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Le système climatique terrestre et l'effet de serre

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Définitions à retenir : effet de serre,albédo, rayonnement infrarouge, forçage radiatif

Le fonctionnement de l’effet de serre

  • L’effet de serre est un phénomène complexe qui résulte du fait que la Terre émet un rayonnement infrarouge équivalent au rayonnement solaire reçu. Ce rayonnement infrarouge est emmagasiné par les gaz atmosphériques qui vont réémettre un rayonnement infrarouge vers la Terre en fonction de leur albédo.
  • Dans les 100 % de rayonnement infrarouge émis par la Terre, 50 % de l’énergie est émise dans l’espace et 50 % est réémise vers la Terre et ainsi de suite.
  • Les gaz à effet de serre sont principalement :
  • la vapeur d’eau (H2O) ;
  • le dioxyde de carbone (CO2) ;
  • l’ozone (O3) ;
  • le méthane (CH4) ;
  • le protoxyde d’azote (N2O).
  • Dans l’atmosphère, les gaz atmosphériques sont responsables de l’effet de serre. Cependant, chaque gaz atmosphérique n’absorbe pas les mêmes longueurs d’ondes.

Les paramètres influant sur l’effet de serre

  • Différents paramètres influent sur l’effet de serre comme la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre et la couverture nuageuse.
  • Les paramètres qui font varier l’albédo sont :
  • la couverture du sol : les sols sombres, recouverts de forêts par exemple, ont un albédo faible alors que des sols couverts de neige ou de glace ont un albédo fort ;
  • la couverture nuageuse : on retrouve différents types de nuages dans l’atmosphère qui ne se comportent pas de la même façon face aux rayonnements.
  • Il existe différents types de nuages.

 Effets radiatifs des différents types de nuages Effets radiatifs des différents types de nuages

  • Les nuages élevés sont appelés des cirrus

Les cirrus ont un albédo très faible ce qui fait qu’une part très importante de l’énergie du flux solaire arrive à la Terre.
De plus, ce type de nuages a une faible émissivité des infrarouges. La perte énergétique due à l’albédo est inférieure au gain énergétique dû à l’effet de serre. Le bilan énergétique est donc positif. Cela entraine un effet réchauffant.

  • Les nuages d’altitude moyenne sont appelés des cumulus

Les cumulus ont un fort albédo. Le flux solaire qui atteint la Terre est diminué. Cette perte énergétique n’est pas compensée par l’effet de serre, le bilan énergétique est négatif et l’effet est refroidissant.

  • Les nuages bas sont appelés des stratus

Les stratus ont un bilan encore plus négatif que les cumulus avec un effet refroidissant.