'espace si ce n'etait pas le cas, elle serait blanche, tout simplement.


C'est à toi de t'habituer aux notations puisque tu veux aborder un pb scientifique. Ma notation est celle utilisée couramment.

p c'est la pression
lambda, la longueur d'onde et dans ma formule, elle est fixe parce qu'on intégrera sur lambda ensuite.

B est la fonction de Planck (je l'avais écrit en disant qu'il s'agissait d'une convolution)
t ( z, z') est la transmission (sous entendu à la longueur d'onde lambda) entre les altitudes z et z' ou encore entre' les pressions relatives sigma et sigma'

[calculair]

Je vois que nous allons avoir une discussion serrée mais interresante.

Je reconnais que j'ai " bidouillé " certains paramètres.
voir l'onglet application numérique

Les lignes 5 à 16 en rouges sont des paramètres pris sur WIKIPEDIA.

La puissance emise par le soleil calculée sur les lignes 21 à 24 = 3,95 *10 ^26 W

Puissance recue( ou interceptée ) par la terre considerée comme un disque de rayon terrestre ligne 26 à 29, je trouve 1407 W/m²

La energie reçue par le disque terrestre
lignes 31 à 34

temperature d'equilibre de la terre ( sans reflexion ni effet de serre )
lignes 36 à 41, la surface de rayonnement terrestre est la surface de la sphére complète.

Le " bidouillage" des paramètres initiaux est fait sur les lignes suivantes
Ligne 49 modif du rayon solaire
Ligne 56 modif temperature solaire
Ligne 61 modif distance terre soleil

ipact de ce bidouillage qui m'a paru leger ( mais je me trompe peut être ) le flux recue par la terre est alors de 1650 W/m²
ligne 63

La nouvelle temperature terrestre hors effet de serre reflexion est donnée à la ligne 73 à 75


Voila j'espère que j'ai éte clair et que tout cela n'est jugé trop horrible !

[calculair]

PS
Je confirme que 1650 * 0,3 = 495.

Je viens de verifier que le tableur à bien fonctionné avec la calculette .

[yves25]

Je vois que nous allons avoir une discussion serrée mais interresante.

Je reconnais que j'ai " bidouillé " certains paramètres.
voir l'onglet application numérique

Les lignes 5 à 16 en rouges sont des paramètres pris sur WIKIPEDIA.

La puissance emise par le soleil calculée sur les lignes 21 à 24 = 3,95 *10 ^26 W

Puissance recue( ou interceptée ) par la terre considerée comme un disque de rayon terrestre ligne 26 à 29, je trouve 1407 W/m²

La energie reçue par le disque terrestre
lignes 31 à 34

temperature d'equilibre de la terre ( sans reflexion ni effet de serre )
lignes 36 à 41, la surface de rayonnement terrestre est la surface de la sphére complète.

Le " bidouillage" des paramètres initiaux est fait sur les lignes suivantes
Ligne 49 modif du rayon solaire
Ligne 56 modif temperature solaire
Ligne 61 modif distance terre soleil

ipact de ce bidouillage qui m'a paru leger ( mais je me trompe peut être ) le flux recue par la terre est alors de 1650 W/m²
ligne 63

La nouvelle temperature terrestre hors effet de serre reflexion est donnée à la ligne 73 à 75


Voila j'espère que j'ai éte clair et que tout cela n'est jugé trop horrible !

Pour les 495 , mea culpa

Pour ta biduoille, je ne comprends même pas ce que tu veux faire. Apparemment tu déduirais la température de la Terre d'une variation du rayon solaire!!!!!!!!

Dis moi que c'est pas ça !!

[calculair]

OUI c'est ça aussi,

Mais je voulais aussi ajuster ces paramètres pour augmenter la temperature de mon modèle.

Je pensais que ce bidouillage est dans les tolerances d'estimation de ces données.

Le rayon solaire me parait difficile à fixer rigoureusement ainsi que la temperature de surface. c'est pourquoi je me suis permis à ce bidouillage
d'ou les 1650 W/m² que tu contestais, mais avec les chiffres " officiels" j'arrive à 1407 W/m²

[yves25]

Bon, je me suis décidé à sortir ma calculette
et il me semble que je commence à comprendre une partie de ce que tu fais:
je lis
Donc environ 30% de l'énergie arrivant au sol est re-émise par réflexion Le CO² à la concentration actuelle retiendra environ 6,84 % et la vapeur d'eau en retiendra autant
Globalement 74,5% de énergie réfléchie sera retournée à l'espace. Cela signifie que 25,5% de énergie réfléchie participe à l'effet de serre

Je comprenais pas mais avec la calculette, je m'aperçois que tu as effectivement multiplié les 0,30 par 0.0684 *2 ce qui te donne tes 0.745

est ce une coincidence de chiffres ou bien est ce vraiment ce que tu fais?

[yves25]

OUI c'est ça aussi,

Mais je voulais aussi ajuster ces paramètres pour augmenter la temperature de mon modèle.

Je pensais que ce bidouillage est dans les tolerances d'estimation de ces données.

Le rayon solaire me parait difficile à fixer rigoureusement ainsi que la temperature de surface. c'est pourquoi je me suis permis à ce bidouillage
d'ou les 1650 W/m² que tu contestais, mais avec les chiffres " officiels" j'arrive à 1407 W/m²

Mais en quoi cela te donne t il la température de la Terre?
et surtout sa variation de température quand on change le CO2????

je pense que ça va tourner au dialogue
dans ce cas, on va passer en MP
et on donnera la conclusion de la discussion

[calculair]

Je ne retrouve pas explicitement tout de suite ce calcul, mais c'est bien la demarche adaptée

L'atmosphère est supposée transparente aux rayons incidents
30 % sont reflechies
l'atmosphere retient une pariie de ce rayonnement, c'est l'effet de serre, et donc 0, 0685*2 des 0,3 participe à l'effet de serre

L'energie qui chauffe la planete est
L'energie incidente - (l'energie reflechie diminuée de l'absortion atmosherique )
1 - (0,3- 0,137) =1 - 0,263 = 0,737 % de lenergie incidente ( sauf erreur de calcul )

C'est le principe de mon calcul