A fond sur l'effet de serre !

[invite61a30066]

Juste en passant :

Un graphique actualisé à mon avis instructif (qui n'invente rien mais a une adresse web facile à trouver)
https://climexp.knmi.nl/start.cgi

La relation T vs log (CO2) est, on le constate en temps réel, fortement linéaire, donc il y a un lien totalement évident entre les deux variables. C'est un constat. Sans aucune théorie.

Je laisse yves pour continuer à expliquer la théorie.

Salut Cts
interessant ce graphique, si je ne me suis pas trompé, j'ai trouvé avec la pente une sensibilité climatique d'environ 2,2 °C / doublement de CO2 (j'ai pris les points (320 , 0 ) et (410, 0,8) et j'ai calculé (0,8 - 0)/ ( ln(410) - ln(320) ) * ln (2) = 2,23 , tu confirmes ?
vu comme ça "sans théorie" ça semble indiquer plutot la fourchette basse de la sensibilité des modèles, et ça confirme la comparaison entre les courbes de températures et les modèles qui semblent aussi dans la partie basse :

https://www.climate-lab-book.ac.uk/c...-observations/
-----

[yves25]

Il n'y a pas que le CO2. Il y a d'autres forçages: le CH4, les aérosols
La figure jointe montre l'augmentation de température en fonction du forçage anthropique total.
Le résultat n'est pas très différent parce qu'il y a plus ou moins compensation entre aérosols (forçage négatif) et autres GES mais la pente dépend très fortement des points extrêmes . C'est donc pas très précis sans toutefois changer le résultat du tout au tout.
Ce que cette estimation manque complètement, c'est l'effet tampon de l'océan. C'est aussi tout ce qui concerne la réponse des calottes glaciaires. En d'autres termes ça manque complètement tout ce qui concerne les échelles longues.
J'ai abordé ça dans une discussion sur les sensibilités ici sur FS
et sur le blog des argonautes
A noter que certains modèles dans CMIP6 donnent des sensibilités de l'ordre de 5°C . Il y a déjà beaucoup de questionnement là dessus. Ca semble difficilement compatible avec les observations paléoclimatologistes qui, elles , prennent en compte les échelles longues pourtant.
On va en entendre parler pendant un moment.

[invite577a1421]

tu confirmes ?

Voir un fit linéaire avec R=0.9 me suffit car cela prouve qu'à l'ordre faible on doit justifier des équations linéaires.

Il est plus simple et souvent plus pertinent d'apprendre des équations d'ordre faible avec des termes linéarisés que d'apprendre "les modèles montrent que".
Un cours commence toujours par apprendre les équations les plus simples possibles. L'élève doit pouvoir résoudre des exercices en mode manuel sans un seul solveur.

Maintenant, ce sont aux climatologues de décider.

[yves25]

Évidemment, on est d'accord là dessus. Remarque bien que c'est toi qui as posté le premier sur ce sujet. une corrélation n'explique strictement rien.

Par contre, ça permet sans doute à fabyflam d'approfondir sa réflexion.

[invite577a1421]

Mon dernier message était seulement pour calmer les "calculateurs numériques", car je n'ai pas posté ce graphique pour les valeurs numériques à la 3e décimale mais pour sa structure.
Ce graphique, je voulais le montrer, car je l'aime bien.

[samydread]

je reviens sur la terre sans atmosphère.

Calculer la température moyenne de la terre en 'enlevant' l'atmosphère pourquoi pas, mais c'est une pure vue de l'esprit.

Si on vire le gaz alors pourquoi garder l'albedo de 0.3 qui dépend du couvert végétal et des océans. Autant tout virer.

L'avantage de tout virer (et en faisant abstraction que les roches se sont formés sous atmosphère et d'autres choses, mais en première approx c'est suffisant), c'est qu'on peut connaitre assez bien ce qu'il se passe pour les températures : Une terre ainsi 'nue' c'est tout bêtement la lune (à peu de chose près). L'albedo passe à 0.1.

et la température y varie entre -175 et +125°C. Le milieu de l'intervalle est à -25°C. On voit ainsi que le principal 'mérite' de l'effet de serre est de diminuer l'intervalle (surtout de faire remonter les valeurs minimales). Et accessoirement de rendre la notion de température moyenne un peu plus 'parlante'

[invite61a30066]

Mon dernier message était seulement pour calmer les "calculateurs numériques", car je n'ai pas posté ce graphique pour les valeurs numériques à la 3e décimale....

vu les incertitudes sur la sensibilité climatique, le premier chiffre significatif semble quand même déjà intéressant ! c'est pas un pinaillage sur la 3e décimale, c'est d'avancer un peu sur une incertitude par un facteur 2 qui n'a pas bougé depuis des dizaines d'années, malgré les masses de données accumulées impressionnantes et les calculs de plus en plus sophistiqués qu'on fait. Ce qui est une situation qui parait tout de même un peu étrange par rapport à la plupart des sciences ... Yves dit lui même que la nouvelle génération de modèles pourrait être encore plus en désaccord avec les observations que la précédente !

[FabiFlam]

Le rôle du gradient de température est évidemment fondamental, si l'atmosphère était isotherme à la température du sol, il n'y aurait pas d'effet de serre mais il y en aurait un si la température était différente de celle du sol.

Yves25,
J'ai beaucoup de mal à comprendre cette phrase, est-ce que tu peux expliciter ?
Est-ce que tu veux dire que s'il n'y avait pas de gradient de température, la puissance d'émission serait la même partout et donc il n'y aurait pas d'effet de serre. Ça ne me semble pas exact.
Je n'ai pas compris.
FabiFlam

[yves25]

L'émission ,c'est le produit de la fonction de Planck par le coefficient d'émission qui est egal au codfficient d'absorption . Si la temperature est la meme l'émission est egale a l'absorption.

[FabiFlam]

Tu veux dire que l'atmosphère est considérée comme un corps noir ? Désolée je ne comprends toujours pas. Pour moi l'absorption et l'émission des molécules de gaz est fonction de la température et de la pression partielle du gaz qui déterminent l'équilibre entre processus radiatifs et processus cinétiques. Je me trompe ?

[yves25]

Tu veux dire que l'atmosphère est considérée comme un corps noir ? Désolée je ne comprends toujours pas. Pour moi l'absorption et l'émission des molécules de gaz est fonction de la température et de la pression partielle du gaz qui déterminent l'équilibre entre processus radiatifs et processus cinétiques. Je me trompe ?

L'absorption est proportionnelle à la quantité de rayonnement présent d'une part et à la probabilité de transition d'un état 1 à l'état 2 d'autre part. Cette probabilité dépend des états d'énergie c'est ce qui est intrinsèque à la molécule (ce sont les coefficients d'Einstein) et de la température et de la pression ambiantes par l'intermédiaire de l'agitation moléculaire et du peuplement des niveaux et de la quantité d'absorbant (sa pression partielle si tu préfères multipliée alors par la longueur du trajet) .
L'émission est le produit d'une fonction source qui dépend de la température et de la probabilité de transition de l'état 2 à l'état 1 .
Les probabilités de transition de 2 vers 1 et de 1 vers 2 sont égales (a21 = a12 pour ce qui est intrinsèque à la molécule et pour le reste, les conditions (température et pression du milieu et quantité de molécules du gaz) sont évidemment les mêmes )
Dans l'atmosphère, l'équilibre thermodynamique est réalisé localement , la fonction source est donc la fonction de Planck.
mais je t'invite à lire mon dossier quitte à revenir me demander des précisions. En particulier les pages 8 à 10.

[FabiFlam]

Ah justement j'allais te demander si tu n'avais pas écrit un bouquin là-dessus.
Je vais lire ton dossier et je reviens, merci ! ��

[FabiFlam]

Encore un non-climatologue donnant son avis sur la climatologie depuis un site ouvertement climatosceptique, sans surprise.

Je reviens là-dessus, car cette réponse est fausse et m'a pas mal chagrinée : l'auteur de ce site n'est nullement climatosceptique.
Et son site est plutôt intéressant.
FabiFlam

[FabiFlam]

Tu dis que tu progresses..voyons donc ça
Pourquoi dis tu cela ?

Eh bien disons que je sais de mieux en mieux par quel bout je veux prendre le problème.
Mais sérieusement, 2,8W/M2 pour un doublement de CO2 c'est très peu non ? Ça donnerait la moitié environ pour 400 ppm. Soit quelques dixièmes de degrés si on en croit la sensibilité de 3,68W/M2/K que j'ai trouvé sur le blog du club des argonautes.
Est-ce que cette valeur est une valeur moyenne (l'atmosphère standard est-elle "représentative" ?)
Est-ce que les simulations modtran sont exemptes de biais ?

FabiFlam

[yves25]

Je reviens là-dessus, car cette réponse est fausse et m'a pas mal chagrinée : l'auteur de ce site n'est nullement climatosceptique.
Et son site est plutôt intéressant.
FabiFlam

Ah oui, la résonance gyrale !
Seul contre tous !
Je ne connais aucun météo ou océanographe qui s'y intéresse. Les théories personnelles non validées, c'est presque toujours de la fumisterie.

[meteor31bis]

Mais sérieusement, 2,8W/M2 pour un doublement de CO2 c'est très peu non ? Ça donnerait la moitié environ pour 400 ppm. Soit quelques dixièmes de degrés si on en croit la sensibilité de 3,68W/M2/K que j'ai trouvé sur le blog du club des argonautes.

ben sérieusement:

1-ce n'est pas 2.8 mais 3.8W/m2 pour un doublement.

2-pour le CO2 seul un doublement correspond à 1.2K

3-la sensibilité climatique, qui tient compte de toutes les rétroactions, est de 3.2K, voire peut-être plus selon les derniers modèles.

[FabiFlam]

Merci Meteor31bis,
Yves25 a dit 2,8W/M2 pour une atmosphère standard. Quelle est la différence avec la valeur que tu donnes ?
Pour l'instant, je cherche à comprendre le principe de l'effet de serre sans rétroaction : c'est déjà assez compliqué pour une martienne.
A propos, pourquoi dit-on que sur Mars l'effet de serre du CO2 est faible, car la pression est faible ? Pour moi, vu que la pression est faible, les processus radiatifs prédominent non ?
J'arrive toujours pas à saisir ...
FabiFlam

[meteor31bis]

Merci Meteor31bis,
Yves25 a dit 2,8W/M2 pour une atmosphère standard. Quelle est la différence avec la valeur que tu donnes ?
Pour l'instant, je cherche à comprendre le principe de l'effet de serre sans rétroaction : c'est déjà assez compliqué pour une martienne.
A propos, pourquoi dit-on que sur Mars l'effet de serre du CO2 est faible, car la pression est faible ? Pour moi, vu que la pression est faible, les processus radiatifs prédominent non ?
J'arrive toujours pas à saisir ...
FabiFlam

La valeur donnée de 3.8W/m2, est pour le global.
Quand on parle de standard en thermodynamique, c'est à 0°C, 1.013 bar.
Je ne sais pas si c'est dans ces conditions qu'on définit "l'atmosphère standard", en fait c'est plutôt 15°C, donc cela devrait être la même chose.
Il y a sans doute une erreur dans le 2.8 W/m2.
Pour Mars, à mon avis, c'est d'une part une question de gradient vertical plus faible que sur Terre et d'autre part une pression très faible, 3mb, entraîne des désexcitations moins fréquentes et donc des molécules moins "disponibles" pour absorber.
Enfin c'est comme cela que je vois les choses.

[yves25]

Il y a sans doute une erreur dans le 2.8 W/m2

Il s'agit d'une atmosphère US standard, sans nuages. Je viens de vérifier à nouveau, c'est bien ça mais ce n'est pas la même chose que pour le cas de toute l'atmosphère globale avec toutes ses variations
Mais ce n'est pas essentiel
Sur Mars, l'effet de serre est faible surtout parce qu'il n'y a pas l'effet de serre de la vapeur d'eau

[meteor31bis]

Oui d'accord, mais je regardais l'ES du CO2 seul et il y a tout de même 20 fois plus de CO2 sur Mars que sur Terre.
Or l'effet de serre y est très faible entre 1 et 5K seulement alors que sur Terre, de mémoire, on peut lui attribuer 10 K environ sur les 33K totaux.
Je pense donc que la faible pression totale sur Mars et le gradient de seulement 2.5K/km au lieu de 6.5K/km sur Terre sont responsables de cette différence sur l'ES du CO2 seul.

[FabiFlam]

Oui s'il vous plaît, ne parlons que du CO2 pour le moment, d'ailleurs c'est le titre du fil. Mais si on parle de tout je vais me paumer ..
Il y a un truc que je ne comprends pas bien sur les effets conjugués des processus radiatifs et du gradient de pression. Je n'ai pas vu cela explicité dans le dossier de Yves25.
J'aurais tendance à penser que sur Mars il peut y avoir davantage d'absorption et d'émission vu qu'il y a moins de chocs, mais en fait je ne sais pas trop ce que ça peut faire sur la température.
Il y a vraiment un truc que je ne capte pas ...
FabiFlam

[yves25]

euh non, en fait la pression totale est de 6.36mb et comme la teneur en CO2 est de 96%, sur Mars, la pression partielle de CO2 est de 6.1 mb, soit 20 fois plus que la pression de CO2 au préindustriel sur Terre.

Oui si on s'en tient au seul CO2, c'est ton dernier post à propos de gradient de température qui est juste. Encore une fois, la clé du pb c'est que l'émission a lieu à une température plus faible. Plus l'écart est grand plus fort est l'effet de serre.

[FabiFlam]

Yves25,
Plus faible que quoi ?

[yves25]

Oui s'il vous plaît, ne parlons que du CO2 pour le moment, d'ailleurs c'est le titre du fil. Mais si on parle de tout je vais me paumer ..
Il y a un truc que je ne comprends pas bien sur les effets conjugués des processus radiatifs et du gradient de pression. Je n'ai pas vu cela explicité dans le dossier de Yves25.
J'aurais tendance à penser que sur Mars il peut y avoir davantage d'absorption et d'émission vu qu'il y a moins de chocs, mais en fait je ne sais pas trop ce que ça peut faire sur la température.
Il y a vraiment un truc que je ne capte pas ...
FabiFlam

Les chocs entre molécules sont la principale cause de changement d'état d'énergie et de très loin aux pressions qui règnent sur Terre jusque vers 40 km d'altitude pour le CO2. Sur Mars, les niveaux d'énergie sont donc peuplés de façon sensiblement équivalente par absorption de rayonnement et par collisions.
Mais ça signifie simplement qu'il y a moins de changements d'état par collisions pas qu'il y en a plus par rayonnement.

[yves25]

Yves25,
Plus faible que quoi ?

je ne comprends pas la question
Ah si : plus faible que la température de la surface

[FabiFlam]

Tu dis:la clé c'est que l'émission a lieu a une température plus faible.
Plus faible que quoi ?

[FabiFlam]

Ah d'accord : plus faible que la température de surface.
Du coup, plus la différence entre température de surface et température d'émission est grande, plus l'effet est important ? C'est bien ça ?
Du coup l'effet augmente avec:
la gravité et la masse molaire du gaz (augmentation du gradient adiabatique)
Et diminue avec:
La présence de vapeur condensable (H2O sur Terre ou CH4 sur Titan)
J'ai bon ?
FabiFlam

[yves25]

Oui, c'est juste et l'effet de serre des nuages augmente avec leur altitude.

[FabiFlam]

Soit remercié mille fois !
Grâce à nos échanges je commence à comprendre pourquoi je bloquais sur certaines choses: il circule tellement d'absurdité sur ce sujet !
J'aurai sûrement d'autres questions mais je finis de lire tes dossiers avant.
FabiFlam

[FabiFlam]

Yves25,

Peux-tu s'il te plaît expliciter ceci:
Comme vu précédemment, l'atmosphère est globalement en déficit radiatif d'environ 104 W/m2. Chaque couche de l'atmosphère émet donc, en général, plus d'énergie radiative qu'elle n'en absorbe. Cela signifie donc qu'il y a davantage de transitions de l'état 2 vers l'état 1 par émission de photons que de l'état 1 vers l'état 2 par absorption de photons. L'état excité est donc repeuplé par les collisions. Sous cet angle, la turbulence et la convection sont les mécanismes qui permettent ce repeuplement en remplaçant des molécules ralenties et donc refroidies par des molécules plus rapides.

Cela me semble contradictoire avec ce qui est plus haut dans ton texte:
le temps moyen entre deux collisions est de l'ordre de 10-7 s, moins encore dans la troposphère où la pression est plus élevée. En conséquence, l'énergie d'un photon absorbé est presque toujours assimilée par le milieu par l'intermédiaire des collisions ce qui en augmente l'agitation moyenne et donc la température.

Dans le premier cas, je comprends que le bilan net d'une couche de l'atmosphère à l'ETL consiste à transformer de l'énergie cinétique vers de l'énergie radiative, alors que dans le second je comprends exactement le contraire.

Par ailleurs, je ne comprends pas bien d'où vient le déficit radiatif atmosphérique et comment il est calculé à 104 W/m2.

Merci encore,
FabiFlam