Le point sur le réchauffement en 2012

[invite8915d466]

déjà le flux solaire s'exprime en kW par m2, pas en kWh (c'est une puissance)
Ensuite le CO2 ne "capte pas" l'énergie au sens où il l'accumulerait en permanence; il joue plutot le même role qu'une couverture : sa capacité thermique propre est négligeable, il n'emmagasine pratiquement pas de chaleur : il ralentit son écoulement dans l'espace, et du coup, pour une puissance donnée, ça augmente un peu la température d'équilibre au sol.
Une image, c'est que si tu mets des pierres dans un ruisseau, ça ralentit son écoulement et ça fera un peu monter le niveau d'eau en amont - mais bien sûr ce ne sont pas les pierres qui s'imbibent d'eau.
Le calcul exact de l'élévation de température est précisément la question de la sensibilité climatique qu'on discute au-dessus. Ce qu'on peut dire c'est que sa valeur précise n'est pas encore connue, et qu'il n'y a pas de manière simple de la calculer (ce n'est pas du tout une "capacité calorifique" par exemple).
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[yves25]

Ca va un peu nous éloigner de tes questions initiales mais, ces questions entrent tout à fait dans le cadre de discussions scientifiques. No pb.

Une correction tout d'abord: ces 15° C, c'est la température moyenne à la surface et non pas la température de l'atmosphère.

Pour répondre à ta question:
chaque m2 de la Terre en dehors atmosphère absorbe en moyenne 240 W/m2
cette absorption a lieu aux courtes longueurs d'onde du rayonnement solaire
chaque m2 de la surface émet en moyenne 390 W/m2 aux grandes longueurs d'onde de l'infra rouge
chaque m2 de la Terre hors atmosphère émet 240 W/m2 (il y a équilibre entre ce qui entre et ce qui sort)
l'atmosphère retient donc 150 W/m2 (pour avoir la quantité totale multiplie par 4 pi R2)
Ce sont TOUS les gaz à effet de serre (ça inclue la vapeur d'eau qui est le principal gaz à effet de serre) et les nuages qui retiennent cette chaleur

[invite8915d466]

Ca va un peu nous éloigner de tes questions initiales mais, ces questions entrent tout à fait dans le cadre de discussions scientifiques. No pb.

Une correction tout d'abord: ces 15° C, c'est la température moyenne à la surface et non pas la température de l'atmosphère.

Pour répondre à ta question:
chaque m2 de la Terre en dehors atmosphère absorbe en moyenne 240 W/m2

pour préciser : chaque m2 de Terre absorbe 240 w/m2 dans les courtes longueurs d'onde, mais 150 W/m2 dans les grandes bien sur, le total de 390 étant équilibré par l'émission à l'état stationnaire (en réalité comme elle se réchauffe elle doit capter un petit peu plus que ce qu'elle renvoie, mais la différence est très petite , et n'est pas très bien connue , de l'ordre du W/m2 : le réchauffement est très lent par rapport à ce qui est constamment absorbé et réémis).

Je n'aime pas trop l'expression que l'atmosphère "retient" les 150 W/m2 vus qu'ils sont en permanence échangés dans les 2 sens : elle joue plutot le role d'un obstacle qui en renvoie une partie vers le sol qui est à son tour réémis ... dire qu'elle les "retient" ça donne l'image d'un stockage permanent de la chaleur dans l'atmosphère ce qui entraine des confusions (et le post d'Eric est illustratif de cette vision confuse de l'effet de serre à mon avis). Imaginez que vous recevez des balles de ping-pong que vous renvoyez, mais qu'une partie de ce qui vous est renvoyé rebondit sur des obstacles et vous revient dessus : ça augmente le flux net de balles de ping-pong que vous avez à renvoyer, mais il en ressort à la fin toujours le même nombre (ce que vous renvoyez en plus correspond précisément à ce qui ne peut pas sortir parce qu'il a rebondi sur des obstacles). Mais bien sûr les obstacles en eux-même ne "stockent" rien du tout.

Le réchauffement ne joue que sur la variation de ces 150 W/m2 renvoyés par l'atmosphère et réabsorbés, puis réémis par le sol , et qui déterminent le surplus de température par rapport à l'atmosphère extérieure (l'effet de la couverture donc). C'est la quantification précise de cette variation qui est difficile.

[Eric DUPONT]

Je suis étonne que l'on ne connaisse pas la capacité d'une molécule de CO2 a absorbé l'énergie d'un rayon lumineux.

[invite8915d466]

le problème n'est pas la capacité du CO2 à absorber les photons (on parle plutot de section efficace d'absorption), qu'on connait très bien. le problème est les rétroactions ultérieures du système Terre, et principalement des nuages qui modifient à la fois l'albedo (la proportion réfléchie) et l'absorption du rayonnement du sol, qu'on connait par contre assez mal.

[BioBen]

Comme je le disais précédemment, les incertitudes ne proviennent pas du CO2 en soi, dont on connait très bien la concentration dans la l'atmosphère et les propriétés radiatives, mais de la réaction totale du système climatique à l'augmentation de la concentration du CO2 dans l'atmosphère.

[Eric DUPONT]

Dans ce cas vous allez pouvoir me répondre facilement!

Donc si l'on considère un flux lumineux solaire qui a une puissance de 1500 watt par mètre carré, quel quantité d'énergie est capté par le CO2 selon divers concentration dans l'atmosphère ?

[yves25]

Bon, ben moi, j'ai une question pour Eric.
A t il bien compris ce qu'est l'effet de serre? et, donc, pourquoi rajouter du CO2 conduit nécessairement à un réchauffement de l'ensemble du système? est ce que c'est clair?
Ensuite, on discutera plus avant éventuellement.

[yves25]

Dans ce cas vous allez pouvoir me répondre facilement!

Donc si l'on considère un flux lumineux solaire qui a une puissance de 1500 watt par mètre carré, quel quantité d'énergie est capté par le CO2 selon divers concentration dans l'atmosphère ?

Le CO2 n'absorbe pas le rayonnement solaire (ou de façon négligeable), il absorbe en partie l'énergie que re-émet la surface et l'atmosphère elle même.

[Eric DUPONT]

Voilà c'est ce que j'aimerais savoir. Quel quantité d'énergie est absorbé par le CO2 et qui ne retourne pas dans l'espace, en Wh par mètre carré ?

[yves25]

Encore une fois ce n'est pas le rayonnement solaire qui est absorbé directement.
Il est d'abord absorbé par l'atmosphère et la surface, transformé en chaleur et émis sous forme d'un rayonnement de plus grande longueur d'onde.
J'ai dit que 150 W/m2 étaient retenus par l'atmosphère (sur les 390 émis par la surface)
environ 60% le sont par la vapeur d'eau
20% par les nuages et 20% par le CO2

C'est très très grossier mais ça donne une idée
Cela fait donc environ 30 W/m2
mais ça c'est pour le CO2 naturel, "normal" si je puis dire
(cad ce qu'il y avait au début du 19E siècle)

Ce que l'on a ajouté depuis , cela correspond à environ 3 W/m2 (CO2; CH4, N2O, halocarbones etc.., il n'y pas que le CO2!!!!)
cad 2% de l'effet de serre naturel.
Avec ton hypothèse de consommation se poursuivant comme ces dernieres annees (cad avec l'accélération de 3%), on va rajouter qq chose comme 2,5 W/m2 pour le seul CO2 plus les autres gaz à effet de serre
La perturbation serait donc de l'ordre de 4% de l'effet de serre naturel.

[Eric DUPONT]

actuelement le co2 est responssable d'un rechauffement de 2 watt par metre carré pour une concentration de 400 ppm et si il y a 800 ppm on aurait 4 watt par metres carré en plus potentielement retenue par le co2 hors effet secondaire?

[Eric DUPONT]

la puissance du flux solaire avant d'ateindre la terre serait de 1400 watt par metres carré. si la temperature de la terre reste constante elle rayonne une puissance de 350 watt par metre carré. si on modifie l'atmosphere avec un manteau de co2 qui permet d'absorber les rayons mais pas de le renvoyé integralement ,2 watt pour 400 ppm de co2,la terre ne renvoie plus dans l'espace que 348 watt par metres carre. et donc forcement se rechauffe jusque la radiation moyenne de la terre ateigne 350 watt par metre carré.

[yves25]

actuelement le co2 est responssable d'un rechauffement de 2 watt par metre carré pour une concentration de 400 ppm et si il y a 800 ppm on aurait 4 watt par metres carré en plus potentielement retenue par le co2 hors effet secondaire?

Sans rétroaction en effet.

[yves25]

actuelement le co2 est responssable d'un rechauffement de 2 watt par metre carré pour une concentration de 400 ppm et si il y a 800 ppm on aurait 4 watt par metres carré en plus potentielement retenue par le co2 hors effet secondaire?

Quelques corrections: 1400 W/m2 (plus exactement 1360) c'est ce que reçoit 1 m2 face au soleil (perpendiculairement à la direction du soleil)
en moyenne sur toute la planète (qui est sphérique) et sur 24h, cela fait le 1/4, soit 340 W/m2
Une partie e cette énergie est réfléchie (30%), il ne reste donc que 240 W/m2 absorbés. C 'est cela qui chauffe la planète.
Il faut donc ajuster tes estimations.

[Eric DUPONT]

Yves, je pense que tu fais erreur. Si la terre reçoit un rayon lumineux de 1360 watt alors elle rayonne d'autant. C'est a dire 340 watt. Tout ce qui arrive de l'espace , la puissance solaire, repart dans l'espace part la terre qui elle meme rayonne...sauf 1 ou 2 watt/ mètre carré retenue par le CO2 et les gaz a effet de serre, chaleur directement transmis a l'atmosphère a l'eau des océans qui agissent comme de puissant retardateur jusque a un nouvelle équilibre. La terre va se réchauffer, elle rayonnera de 342 watt mètre carré et 2 watt seront retenu par le CO2.

Donc on peu penser qu'un taux de CO2 dans l'atmosphère correspond une temperature moyenne donné a plus ou moins long terme.( hormis activité nucléaire et combustion)

[yves25]

Tu ne m'as pas bien lu ou bien je n'ai pas été assez clair.
La Terre reçoit du Soleil 340 W/m2
elle en renvoie directement par réflexion 30 %, cad 100 W/m2
Elle en absorbe donc 240
Elle en re émet 240.

Le pb vient de ce que tu ne fais pas la différence entre réflexion et émission.
Dans le premier cas, la longueur d'onde est la même et le rayonnment en question n'a pas été absorbé donc n'a pas servi à réchauffer la planète. Il repart directement comme une balle de ping pong rebondit sur la table.
Dans le deuxieme cas, le rayonnement est émis par la planète qui perd alors de la chaleur
inversement le rayonnement absorbé réchauffe la planète.

Il faut bien comprendre ça sinon tout le reste sera bancal.

[Eric DUPONT]

bon on es presque d'accord. la terre recoit 340 watt par metres carré en moyenne et elle renvoie 100 watt +240 watt qu'elle emet.

et donc le rechauffement est du a 2 watt qui se trouvent pieger l'ors de l'emission parce que ce sont des rayon court ( comme pour les postes de radioamateur)
aujourd'hui c'est 2 watt dans 50 ans ca dependera du taux de gaz a effet de serre dans l'atmosphere...normalement ca doit etre lineaire ? plus ya de gaz a effet de serre et plus il y a des rayons qui se trouvent pieger??? le plus dure a determinner dans le rechauffement climatique etant plutot tout les problemes d'absorbions et de retroactions.

ce qui m'interaisserait dans un premier temps est de pouvoir calculer a quel temperature correspond un taux de gaz a effet de serre.

[yves25]

Non, ce ne sont pas des rayonnements courts (logueur d'onde) mais longs alors que ceux du soleil sont courts. C'est précisément parce que les longueurs d'onde du rayonnement solaire et du rayonnement émis par la Terre sont très différentes que l'atmosphère peut filtrer (émis) l'un et pas l'autre (solaire)
Non, ce n'est pas linéaire, en première approximation, c'est logarithmique (voir la formule approchée plus haut)

ce qui m'interaisserait dans un premier temps est de pouvoir calculer a quel temperature correspond un taux de gaz a effet de serre.

voir plus haut, je t'ai donné les formules qui permettaient une estimation très grossière

[Eric DUPONT]

Il m'a effectivement semblé voir passer une formule mais elle ne m'a pas interaissé car elle faisait intervenir comme paramètre les émissions jusque en 2060 et nom le taux effectif de CO2 dans l'atmosphère.

Ce qui m'interaisse est la formule de laboratoire précise qui dit pour une certaine concentration de CO2 , la quantité d'énergie qui est capté.

[yves25]

Eh bien relis donc parce que c'est effectivement la concentration qui intervient dans la "formule"

[Eric DUPONT]

Ta formule donne une temperature et non une puissance

Delta t= s * 5,35 log( c/co)

S, je vois pas ce que c'est
Et c'est un rapport de concentration de co 2, je pense pas que l'on puisse trouver une puissance avec un rapport de concentration.

[yves25]

Ta formule donne une temperature et non une puissance

Delta t= s * 5,35 log( c/co)

S, je vois pas ce que c'est
Et c'est un rapport de concentration de co 2, je pense pas que l'on puisse trouver une puissance avec un rapport de concentration.

Mais lis moi donc stp
lis complètement ce qui je t'ai écrit dans ce message
sinon, c'est vraiment pas la peine de demander

il s'agit de delta B, la variation de flux en W/m2

[Eric DUPONT]

en 50 ans la concentration de co2 a double

donc

log2*5=3,5 Wh si la sensibilite climatique est 1

pour la sensibilité cliatique je ne vois pad ce que c'est

et donc si on double encore la concentration de co2 on rajoutte 3,5 w pour arriver a 7 watt

je trouve cela bizare comme formule

[invite8915d466]

ce qui m'interaisserait dans un premier temps est de pouvoir calculer a quel temperature correspond un taux de gaz a effet de serre.

comme on t'a dit, c'est précisément ça, la sensibilité climatique (celle que "tu ne vois pas trop ce que c'est" : c'est juste ce que tu cherches à calculer toi aussi ! ) : elle est exprimée comme la variation de température à l'équilibre correspondant à un doublement de CO2.

Et comme on t'a dit aussi , personne n'a la réponse exacte, parce que ça dépend d'un tas de phénomènes compliqués à la surface de la Terre, bien plus compliqués que la seule absorption "passive" de l'infrarouge par le CO2 .

Mais j'ai quand même une question, par curiosité : supposons qu'un devin tout puissant soit capable de te donner l'évolution exacte de la production de CO2 d'ici 2060 , et qu'un ordinateur tout puissant soit capable de te calculer exactement la température moyenne du globe en 2060. En pratique qu'en ferais-tu ?

[yves25]

Mais j'ai quand même une question, par curiosité : supposons qu'un devin tout puissant soit capable de te donner l'évolution exacte de la production de CO2 d'ici 2060 , et qu'un ordinateur tout puissant soit capable de te calculer exactement la température moyenne du globe en 2060. En pratique qu'en ferais-tu ?

Avec cette question, on va encore s'aventurer bien loin du domaine scientifique. La discussion risque donc d'être très rapidement fermée.

[Eric DUPONT]

il y a des choses qui sont surs. l'intensité des rayons solaires. la composition de l'atmosphere, la masse d'eau sur terre aussu bien que la masse de la terre. comme justement le climat pour 2060 et pour les decenie avenir , il m'interaisse de savoir la puissance absorbé par le co2. la formule que me donne yves semble etre une formule empirique basée sur des observations du passé, la chose interaissante dans cette formule est le logarytme neperien. si lon double la quantité de co2 dans l'atmosphere la puissance absorbé suit le logarytme. je pense que c'est du au fait que les molecules de co2, quand elle sont en grand nombre se superpose sur la hauteur de l'atmosphere. il est dommage que gille ne cesse de devier la conversation tel une molecule de co2 jusquau bouclier final.

[yves25]

il y a des choses qui sont surs. l'intensité des rayons solaires. la composition de l'atmosphere, la masse d'eau sur terre aussu bien que la masse de la terre. ]comme justement le climat pour 2060 et pour les decenie avenir

euh, le climat à venir, c'est quand même moins sûr que la composition de l'atmosphère

o, il m'interaisse de savoir la puissance absorbé par le co2. la formule que me donne yves semble etre une formule empirique basée sur des observations du passé, la chose interaissante dans cette formule est le logarytme neperien. si lon double la quantité de co2 dans l'atmosphere la puissance absorbé suit le logarytme. je pense que c'est du au fait que les molecules de co2, quand elle sont en grand nombre se superpose sur la hauteur de l'atmosphere. il est dommage que gille ne cesse de devier la conversation tel une molecule de co2 jusquau bouclier final.

pour établir cette "formule" , on a fait des calculs de transfert radiatif certains très précis et très complets en tenant compte du profil de température te de la composition de l'atmosphère
on a répété ces calculs pour différentes concentrations de CO2 et on a cherché une approximation simple des résultats obtenus ( un "fit")

Conséquence immédiate: cette formule n'est valable que dans les conditions des calculs précis, cad pour des conditions de température te de composition de l'atmosphère peu différentes des conditions présentes (hors CO2)
le fait que cette approximation soit logarithmique traduit entre autres le fait que l'absorption par le CO2 sature dans certaines bandes mais c'est un peu plus complexe que ça.

[Eric DUPONT]

J'ai voulu dire " comme justement le climat pour 2060 et pour les decenie avenir , il m'interaisse de savoir la puissance absorbé par le CO2"

Je serais curieux de connaître la surface que represente une molécule de CO2 et donc la surface que cela prend sur un mètre carre pour divers concentration. Et aussi comment la lumière est absorber et trans former en chaleur par les molécules. Si cela correspond a une monteur d'onde, je suppose que cela correspond a une puissance qui est forcement plus faible que les 1400 watt solaire.

[Yoghourt]

Je serais curieux de connaître la surface que represente une molécule de CO2

Wikipedia est ton ami.

et donc la surface que cela prend sur un mètre carre pour divers concentration.

C'est juste une règle de 3. Mais, pour quoi faire? Comme on dit, un train peut en cacher un autre... Littéralement : une molécule de CO2 peut cacher à un rayon incident sa copine derrière elle.

A propos de point sur le réchauffement en 2012, je rappelle qu'il y a les prospectives du groupe 3 du GIEC, et la discusssion sur les stratégies d'adaptations du groupe 4. Et j'en profite pour demander : quand est-ce qu'il sort, l'AR5?