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e ne suis pas d'accord avec Jean-Pierre Desmoulins, je trouve ce texte très intéressant et très important : c'est ce qui manquait au collectif des Climato-réalistes pour exposer, en toute transparence et toute honnêteté intellectuelle, sa thèse sur le problème du réchauffement anthropique. Ce n'est certe pas un document destiné au grand-public mais il était indispensable qu'il soit relativement complet et détaillé pour permettre une discussion point par point. C'est maintenant aux croyants du RCA de contester point par point ce document.
J'aurais cependant 2 remarques :
– dans le résumé il est dit : "Cette température moyenne de 15°C est due au Gradient Thermique Gravitationnel qui…". Il serait plus exacte de dire que c'est le Gradient thermique associé aux capacités d'absorption du rayonnement de l'atmosphère qui explique cette température de 15°C.En effet, si l’atmosphère était parfaitement transparente, la couche d'émission serait au raz du sol et la température serait bien celle données par la loi de Stephan.
– il est dit que la concentration du CO2 dans l'atmosphère était la même à toutes les altitudes de la troposphère. Cela me parait étrange, s'agissant d'un gaz plus dense que l'air (de 52%). Comment cela s'explique-t-il ?
Encore bravo pour ce document passionnant, j'attends la suite (le cycle du CO2) avec impatience !
Sans le Gradient Thermique Gravitationnel, la température ne pourrait pas atteindre 15°C : Cf la Lune où la température moyenne est de l'ordre de -88°C (malgré un albédo beaucoup plus faible) : c'est cela que j'ai voulu dire (mais un résumé n'est qu'un résumé).
Je rejoins George Malakoff.
Lors de ma pré-lecture de la « Physique du Climat », j’avais manifesté ma réticence devant l’assertion selon laquelle « la température de 15 °C est due au gradient thermique gravitationnel… ». Ma remarque a été ignorée. Au contraire, l’assertion est maintenant renforcée par sa mise en exergue dans le résumé. Elle suggère que la température de surface ne devrait rien à « l’effet de serre », mais à la simple présence d’une atmosphère (et de même sur sur Vénus).
Cela me parait très faux. Sans la présence de gaz rayonnant dans l’infrarouge (si on refuse de les appeler gaz à effet de serre), l’atmosphère n’aurait pratiquement aucun effet sur la température de surface. Le lecteur est fâcheusement induit à penser que la théorie de l’effet de serre peut se balayer d’un revers de main, et ce n’est pas rendre service au climato-scepticisme.
Votre remarque a effectivement été "ignorée", mais n'y voyez pas un manque de respect : je pense souhaitable que ce débat soit rendu public, car il est un des coeurs du Livre. Mais je confirme néanmoins mon point de vue :
Personne ne nie que l'atmosphère rayonne vers le sol (en fonction de sa température, et dans les bandes d'absorption de ses gaz constitutifs).
Mais elle ne peut pas le réchauffer puisque sa température est inférieure à celle du sol, et qu'en radiatif, les échanges de chaleur vont exclusivement du plus chaud au plus froid.
Tout au plus peut-elle l'empêcher de se refroidir, et c'est bien ce qu'elle fait en dehors de la fenêtre atmosphérique (du fait de la vapeur d'eau et du CO2 : je vous rejoins sur ce point).
Mais si l'on raisonne purement en radiatif, le sol ne peut être réchauffé que par le soleil, toutes les autres sources radiatives possibles étant à une température inférieure. … et le sol ne reçoit (en moyenne) que 160 W/m2 du soleil, insuffisants pour justifier sa température moyenne de 15°C (même si ces calculs en moyennes sont "faux").
Et par ailleurs, on ne peut pas faire abstraction du Gradient Thermique Gravitationnel dans la troposphère, puisqu'elle est convective (ce qui n'est pas le cas de la stratosphère) : nier son existence pose au moins autant de problèmes que nier l'effet de serre.
Le 15 mai, vous confirmez votre point de vue sur des points que je ne conteste pas, mais qui n’ont rien à voir avec mes réticences. En particulier personne n’a jamais nié l’existence du gradient thermique gravitationnel, surtout pas moi. Je suis bien d’accord aussi qu’on ne peut pas faire abstraction de ce gradient dans la détermination de la contribution des GES à l’effet de serre. Par contre, j'affirme que les GES ont un effet majeur sur la température de surface. C’est ce que tend à prouver mon affirmation : « Sans la présence de GES, l’atmosphère n’aurait pratiquement aucune action sur la température de surface ». Et j’ajoute : quelque soit son gradient thermique.
Je développe : si on fait abstraction des bouleversements qui résulteraient de l’absence de vapeur d’eau, en particulier sur l’albédo et la couverture nuageuse, la température moyenne de surface serait la même que dans le vide (-18 °C ou plus), puisque cette atmosphère sans GES serait, par définition, aussi transparente que le vide aux infrarouges. Cela n’empêcherait pas cette atmosphère d’être soumise à la convection et d’être le siège d’un gradient thermique gravitationnel (sans influence, quel qu’il soit).
Telle est la justification de mon affirmation. C’est elle qui demande à être réfutée (le cas échéant), et pas autre chose.
Le Gradient Thermique Gravitationnel (GTG) justifie et explique un écart de température entre deux altitudes, et en particulier celle du sol et celle de la tropopause, sommet de la convection.
Dès lors qu'il y a convection, il y a GTG : -9,8°C/km dans l'air s'il n'y avait pas de vapeur d'eau, -6,5°C/km en atmosphère standard (du fait de la condensation de la vapeur d'eau).
La question se ramène donc à savoir :
Je rejoins Philippe de Larminat sur ce point. Un simple raisonnement par l'absurde le confirme :
Si on n'a pas d'atmosphère, on a un profil de température de surface tel que son rayonnement a un flux thermique moyen de 240 W/m².
Maintenant, rajoutons l'atmosphère. Si on ne considère pas le caractère absorbant de l'atmosphère, alors ce flux thermique moyen est toujours de 240 W/m², et la fenêtre atmosphérique serait au niveau… du sol, car le moindre photon émis traverserait allègrement toute l'atmosphère. On aurait donc une température au sol égale à celle sans atmosphère, et ce peu importe le gradient au dessus.
Vous dtes
« le sol ne reçoit (en moyenne) que 160 W/m2 du soleil, insuffisants pour justifier sa température moyenne de 15°C (même si ces calculs en moyennes sont « faux »). »
Ces 15 °C pourraient provenir du fait que l’on a pas tenu compte du flux géothermique provenant du magma terrestre.
Le magma terrestre réchauffe par conduction la surface du globe.
Je n’ai jamais vu d’article parlant de ce flux. Est-il négligeable ou négligé ?
Précisé au § 2.2 :
« On négligera la chaleur issue du noyau de la Terre (moins de 0,07 à 0,08 W/m2), de la radioactivité naturelle, et des déformations liées aux marées, négligeables par rapport à notre propos, stables et non sujettes à évolution pour raisons « anthropiques » (c’est-à-dire du fait de l’homme) ; »
A propos de : 2.2 – Simplifications (page 10) – 3 : « … On considérera également que ce Système est en régime établi, en particulier on fera abstraction de tout phénomène […] transitoire (passage d'un état A à un état B) : on comparera dans ce cas les deux états successifs à l'équilibre ».
Les comportements transitoires induits par l’inertie thermique océanique atteignent l’échelle multiséculaire, et du fait des facteurs de déséquilibre actifs en permanence (solaires, volcaniques, humains), le climat n’est jamais en équilibre. Expliquer le climat présent (à l’échelle décennale) sans tenir compte des séquelles du passé séculaire me laisse dubitatif, mais c’est un choix.
Le système climatique réduit à son comportement statique est un système algébrique (par opposition aux systèmes dynamiques, au sens de la théorie des systèmes). Il se traduit par un système d’équations algébriques (ordinaires, i.e. non-différentielles), en nombre au moins égal au nombre d’inconnues, et dans lesquelles les facteurs de déséquilibre (ou de forçages, dans le jargon du GIEC), constituent le second membre (ou les entrées).
Dans un système d’équations couplées à plusieurs inconnues, il est illégitime d’isoler une équation, et dans celle-ci une inconnue en supposant données les autres. Par exemple la température de surface en supposant donnés (en tant qu’entrées indépendantes) le gradient thermique de température, l’altitude et la température à la tropopause, qui sont autant inconnues : toutes ces variables sont interdépendantes. Tans qu’on n’a pas posé explicitement et résolu toutes les relations relatives à toutes les inconnues, on peut faire dire n’importe quoi à une équation isolée. Laissons cela aux vulgarisateurs du GIEC.
Or on ne peut pas résoudre un système, même linéaire, en traitant les équations les unes après les autres, il faut opérer des substitutions, et pour cela avoir mis toutes les équations à plat, et la résolution est impraticable dans le cas non linéaire. La seule façon d’obtenir le régime statique consiste alors à simuler le système dynamique sous-jacent jusqu’à obtention de la solution d’équilibre. C’est ce que fait le GIEC, à partir de modèles théoriques non validés, de données d’entrée truquées et de paramètres biaisés, mais le principe est bon. IL exige de ne pas réduire la physique du climat à celle des régimes établis.
Vous me prêtez une ambition que je n'ai pas : je ne prétends pas "résoudre" le système climatique, mais simplement poser les principes physiques qui le gouvernent.
Je ne prétends pas non plus à l'exhaustivité (je pense effectivement que les océans, et leur inertie, jouent un rôle fondamental, mais je ne sais pas qualifier ce rôle), et je ne prétends pas, non plus, tout comprendre, par exemple : comment se fait-il qu'à la fois la température et l'humidité relative décroissent dans le temps dans la haute troposphère ?
Je souhaite simplement remettre un certain nombre de choses à plat : par exemple :
Je copie ici une discussion sur le groupe "un autre regard sur le climat" de facebook.
Première impression après une lecture rapide : cet essai électronique n'a pas de cible. S'il s'agit des scientifiques, le langage n'est pas adapté. Le "système" climat mérite d'être modélisé avec soin et autrement qu'avec des phrases. L'auteur nous présente des sous-systèmes mais ne les boucle pas entre eux. Vu la complexité de la chose, la dimension des espaces de variables, les non linéarités, les incertitudes sur certaines lois physique, c'est en effet un problème hautement complexe, pour ne pas dire à la limite de la portée de la modélisation mathématique et/ou informatique. Je suis donc un peu surpris que, d'un tel "non modèle", l'auteur tire des conclusions si péremptoires. Si la cible est le monde étudiant, je pense que c'est raté. Manque de vue d'ensemble, de progression pédagogique, d'appui sur des manips concrètes, sur des mesures et leur interprétation. Si la cible est la fraction du public qui a une culture scientifique, même à bac+5, c'est trop technique, pour ne pas dire difficile à lire, et le style ne facilite pas les choses. Je suggère à l'auteur de présenter son travail à des éditeurs : je fais le pari que personne ne l'édite, sauf à compte d'auteur évidemment.
J'ai relevé au passage l'affirmation qu'une serre de jardinier fonctionne par blocage de la convection, en niant la différence de transmission du verre entre le spectre solaire et les IR réémis : une affirmation que j'ai déjà contestée. Un point positif dans tout ça : l'auteur insiste sur l'équilibre adiabatique de l'atmosphère comme un facteur important. Effectivement, pour ce que j'en sais les modèles des réchauffistes du GIEC en général ne tiennent pas suffisamment compte de ce phénomène. Un oubli aussi, les corrélations UV-température-champ magnétique terrestre : voir publi Courtillot. En bref, cet essai a surtout le mérite de prouver que le problème est complexe. Merci pour la démonstration.
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Ne refaisons pas le débat sur la serre du jardinier ici. J'aimerais lire un travail sur le même thème basé sur une modélisation de l'atmosphère qui prenne en compte toutes les variables et les interactions que vous avez citées. Un vrai modèle, avec des équations (différentielles ou pas), des variables contrôlables par des mesures, une structure systémique (sous-systèmes, liens…) complète, une réalisation en code spécifique ou avec un logiciel de simulation multiphysique, etc. Les modèles pour lesquels des publis existent sont, à ma connaissance, moins étendus (disciplinairement) que ne l'est le vaste tour d'horizon que vous avez fait. Et encore, vous êtes bien discret sur la physique solaire et les interactions soleil-climat : pas surprenant, ce n'est pas ce que vous prétendez démontrer. Votre réflexion sur le forçage possible des cycles solaires par les mouvements autour du barycentre (Landsheit, Scaffetta et quelques autres, dont moi même), sont hors sujet lorsqu'on parle du climat terrestre. Et manifestement ce n'est pas votre tasse de thé, donc vous devriez éviter d'en parler.
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Milankovitch n'est pas hors sujet, au contraire. Mais les causes de la variabilité solaire le sont. Ces causes ne sont pas maitrisées : la prévision des cycles solaires, à plus d'une dizaine d'années d'horizon, tient de l'art divinatoire. Par contre la grande variabilité solaire (cf Solanki et al.) est un fait qui doit faire réfléchir en la mettant en parallèle avec la variabilité du climat. Les variations de concentrations de nuages sur les différents étages de l'atmosphère interpellent, en effet. Comme vous j'aimerais lire des explications.
J'admets que le public soit difficile à trouver : il doit être aussi large que possible tout en ayant une bonne culture scientifique. Concernant la serre de jardinier, je vous renvoie aux expériences de Woods et plus récemment de Nasif Nahle.
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S'agissant des études de Courtillot (pour qui j'ai la plus grande estime), il s'agit pour le moment de corrélations (de ce que j'en sais) ; la physique a besoin de plus : à suivre !
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Je ne peux que souscrire à vos espoirs, mais une première étape me paraît déjà d'essayer de se mettre d'accord sur les lois "thermodynamiques" qui gouvernent le climat. Vous noterez, par exemple, que personne ne semble aujourd'hui savoir si la vapeur d'eau renforce ou compense le réchauffement climatique (même Judith Curry, que je tiens pour une experte, ne prend pas position).
Par ailleurs, il reste encore des points pour lesquels je n'ai pas d'explication : ex. : pourquoi, à la fois, la température et l'humidité relative baissent dans le temps dans la haute troposphère ?
Concernant le "hors sujet" que vous mentionnez, vous admettrez que même s'il n'en fait pas partie intrinsèquement, il peut avoir son mot à dire (ex. : Milankovitch) : je ne vais guère au delà.
Je suis désolé messieurs mais vous n'avez pas les bases nécessaires pour discuter de l'effet de serre. le lien qui suit mène vers un cours enseigné dans toutes les universités de la planète… http://www.lmd.ens.fr/legras/Cours/L3-meteo/radiatifNN.pdf
Bonjour Robert,
3 réponses :
Vous trouverez ici mes commentaires sur le cours de M. Legras.
Bonjour Camille,
Ce que souhaitent la plupart des visiteurs de ce site est de comprendre la physique qui gouverne le climat de la Terre sur le moyen et long terme, principalement parce qu’ils sont inquiets des perspectives sombres prédites par le GIEC et relayées par les media.
La difficulté est d’en faire une présentation qui soit à la fois juste, simple et intuitive en faisant disparaître la complexité des mécanismes en jeu et des équations qui les gouvernent.
Dans cet exercice, il est vrai que M.Legras, indépendamment de la validité des éléments qu’il présente, n’est pas un modèle du genre. On ressort de sa présentation avec le sentiment qu’il connaît beaucoup d’équations et qu’il doit donc être légitime dans les conclusions qu’il présente dans des schémas et tableaux simplificateurs, mais pas avec une compréhension physique simple des mécanismes et de leur importance relative.
Concernant vos commentaires, on comprend que vous considérez que M.Legras et les chercheurs qui pensent comme lui ne sont pas légitimes dans leurs affirmations, mais les lecteurs dans leur immense majorité sont incapables de déterminer objectivement qui dit vrai, et sont donc condamnés à se réfugier dans des prises de position affectives, culturelles ou politiques, le plus souvent fonction de leur vécu et de leurs sympathies.
Mais la critique est facile, je vais donc me risquer à essayer de résumer aussi simplement que possible vos points d’accord et de désaccord avec M.Legras, mais uniquement dans la mesure où ils ont un impact significatif sur le futur attendu, sombre selon le GIEC, sans raison de s’inquiéter selon vous.
Commençons par les points d’accord qui sont finalement nombreux :
1/ Le rayonnement du soleil absorbé par la Terre est (quasiment) compensé par le rayonnement envoyé dans l’espace. Globalement, la Terre ne se réchauffe ni ne se refroidit.
2/ Le rayonnement envoyé dans l’espace l’est seulement un peu depuis la surface (environ 10%), le reste depuis l’atmosphère, principalement depuis le haut de la vapeur d’eau (environ 80%), le haut du CO2 et l’ozone dans la stratosphère.
3/ Si la quantité de CO2 dans l’atmosphère augmentait, le haut du CO2 se retrouverait plus haut dans l’atmosphère et serait donc plus froid, ce qui diminuerait le rayonnement qu’il envoie dans l’espace et tendrait donc à réchauffer la Terre si aucun ré-équilibrage n’avait lieu.
4/ Si la quantité de CO2 doublait, la quantité de chaleur ne s’échappant plus de la terre depuis le haut du CO2 serait comprise entre 3 et 4 Watt par m² en moyenne.
5/ Automatiquement, la Terre réagirait pour que le flux envoyé dans l’espace reste égal au rayonnement du soleil qu’elle absorbe.
6/ Ce ré-équilibrage automatique s’explique par le fait que la Terre tendant à se réchauffer, les températures d’émission du rayonnement vers l’espace, et donc le rayonnement lui-même augmenteraient, permettant ainsi à plus de chaleur de s’échapper, jusqu’à ce que les flux s’équilibrent et donc que le réchauffement global de la Terre cesse.
7/ La température moyenne à la surface de la terre est d’environ 15°C et diminue d’environ 6.5 °C/km d’altitude dans la basse atmosphère
8/ La température (effective) à laquelle la vapeur d’eau émet son rayonnement vers l’espace est d’environ -18°C.
Venons-en maintenant aux points de désaccord qu’on peut, je pense, ramener en fait à un seul mais qui est de taille : la manière dont le rayonnement vers l’espace évoluerait pour rétablir l’équilibre.
Sauf erreur, votre position est que l’essentiel du supplément de chaleur serait converti en évaporation au niveau de la surface, et que la chaleur latente issue de la condensation dans les nuages de cette vapeur d’eau additionnelle, alimenterait le rayonnement supplémentaire de la vapeur d’eau vers l’espace, celui requis pour compenser le déficit généré par l’augmentation de la teneur en CO2.
La température de surface serait ainsi peu impactée puisque la chaleur alimentant le flux compensateur serait libérée plus haut dans l’atmosphère où elle serait convertie directement en rayonnement, l’évaporation agissant donc comme un régulateur de la température de surface. Si je reprends le cours de M.Moranne, on arriverait pour un doublement du CO2 à une augmentation comprise entre 0,21 et 0,65 °C en surface selon les hypothèses retenues.
Pour M. Legras, la relation entre température de surface et déficit radiatif n’apparaît, sauf erreur, que dans la diapositive 30 où on comprend que pour compenser le déficit de 3,7 W/m² résultant du doublement de CO2, si on faisait un calcul simple, on arriverait à un rapport déficit sur augmentation de la température de surface de 3,2 W/m² par degré, ce qui donnerait une augmentation de 3,7/3,2 = 1,2°C environ, mais qu’en faisant un calcul « plus détaillé et réaliste », et en considérant un profil vertical de température et une humidité relative constante, on arrive à 1,5 W/m² par degré, ce qui donne une augmentation de 3,7 / 1,5 = 2,5 °C.
Le lien avec les équations et explications qui précèdent ou qui suivent n’est pour le moins pas évident. Les diapositives 40 à 50 expliquent bien que la structure de l’atmosphère évolue à tout moment, avec une certaine inertie, pour retrouver l’état d’équilibre que constitue un gradient thermique constant et uniforme de 6,5 °C/km mais il n’explique pas pourquoi cela conduirait à la relation de la diapositive 30. De même, diapositive 38, il donne une relation entre température de surface et épaisseur optique de la vapeur d’eau mais à nouveau sans faire de lien avec les 1,5 W/m² par degré auxquels un « calcul plus détaillé et réaliste » aboutissent. Il faut donc faire confiance.
Des résultats donc très différents ! +0,5 °C environ selon vous en cas de doublement du CO2 contre +2,5 °C au minimum (car cela ne prend pas en compte les autres facteurs aggravants selon le GIEC) pour M.Legras ! Ce « petit » point de désaccord n’est pas sans conséquence !
Ce qui manque à la présentation de M. Legras c’est une explication « physique » intuitive des résultats qu’il obtient. Elle donne l’impression que l’on est soumis à des équations très compliquées que seuls ceux qui en maîtrisent les mathématiques sous-jacentes peuvent comprendre (par exemple, si vous ne reconnaissez pas la fonction « Gamma incomplète » subrepticement glissée dans la diapositive 38, c’est que manifestement vous n’avez pas un niveau suffisant…, mais pas d’inquiétude : eux les sachants maîtrisent ces notions, il suffit de leur faire confiance !).
Mais les équations décrites, aussi sophistiquées soient-t-elles ne donnent pas de résultat quantifiable ni même d’ordre de grandeur, et il y a une raison à cela : les chercheurs considèrent qu’ils n’ont pas besoin d’un modèle physique global qui permettrait d’en déduire au moins des ordres de grandeur, de l’évolution des températures en particulier. Ils disposent en effet de modèles numériques nombreux et complexes qui intègrent les équations au niveau local et leur donnent en sortie les résultats globaux qu’ils attendent.
A l’opposé, ce qui manque à votre position c’est la justification de la réalité du processus que vous décrivez. Comment interagirait-t-il avec, par exemple la dynamique de rétablissement du gradient thermique décrite par M.Legras ? Quelle serait la nouvelle température effective d’émission du rayonnement vers l’espace au sommet de la vapeur d’eau ? Quel serait et comment s’établirait le nouvel équilibre radiatif après régulation par l’évaporation ?
D’où la perplexité qu’éprouvent aujourd’hui les non-spécialistes réduits à faire confiance à ceux qui leur paraissent les plus compétents ou convaincants mais sans pouvoir vraiment comprendre.
Pourtant la situation a changé récemment mais l’information n’a pas circulé et surtout n’a pas été vulgarisée. En effet, en 2018, des chercheurs de l’université de Washington, D.Koll et W.Cronin, ont publié un papier intitulé « Earth’s outgoing longwave radiation linear due to H2O greenhouse effect » ( https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1809868115 ), qui n’est pas accessible au grand public mais propose (enfin) un véritable modèle physique du rayonnement émis vers l’espace, expliquant pourquoi celui-ci varie linéairement en fonction de la température de surface et non comme sa puissance 4. Si vous ne connaissez pas cet article, je vous conseille vivement de le lire. C’est de la physique pure. Vous devriez apprécier. La relation entre le rayonnement vers l’espace et la température de surface est déduite d’un modèle de l’atmosphère contenant de la vapeur d’eau, en faisant les mêmes hypothèses que M.Legras (gradient thermique et humidité relative constants) mais sans avoir besoin de faire des simulations. Le plus surprenant est qu’ils reprennent un article de 1928 (!) « Some studies on terrestrial radiation » de G.C.Simpson de l’université d’Oxford,
https://empslocal.ex.ac.uk/people/staff/gv219/classics.d/Simpson-studies27
qui concluait que « le rayonnement émis vers l’espace depuis la vapeur d’eau est indépendant de la température de surface de la Terre lorsque son opacité est suffisante pour que le rayonnement de la surface vers l’espace soit nul », ce qui est le cas pour les fréquences en dehors de la « fenêtre atmosphérique », un constat « oublié » pendant un siècle qui a pourtant des conséquences majeures, mais qui est par ailleurs hélas en contradiction avec l’hypothèse d’un renforcement du rayonnement vers l’espace émis par la vapeur d’eau grâce à un supplément d’évaporation.
Après avoir lu et relu très attentivement les 2 documents, y compris les annexes du papier de 2018, je n’ai pas trouvé de faille dans la démonstration. Elle me paraît implacable et surtout elle est en accord avec les observations de l’évolution du rayonnement émis vers l’espace rapportée aux moyennes mensuelles de la température de surface en divers points du globe, qui est une droite presque parfaite de pente quasiment égale à celle prédite par la théorie.
Croyez bien que je le regrette ! Votre explication me plaisait. Elle me permettait de sortir le réchauffement climatique de mes préoccupations !
Néanmoins, si vous avez déjà lu les articles que je mentionne ou si après les avoir lus, vous jugez qu’ils ne sont pas valides, je suis intéressé par vos arguments. Malgré ma lecture attentive, il se pourrait fort bien que j’ai raté quelque chose, et ne serais que trop heureux que vous me rassuriez à nouveau ! Cordialement
Frank
Monsieur Veyres, ce cours est enseigné dans toutes les universités au monde et même Richard Lindzen le pape des climatosceptiques est en accord avec la notion d'élévation de l'altitude d'émission en cas d'augmentation du taux de CO2.
Puis je vous demander dde me fournir la liste de vos publications en peer-review sur le climat .
Voici l'indice de citations de Bernard Legras.
https://scholar.google.fr/citations?user=weQBbUUAAAAJ&hl=fr
Robert,
Vous avez dû mal lire : le livre dit expressément (§ 10.2.2) :
"En zoomant, on voit qu'un doublement affecte essentiellement l'altitude d'émission de deux petits ergots, situés de part et d'autre de la bande d'absorption."
Je peux rajouter : "qui passent de 350 mb à 200 mb d'altitude".
Et vous trouverez même, à la suite, le calcul de l'impact de ce changement d'altitude (ce que M. Legras ne fait pas).
Par ailleurs, l'objet de ce site n'est pas de faire un concours de peer-reviewing, mais d'échanger sur les principes physiques du climat : les entreprises "marchandes" ne paient pas leurs ingénieurs (que nous sommes Camille et moi) pour qu'ils publient des études, à la différence des enseignants et surtout des chercheurs, dont c'est l'objet et une source de financement. Un tel concours n'aurait pas de sens.
Enfin, je vous confirme que les commentaires de M. Legras seraient les bienvenus : ce site est justement fait pour ça.
Monsieur Moranne
""""En zoomant, on voit qu'un doublement affecte essentiellement l'altitude d'émission de deux petits ergots, situés de part et d'autre de la bande d'absorption""""
Désolé mais c'est inexact, il ne s'agit pas de doublement mais simplement d'augmentation du taux de CO2 chaque ppm fait augmenter l'altitude d'émission (que vous appelez improprement "libération"). La libération d'un photon n'existe pas le photon ne peut être conservé par la gravité car ce n'est pas de la matière…
Vous avez aussi écrit ceci :" . La réalité de la vapeur d'eau : l'humidité relative décroît en fonction de l'altitude" désolé mais une fois de plus c'est inexact, c'est l'humidité spécifique (soit la quantité de vapeur) qui diminue, ce à cause de la baisse de température (Clausius/Clapeyron)
Pour ce qui est des articles publiés, vous n'en n'avez aucun l'un comme l'autre ce qui vous rend illégitime sur le sujet. Je serais curieux de voir l'accueil qu'on vous réserverait dans un congrès de climatologues.. Et la science se construit au travers des publications peer-review pas sur des sites ou l'on peut écrire tout et n'importe quoi. Vous laisseriez un boulanger refaire le moteur de votre voiture ? A l'évidence vous n'avez jamais étudié le fonctionnement de la machine climatique.
Je ne pense pas que Bernard s'abaisse à faire des commentaires comme je le fais..
Monsieur Moranne,
L'équation sur la loi de Kirchhoff page 15 est fausse….
https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_rayonnement_de_Kirchhoff
En toute rigueur, vous avez raison : l’émissivité dépend de différents facteurs, dont la fréquence.
Disons que la formule s’applique à une émissivité moyenne.
Robert,
"Désolé …" :
Un doublement est une augmentation ; la libération est une émission : vous jouez sur les mots. Quant à photon et gravité, je ne sais pas où vous avez été chercher que les photons étaient retenus par la gravité, mais sûrement pas ici.
Humidité relative vs humidité spécifique : bien entendu, l'humidité spécifique diminue (avec la température et donc l'altitude), mais je confirme que l'humidité relative diminue aussi avec l'altitude (j'admets que ce soit plus inattendu, mais c'est factuel : fig § 10.5.2).
Je ne vois pas bien ce que nous ferions à un congrès de Climatologie : la Climatologie est une science qui relève, à la base, de la Géographie et des Sciences naturelles : nous parlons ici de Physique ; … et il ne s'agit pas de recherche : Camille et moi ne sommes pas "chercheurs".
S'abaisser ? Vous pensez pour les autres ?
Bonjour,
Outre le rayonnement solaire et le GTG, quelle est la contribution de la chaleur propre de la planète (émise depuis son manteau ou depuis son noyau) à la température moyenne de l’atmosphère ?
Merci.
Comme indiqué au § 2.2, on peut négliger la chaleur issue du noyau de la Terre (moins de 0,07 à 0,08 W/m2), de la radioactivité naturelle, et des déformations liées aux marées, négligeables par rapport à notre propos, stables et non sujettes à évolution pour raisons « anthropiques » (c’est-à-dire du fait de l’homme).
Bonjour Messieurs,
Même une estimation simpliste du réchauffement de l’atmosphère (à partir de donnée supposées de température sans « effet de serre ») basée sur la proportion relative de la vapeur d’eau et du CO2 à savoir 3% et 0,04% qui donne 0,013 x (18+15) = 0,42 °C, est réfuté par les écologistes politiques. Votre étude est très intéressante d’un point de vue scientifique en ce qu’elle estime les flux thermiques et leurs équilibres et présente la réalité du climat sur la terre. Même des ingénieurs peinent à faire ces calculs faute d’une vue d’ensemble cohérente dans la désinformation écologiste ambiante.
Néanmoins page 22 vous indiquez que dans toute l’atmosphère la proportion de CO2 est quasi uniforme. A ma connaissance aucun organisme n’a fait de mesure de la proportion de CO2 en fonction de l’altitude. Toutes les données sont des mesures au sol ou en faible hauteur ( Mauna Loa) et de plus non homogènes sur toute la terre.
Mon expérience montre que la corrosion de l’acier est due à la présence conjointe d’eau et de CO2, or en altitude celle-ci est plus faible qu’en plaine avec la même présence d’eau, d’où j’en conclus que le CO2 est moindre. Est-ce seulement dû à la raréfaction de « l’air » ou à la diminution de la concentration du CO2 dans l’atmosphère comme devrait le produire la différence de masse volumique entre le mélange Azote Oxygène et le CO2 ?
L’étagement de la végétation et son absence à partir de 2500 m d’altitude qui peut s’expliquer par une baisse de la température moyenne n’est pas suffisante, des températures moyennes plus faibles existant en plaine sans disparition de végétation. L’étude de l’influence du CO2 sur la croissance des végétaux montre que si sa concentration descend en dessous de 0,02 % celle-ci s’arrête, ce qui tendrait à montrer que la concentration du CO2 dans l’air diminue avec l’altitude.
Cependant cette interrogation ne change rien à votre exposé
Merci pour ce travail que je vais essayer de diffuser.
H. de Saint Romain
Bonjour,
p23, vous avez un diagramme qui montre l’évolution des concentrations jusqu’à plus de 100 km d’altitude (je pense que c’est assez facile à mesurer avec les ballons-sondes).
Sur la hauteur de la troposphère, vous constaterez que :
– la concentration de CO2 est constante (300 ppm à l’époque des mesures)
– alors que la concentration de vapeur d’eau est divisée par 1000.
Pour aller même plus loin, vous avez p59 un diagramme qui montre que même l’humidité relative décroît avec l’altitude, ce qui, à mon sens, peut diminuer l’effet corrosif (mais là, on sort de mon domaine de compétence : c’est de la chimie).
Monsieur Moranne,
A propos de la loi de Kirchhoff vous dites ; »l’émissivité dépend de différents facteurs, dont la fréquence. »
C’est tout simplement faux.
Bonjour,
Je vous renvoie au diagramme du § 3.2, qui vous donne l’émissivité d’un certain nombre de corps en fonction de la fréquence.
Autre exemple : le CO2, qui a une émissivité de 1 au milieu de sa bande d’absorption IR, dans la stratosphère, et de quasiment 0 dès qu’on s’en écarte.
On peut, bien entendu en déduire une émissivité moyenne, sur un spectre donné (donc à une température donnée).
Bonjour Mr Moranne,
J’ai lu que les gaz ne pouvaient pas émettre de radiation. Dans ce cas, comment le rayonnement terrestre peut il s’échapper dans l’espace?
Mike
Bonjour Mike,
Je ne sais pas où vous avez lu cela, mais …
Les gaz rayonnent comme n’importe quel corps, mais uniquement dans leurs bandes d’absorption.
S’ils ne le faisaient pas, ils se réchaufferaient indéfiniment.
L’atmosphère absorbe du rayonnement IR (via son CO2 et sa vapeur d’eau), ainsi que de la chaleur de conduction, émis par la surface du sol ; il faut bien qu’elle renvoie cette chaleur pour stabiliser sa température : elle ne peut le faire que par rayonnement vers le cosmos.
je viens de voir avec beaucoup de retard votre commentaire concernant le fait que vous avez lu quelque part que les gaz ne rayonnent pas. Ca m’intéresse énormément car c’est une thèse que je défends depuis quelques années, démonstration et preuves expérimentales à l’appui. Je croyais être le premier à l’énoncer mais j’ai peut-être été battu au poteau ! … à moins que vous n’ayez lu mes livres ou vu mes vidéos, je ne me rappelle pas ou je l’ai mentionné en premier. Cela condamne évidemment complétement la thése de Camille et Jean-Marie ainsi que celle de Dufresnes selon laquelle l’effet de serre serait plus subtil qu’on croit !
Le malheur est que Camille et Jean-Marie ne comprennent rien à la physique et se mélange les pinceaux en se disputant sur les chiffres sans comprendre les mécanismes et que de plus ce sont des adeptes du Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ! le CO2 ne joue aucun role dans le réchauffement parceque son effet de serre est saturé. C’est non seulement prouvé par le relevé du spectre terrestre mais en plus le GIEC l’ affirmé par deux fois ! Pourquoi Camille et Jacques-Marie s’obstinent à l’ignorer et pourquoi les deux associations de climato sceptiques m’ont elles mis à l’index ? Mystère ! Répondez moi si vous le faites sur mon email jmbonnamy@aol.com, je serai heureux de correspondre avec vous !
Si on pointe un thermomètre IR vers l’atmosphère, qu’est-ce qui rayonne vers le thermomètre sinon des gaz ?
Dans un diagramme OLR (rayonnement de la Terre vu de l’espace) qu’est-ce qui rayonne, sinon des gaz (vapeur d’eau, CO2, Ozone) ?
Monsieur Moranne,
« » » »Les gaz rayonnent comme n’importe quel corps, mais uniquement dans leurs bandes d’absorption. » » » »
Ce qui est inexact et contraire à la loi de Planck qui stipule que tout corps dont la température est supérieure à 0 K émet un rayonnement électromagnétique dont la longueur d’onde correspond à sa température. Une molécule excitée par une collision avec une autre molécule peut émettre un photon pour revenir à son état fondamental.
« » » »L’atmosphère absorbe du rayonnement IR (via son CO2 et sa vapeur d’eau), » » » »
Merci de nous prouver l’existence de l’effet de serre.
Voir le § 3.7 :
Quand la pression est élevée, la probabilité d’émission d’un photon est inférieure à la probabilité d’une nouvelle collision.
Les gaz rayonnent quand cette probabilité s’inverse (à l’altitude où la pression est suffisamment basse pour que la probabilité de collision soit faible.
Monsieur Moranne,
A propos de votre réponse du 8 septembre à mon commentaire sur la loi de Kirchhoff, c’est toujours faux, vous n’avez pas compris cette loi.
Dites-m’en un peu plus sur ce que vous trouvez faux.
Bonjour,
Je ne sais pas si vous avez reçu ma précédente question sur le sujet suivant. Je la renouvelle donc.
J’aimerais connaître l’explication ou votre sentiment sur l’explication qui est donnée sur l’affirmation suivante, que je trouve chez M. Dufresne, ainsi que chez M. Larminat et sans doute bien d’autres auteurs.
Il s’agit de l’affirmation selon laquelle, si la concentration de CO2 augmente, l’altitude de l’émission nécessaire à l’équilibre thermique de la terre serait plus élevée.
Une explication selon moi serait que l’atmosphère serait en effet un peu plus épaisse et qu’en conséquence le gradient thermique augmenterait.
Seul problème, un doublement du CO2 causerait une augmentation d’épaisseur d’environ 4 mètres, et donc une augmentation du gradient d’environ 0.05°C.
Ceci est très loin d’expliquer ou de laisser prévoir de fortes augmentations de température…
S’il me manque quelque chose, pouvez-vous éclairer ma lanterne sur ce qui me manquerait ?
Merci d’avance
L’augmentation de la concentration de CO2 augmente l’épaisseur de la couche opaque, à la fois vers le haut et vers le bas : vers le bas, elle va donc diminuer le transfert de chaleur sol > atmosphère, vers le haut, elle va diminuer le rayonnement vers de cosmos (plus haut donc plus froid) (du fait du gradient thermique dans les deux cas). Donc, ça augmente l’ « effet de serre » (même si je n’aime pas cette analogie) à ces deux niveaux.
Le Gradient thermique, uniquement dû au poids de l’atmosphère et à son humidité, n’est pas impacté par le CO2 de façon significative (0,04% à 44g/mole au lieu de 29g/mole pour le CO2), mais sans doute un peu plus par l’humidité (7% par °C).
Merci de tenter de m’expliquer.
Je rebondis sur les deux premiers points dont je ne vois pas très bien pourquoi ils seraient plus significatifs que le troisième.
Je vous cite : » à cause du gradient thermique dans les deux cas »
et « Le gradient thermique … n’est pas impacté de manière significative ».
L’ensemble des trois étant liés au gradient thermique, ne doit-on pas en déduire que ces trois motifs de réchauffement
sont tous peu significatifs ?
C’est juste une question d’ordre de grandeur : un doublement du CO2 provoquerait une variation de l’ordre de 3 à 4 W/m2 en radiatif, du fait des diminutions de différences de température entre émetteurs et récepteurs (sol – bas de l’atmosphère et haut du CO2 – cosmos), diminutions résultant du gradient thermique supposé invariant (mais pas causées par lui).
… Soit de l’ordre de 1°C, à comparer à votre 0,05°C.
Bonjour et merci de m’avoir répondu, … même si je ne comprends pas vos arguments.
En quoi le radiatif serait-il conduit à varier de 3 à 4 W/m2 ? Pouvez-vous me donner un exemple numérique que je saisisse ce que vous voulez dire par « résultant du gradient thermique supposé invariant » ?
Je ne vois pas pourquoi le sol aurait sa température affectée, pas plus que le bas de l’atmosphère, mis à part par la variation du gradient thermique, qui est négligeable., vu la faiblesse de l’augmentation de l’épaisseur de l’atmosphère (on passe de 2m à 4m d’épaisseur pour le CO2)
Ni pourquoi l’égalité de température entre les deux (sol et bas de l’atmosphère) serait affectée ?
Quand au plus haut plus froid, il me semble qu’il est compensé par l’augmentation de la surface d’émission ( la terre entourée de son atmosphère est une sphère : si le rayon augmente, la surface aussi augmente)
Bonjour, je vous renvoie au chapitre 10 du livre, où vous trouverez toutes les explications nécessaires
BonjourVous êtes bien aimable, mais ceci laisse entendre que je n’aurais pas lu ce chapitre.
Si je me suis inscrit ici, c’est parce que j’ai lu et apprécié longuement (confinement oblige) votre texte. La plupart des éléments que vous présentez dans cette oeuvre recueillent ma compréhension et donc mon adhésion et je juge indispensable pour cette raison de la faire connaître.
Mais ce chapitre 10 que j’ai justement tourné dans tous les sens dans ma tête, contient des arguments que je ne comprends pas, d’où mes questions présentes.
Je ne souhaite pas rentrer dans le détail des calculs qui y sont faits, qui sont probablement exacts mais dont la conclusion me parait très fausse, parce qu’ils portent, pour leur aspect radiatif, sur des variations de flux UNIDIRECTIONNELS, donc NON transporteurs de CHALEUR.
Admettons, comme cela est fait dans le chapitre 10, un doublement de la concentration du CO2 dans l’atmosphère.
A mes yeux aucun réchauffement du sol, en dehors du changement du gradient thermique dû à un changement de pression, ne peut avoir lieu. Par contre un refroidissement peut éventuellement se produire.
Pourquoi ? .
Il est très important de ne pas se perdre dans des détails qui n’ont pas de rapport avec le problème posé. Pour y répondre j’envisage seulement deux choses.
a) Impact radiatif du doublement du CO2 sur le rayonnement entrant, en provenance du soleil.
Le CO2 ne peut pas augmenter la puissance du rayonnement entrant. Il peut par contre la diminuer, par ses propriétés d’absorption. Cela laisse ouverte la possibilité qu’il conduise éventuellement à un refroidissement.du sol.. On observe ce genre de refroidissement avec l’eau ; si la couverture nuageuse augmente, i fait plus froid sur la terre.
b) Impact radiatif du CO2 sur le rayonnement sortant du sol.
Le sol est plus chaud que l’atmosphère.Le gradient thermique, quel qu’il soit, indique que quoiqu’il arrive, plus on est haut plus il fait froid. La seconde loi de la thermodynamique indique en conséquence que le sol chauffe l’atmosphère et pas l’inverse.
Augmenter la concentration du CO2 va jouer en radiatif, je e répète, sur des variations de flux UNIDIRECTIONNELS NON TRANSPORTEURS DE CHALEUR, que vous calculez en détail au chapitre 10.
Mais, Il ne peut y avoir de transfert de chaleur en radiatif que si nous avons deux corps en présence dont l’un est plus chaud que l’autre. Ce transfert de chaleur va du plus chaud au plus froid.
Le CO2, quelle que soit sa concentration, ne peut pas devenir plus chaud que le sol, vu qu’il est chauffé par ce sol. Il ne peut donc pas chauffer le sol.
Les calculs que vous faites dans le chapitre 10 portent sur la diminution des flux permettant le refroidissement du sol, je l’ai bien compris !
Ces diminutions n’empêchent pas que le sol reste de toute façon plus chaud que le CO2 dans tous les cas ! Le CO2 n’atteindra jamais les 15°C et plus qui lui permettraient de POUVOIR RECHAUFFER le sol.
Si je me trompe dans ce raisonnement, merci de me dire où est l’erreur ?
a) L’absorption du rayonnement solaire par le CO2 atmosphérique peut être négligée.
b) Dès lors que les flux de refroidissement du sol diminuent, le déséquilibre radiatif (reçu – renvoyé) du sol augmente, et donc le sol se réchauffe.
Je suis d’accord avec vous sur le fait que ce n’est pas l’atmosphère qui réchauffe le sol par rayonnement (le transfert radiatif va toujours du sol vers l’atmosphère), mais elle l’empêche de se refroidir (ce transfert radiatif diminue), d’autant plus que son opacité s’abaisse en altitude.
Rebonjour,
OK pour le a) j’ai vérifié la chose ( cf ma question précédente sur le sujet il y a quelques temps) et je parlai de simple éventualité ici.
Pour le b) je ne comprends toujours pas. Un flux de refroidissement qui diminue (OK aussi sur cette diminution) reste un flux de REFROIDISSEMENT et ne se transforme donc pas en un flux de réchauffement. Le sol se refroidit moins vite peut-être, mais il se refroidit toujours. Il ne se réchauffe pas.
Je me permets une comparaison : je mets ma main à 37°C dans de l’eau à 20°C. Ma main reçoit de l’énergie par mon système sanguin qui la maintient à 37°C. Ma main va réchauffer l’eau. Je pense que vous êtes OK là dessus.
Ajoutons maintenant dans cette eau un autre objet à 30°C. Cet objet va aussi chauffer l’eau. Considérons l’impact sur le flux de ma main vers l’eau, qui pour ma main est un flux de refroidissement. Ce flux va diminuer puisqu’un autre objet chauffe l’eau.
L’eau va se réchauffer davantage. Mais ma main ? Va-t-elle se réchauffer à plus de 37°C pour autant?
Ma réponse est non et donc je ne comprends pas comment dans le cas du sol il pourrait en être autrement. L’atmosphère, elle, va continuer à se réchauffer (comme l’eau dans mon exemple) bien sûr, mais pas le sol.
PS : désolé d’insister, mais ce point me parait assez important !
Votre exemple n’est pas applicable, car la température de votre main est régulée par votre corps, de toutes façons.
Dans notre cas, le soleil ne va pas adapter son rayonnement pour maintenir constante la température du sol de la Terre.
Mais prenons l’exemple de la Lune : sa température moyenne est de l’ordre de -80°C : elle est en équilibre radiatif : elle réémet exactement ce qu’elle reçoit.
La Terre, elle, ne peut pas réémettre radiativement ce qu’elle reçoit, du fait de l’opacité de l’atmosphère à ce qu’elle renvoie : c’est la raison pour laquelle elle est beaucoup plus chaude que la Lune (et elle le serait encore bien d’avantage si l’évaporation (chaleur latente) et la convection ne compensaient pas ce déséquilibre à partir d’une certaine température).
Mais si on augmente ce déséquilibre, alors la Terre va s’échauffer … jusqu’à un nouvel équilibre apporté par le supplément d’évaporation (chaleur latente) entrainé.
Là où vous avez raison, c’est que la Terre n’est pas réchauffée par l’atmosphère : elle est réchauffée par le déséquilibre radiatif (reçu – réémis), et ceci d’autant plus que ce déséquilibre est important.
Rebonjour,
Là cela commence déjà à mieux me parler. Le sol est réchauffé par le soleil ( et non pas par l’atmosphère !) et comme il ne peut pas se refroidir normalement, sa température augmente. Ce n’est pas, je me permets de vous l’indiquer (en tout cas en ce qui me concerne) ce qui transparaît avec clarté à la lecture du chapitre 10.
Il reste à savoir si l’opacité de l’atmosphère, car c’est là la seule raison, me semble-t-il, qui empêche la terre de se refroidir, est réellement augmentée par le doublement du CO2. A priori, je doute que la « hauteur » ( l’altitude) ou même l’épaisseur de cette opacité ait une grande importance dans l’affaire.N’est-ce pas plutôt le degré de cette opacité ?
Ce degré varie-t-il avec l’altitude ? Pourquoi ?
Avec l’épaisseur ? C’est plus plausible, mais, il y a un moment où cela a des limites. Ne sont-elles pas déjà atteintes ?
Non, l’opacité est totale ; c’est juste l’altitude à laquelle elle se produit qui diminue et qui guide sa température, et donc sa différence de température avec le sol, et donc l’intensité du flux « refroidissant ».
Il faudra que je revoie ma rédaction pour le rendre plus compréhensible.
Bonjour,Une question pour continuer à essayer d’y voir plus clair.
Comment est obtenu le diagramme de votre page située au paragraphe 10-2-2 ? ( il y est question de deux « ergots » )J’ai en effet du mal à croire que l’opacité, même pour les seules longueurs d’onde concernées – celles du CO2 – puisse varier d’une hauteur aussi importante que 1.5 km ( de 8500 m à 10000m indiquez-vous ) parce qu’un gaz qui est tout de même à l’état de traces infimes (400 ppm ) doublerait sa concentration ???
Ce diagramme est le résultat de mesures ou bien le résultat d’un modèle mathématique ( dans ce cas, lequel ?) Quelle est sa source, autrement dit ?
Merci d’avance.
Le spectre d’absorption du CO2 est assez bien connu.
Ensuite, si on double la concentration, on double l’épaisseur optique, ce qui remonte d’autant l’altitude où elle devient égale à 1 : c’est celle où elle était égale à 0,5 avant doublement.
… et à des altitudes où la concentration volumique est très faible, ça peut faire des différences d’altitude importantes.
Mais ce n’est réellement sensible que pour les 2 ergots latéraux de la bande.
Bonjour et merci déjà de me répondre. Trois points pour ma présente intervention :
a) Mon propos n’est évidemment pas de discuter du spectre d’absorption du CO2 dont je n’ignore pas qu’il est bien connu.
b) Ma demande porte sur l’évaluation de l’épaisseur optique selon l’altitude et surtout sur la variation d’altitude dans des proportions pareilles. Vous n’avez pas répondu à ma question : quelle est la source de ce diagramme ? Théorie ou mesures ?Excusez-moi, mais j’aime bien aller au fond des choses.
c) Par ailleurs, j’ai une autre question dont la réponse m’intéresserait : s’il résulte de cette augmentation d’altitude un réchauffement de l’air à cette même altitude, qui serait dû à la baisse de l’émission vers le cosmos, j’en déduirai personnellement non pas que toute la colonne d’air située en dessous se réchauffe aussi, mais bien plutôt que ce réchauffement va progressivement entraîner une hausse d’émission vers le cosmos (puisque cela se réchauffe!) ce qui va tout simplement compenser la baisse – provisoire – d’émission due à l’altitude et la ramener vers sa valeur initiale. Tout au plus l’atmosphère légèrement plus bas pourra se voir réchauffée, mais certainement pas toute la colonne.
Est-ce stupide ? Ou au contraire conforme aux principes de la thermodynamique qui veulent que la chaleur aille plutôt du chaud vers le froid que l’inverse ? Ces principes sont valables pour toutes les formes d’échanges de chaleur, à ma connaissance. J’ai l’impression que cette affaire remplace un transfert de chaleur par rayonnement vers le bas ( c’est ce que prétendait le modèle avec une vitre ) par une autre sorte de transfert de chaleur vers le bas, qui, à mes yeux , n’a pas plus de raison d’être que le précédent.
Si nous parlons de gradient, alors je ne vois pas autre chose que les 0,05 °C que j’ai déjà évoqués.
Mes questions sont peut-être idiotes… Dans ce cas j’aimerai savoir pourquoi ?
Concernant votre point b : ces graphes m’ont été fournis par Camille Veyres : ce sont des résultats de calculs : le mieux est de lui demander directement.
Concernant votre point c : il y a beaucoup de phénomènes couplés, et je me borne à calculer un plafond ; néanmoins, pour ces deux petits ergots, l’altitude d’émission remonte de 1500 m, donc leur température d’émission descend de 10°C environ, ce qui se traduit par une augmentation d’énergie de l’ordre de 3W/m2.
Par ailleurs, je suis d’autant plus gêné pour vous répondre que, selon les observations, l’augmentation du CO2 n’est pas la cause du réchauffement actuel ; en particulier, on assiste à une diminution de l’albédo et à une augmentation de l’OLR, qui peuvent expliquer ce réchauffement, mais ne peuvent pas être eux-mêmes expliqués par l’augmentation du CO2.
Bonjour,
Je reviens, parce que cela me parait important pour savoir si les scientifiques du monde entier jouent à un jeu fictif – une sorte de jeu vidéo autrement dit – ou font un travail scientifique sérieux, sur cette affaire de réchauffement en haut de l’atmosphère, conduisant à une émission plus haute donc plus froide.
Vous m’indiquez que la différence de température de -10°C se traduit par une augmentation d’énergie de 3 W/m2.
a) Ce résultat est ans doute déduit de la loi de Stefan-Boltzmann, je suppose ? Merci de me le confirmer (ou de me l’infirmer)
b) Mais en quoi un rayonnement venant d’un corps de toutes façons plus froid que la surface du sol, qu’il soit diminué ou augmenté de 3W/m2 pourrait-il avoir une influence quelconque sur le sol qui est beaucoup plus bas et surtout beaucoup plus chaud ? Cette augmentation d’énergie à haute altitude ne peut avoir à mon sens d’influence que sur son entourage immédiat devenu plus froid que lui. Je me trompe ?
Sinon, n’est-ce pas là toujours la même erreur, celle qui s’imagine qu’un rayonnement unidirectionnel pourrait réchauffer un corps qui rayonne à une température supérieure ?
Bonjour,
Tout d’abord, « les scientifiques » est un nom collectif qui n’a pas beaucoup de sens, d’autant plus que c’est souvent le désaccord entre scientifiques qui fait avancer la science.
Par ailleurs, comme dans toute population, elle comporte son lot d’idéologues ou de vénaux.
a) Oui
b) J’avais déjà posé une question analogue à Camille Veyres (car il y a effectivement là un pb de poule et d’oeuf) : il m’avait répondu que la Terre devait respecter un « optimum entropique », à savoir qu’elle doit rerayonner les 240 W/m2 qu’elle reçoit, ce qui détermine sa température d’émission (environ -18°C : les voilà : c’est ainsi que la Terre est « vue » de l’espace), … donc en quelque sorte l’altitude du « haut de la vapeur d’eau », … qui doit être compatible avec un équilibre énergétique au sol (via le gradient thermique), donc une quantité d’évaporation, elle-même déterminée par la température au sol : bref, on se mord un peu la queue.
Par ailleurs, on est là dans un domaine purement théorique : il est probable que le réchauffement climatique ait également d’autres causes.
Bonsoir,
OK pour la remarque sur l’emploi du terme « les scientifiques », sans doute mal venue dans ce contexte, j’en conviens volontiers.
Elle traduit simplement mon étonnement devant des affirmations comme celle figurant dans l’article de M. Dufresne, comme quoi il pourrait être possible qu’une colonne d’air dans un état initial qui serait le suivant :
Température de +15°C au sol et de – 60°C à 7500m
et qui passerait de cet état à un autre état où
la température serait toujours de 15°C au sol et de -50°C toujours à 7500m, le -60°C se retrouvant lui à 8500m…
pourrait dès lors transporter de la chaleur de haut en bas.
Cette supposition me parait à vrai dire assez sidérante… et mes propos ne font que traduire l’état de surprise dans laquelle me met une telle assertion.
Je cherche à comprendre. La seule explication que je trouve, serait de tenir un genre de raisonnement comme le suivant :
Il y a un gradient thermique de mettons – 10°C par km. La différence de température entre le sol et l’air, situé à l’altitude de 7500m est donc de -75°C. Le gradient thermique étant constant, si la température en haut remonte, la différence doit rester la même, et donc la température en bas doit remonter aussi.
Est-ce là le raisonnement qui est fait ? ( Ce n’est pas un problème de poule et d’œuf, à mon avis, si toutefois c’est cela)
Attention, cette montée de l’altitude de rayonnement ne concerne que les 2 petits ergots latéraux, et non pas l’ensemble du spectre, ni même de la bande d’absorption du CO2.
Par ailleurs, le gradient n’est pas constant : température plus élevée entraine plus de vapeur d’eau, donc gradient plus faible.
Mon problème de poule et d’œuf (si j’ose dire) qui me tracasse le plus, c’est qu’il y a 2 régulations : l’une à la surface du sol, et l’autre en limite de cosmos.
Bonjour, merci des précisions données.
Cela dit je reste sur ma question :
Je ne comprends pas le raisonnement tenu par M. Dufresne dans son article « l’effet de serre plus subtil qu’on ne le croit » page 8
Je cite le passage qui m’échappe :
« L’augmentation de la concentration en gaz à effet de serre introduit un déséquilibre,représenté Fig. 8b : l’altitude d’émission augmentant, la température T 2 d’émission est plusfaible, et le flux d’énergie rayonné à cette altitude ne compense plus le flux solaire absorbé.Conséquence : l’atmosphère tend à se réchauffer à cette altitude. »
NB : OK jusqu’ici mis je continue la citation
« Retour vers l’équilibre, Fig. 8c : la température à la nouvelle altitude d’émissions’équilibre à T 1 . Mais comme le gradient thermique est imposé par les mouvements deconvection, c’est l’ensemble de la colonne atmosphérique qui se réchauffe de proche enproche. Au niveau du sol, la température augmente également. »
J’ai mis en gras le passage que je ne comprends pas. Cela me parait contraire aux lois de la thermodynamique.
Pourquoi l’ensemble de la colonne atmosphérique se réchaufferait-il de proche en proche ? et non pas seulement le sommet de cette colonne ?
Le comprenez-vous et si oui pouvez-vous me l’expliquer ?
Merci d’avance
Dufresne raconte beaucoup de c…, ne serait-ce que son effet de serre par rebonds successifs (voir ma fiche thématique).
Un doublement de concentration du CO2 provoque une augmentation de la couche opaque dans la bande du CO2 :
– vers le bas, ce qui diminue le refroidissement radiatif au sol, … et donc le réchauffe
– vers le haut, ce qui élève l’altitude de rayonnement de l’atmosphère vers le cosmos
Le bas se régule en augmentant son évaporation et sa convection, mais il reste un léger réchauffement.
Si le gradient thermique était constant, l’atmosphère rayonnerait plus froid puisque de plus haut au niveau des ergots latéraux du CO2, et Dufresne aurait raison : pour compenser, il faudrait que toute la colonne d’air de réchauffe.
Mais, du fait du supplément d’évaporation, le Gradient Thermique diminue un peu, et donc, le haut de l’atmosphère se réchauffe, et, à altitude égale, l’atmosphère rayonne plus fort.
Bref tout cela est relativement compliqué : avoir 2 systèmes de régulation, l’un au sol, et l’autre en haut de l’atmosphère, devrait provoquer des phénomènes de battements que je suis incapable d’évaluer.
… et on manque furieusement de mesures et d’observations, d’autant plus qu’on ne parle ici que du CO2 comme paramètre de changement, alors qu’il y en a sûrement beaucoup d’autres.
Rebonjour,
Je continue de réfléchir à cette affaire de « doublement du CO2. »
Il y a décidément dans la présentation que vous en faites dans votre dernière réponse quelque chose que je ne comprends pas.
Je cite le passage et met en gras la phrase que je ne comprends pas :
« Un doublement de concentration du CO2 provoque une augmentation de la couche opaque dans la bande du CO2 :– vers le bas, ce qui diminue le refroidissement radiatif au sol, … et donc le réchauffe– vers le haut, ce qui élève l’altitude de rayonnement de l’atmosphère vers le cosmos »
OK pour l’augmentation de la couche opaque. Rien à dire là dessus. OK aussi pour le haut et l’altitude d’émission plus élevée.
Par contre, je ne vois pas pourquoi le refroidissement radiatif au sol serait diminué et pourquoi cela réchaufferait ce sol.
A mon avis (avis que je soumets bien évidemment à critique), le refroidissement radiatif au sol est ce qu’il est et RESTE CE QU’IL EST, gradient thermique ou pas gradient thermique. Celui-ci n’a pas de rapport, dans l’affaire qui nous occupe ici, à mon avis toujours, car il s’agit de la température du sol, laquelle conditionne son rayonnement infrarouge, indépendamment du gradient thermique.
Ce rayonnement terrestre rencontre l’atmosphère à un étage où celui-ci devient opaque, mais se trouve toujours à une température plus froide que le sol, même s’il a diminué un peu d’altitude en raison de l’augmentation de concentration du CO2.
Que se passe-t-il ? L’air est chauffé à cet étage (et pas en dessous, ou alors très, très légèrement en dessous. Pourquoi donc serait-ce en dessous ??? ) parce qu’un rayonnement plus chaud que lui, venant du bas, ne parvient plus à franchir cette atmosphère A CET ETAGE. Donc, il le chauffe, à cet étage toujours.
Dès lors, par convection et non plus par rayonnement (puisque celui-ci est bloqué) cet air chauffe son environnement là où cet environnement est plus froid que lui ( seconde loi de la thermodynamique) donc essentiellement vers le haut. Peut-être également, mais très légèrement, vers le bas tant que le bas est à une température PLUS FROIDE QUE LUI.
Autrement dit, le transfert de chaleur radiatif cesse à cet étage et se transforme en transfert de chaleur par convection, mais c’est toujours VERS LE HAUT..
Pas vers le bas ou à peine !
A peine vers le bas, et plus que très probablement pas jusqu’au sol. Il faudrait pour cela, à mon sens, que l’air à cet étage devienne PLUS CHAUD QUE LE SOL. A-t-on jamais observé un tel phénomène sur la Terre ?
La source étant le sol, cela me parait presque impossible, sauf si l’opacité était au niveau du sol lui-même. Je ne crois pas que ce soit le cas sur la Terre, comme cela peut l’être par exemple, sauf erreur de ma part, sur Vénus.
Je veux bien me tromper… Mais alors, où est l’erreur ?
Bonjour Yves,
Le transfert de chaleur par rayonnement radiatif du sol dépend de la différence de température entre le sol et la couche opaque : si celle-ci s’abaisse, la différence de température s’abaisse aussi (du fait du Gradient), et donc le refroidissement diminue (voir le livre § 10.2.3).
Bien sûr, cela augmente les réactions régulatrices (dont la convection), mais l’écart au « point de consigne » augmente quand même.
(Dans la mesure où j’ai bien compris votre question).
Bonjour, Jacques-Marie
Effectivement , je crois que nous ne nous comprenons pas tout à fait. L’affaire est d’ailleurs assez complexe.
J’essaye de formuler de façon plus claire ma question:
Soit Ts la température au sol, T1 la température en bas de la couche opaque avant doublement du CO2 et T2 la température en bas de la couche opaque du CO2 après doublement. Comme la couche opaque a baissé on a T2 >T1, OK.
Donc on a Ts-T2 <Ts-T1. OK .
Donc le transfert de chaleur a diminué d’intensité. OK toujours.
Mais pour moi, cela signifie que le refroidissement se fera plus lentement, c’est tout. Il se fera quand même.
En quoi devrait-on en déduire que Ts a augmenté ? C’est cela que je ne comprend pas.
Par ailleurs, pouvez-vous préciser un peu le sens que vous donnez ici à l’expression « point de consigne » ?
Bonsoir Yves, excusez cette réponse tardive
Pour moi, le point de consigne, c’est la température qu’on voudrait avoir (celle de 1850, correspondant à 280 ppm selon le GIEC) (disons celle avant doublement du CO2)
Si la température s’écarte de ce point de consigne, les phénomènes régulateurs vont tenter de compenser, mais il y aura toujours un écart (sauf si on avait une composante intégrale, mais on ne l’a pas).
Rebonjour,
Mes excuses sur un point. Ma question a été très mal exprimée, puisque j’ai mélangé à tort (je ne me relis jamais assez ! ) « température au sol » et « refroidissement radiatif au sol » qui est la différence entre deux températures.
Le second diminue, OK, mais pourquoi le premier, qui lui, ne dépend pas du gradient thermique ?
Je vous remercie de votre réponse.Et en particulier de me faire savoir entre les lignes, si j’ai bien compris, que mes questions ne sont peut-être pas si stupides que cela.
Le tout dernier point que vous indiquez est-il- la position que défendent les climatoréalistes ou- une opinion grandissante parmi l’ensemble de la communauté scientifique ?Merci d’avance,PS : je prends contact avec Camille Veyres, que j’ai déjà eu le plaisir d’avoir au téléphone une première fois.
Il n’y a jamais de question stupide : toute question peut en amener d’autres, et c’est ce qui faut avancer le débat.
Concernant mon dernier point (albédo et OLR), il n’y a pas de consensus établi, mais on peut déjà remarquer qu’on n’observe pas le « hot spot » promis par les tenants de l’ « effet de serre ». et qui devait en constituer la preuve :
au contraire, la température croît moins vite en altitude qu’au sol.
Et il commence à exister des théories alternatives crédibles : par exemple la théorie de Svensmark sur l’influence des rayons cosmiques, ou d’autres sur les cycles solaires (en particulier par Vincent Courtillot), et d’autres.
Quelles qu’en soient les causes possibles, nous avons la chance, sur Terre d’avoir un système de régulation particulièrement performant : l’évaporation.
Bonjour,
J’avais donc bien interprété le raisonnement de M. Dufresne : il suppose le gradient thermique constant… c’est bien ce qu’il me semblait et ce qu’il suppose est faux. Dont acte : J’ai donc bien compris comme vous cette erreur, pour ce qui concerne le haut du CO2.
Pour ce qui concerne le bas du CO2, j’admets que sa baisse d’altitude conduise à un échauffement dans la mesure où la chaleur pourrait s’accumuler en bas faute de pouvoir s’évacuer vers le haut . Vous indiquez que cela est compensé par une évaporation plus grande, mais qu’il reste un léger réchauffement.
Cette affirmation repose sur quoi ? Des mesures prouvent-elles ce léger réchauffement ?
Merci d’avance.
Dans une régulation « proportionnelle », il y a toujours un écart entre le point de consigne et le point de mesure. Il faut une composante « intégrale » pour compenser cet écart.
Quant à l’évaporation, elle augmente théoriquement de 7% par °C, mais on ne dispose pas d’observations fiables pour le prouver à la surface de la Terre.
Bonjour,
Je maintiens ma question en la formulant autrement, au vu de votre réponse.
Dans un logement la régulation dont vous parlez, avec le point de consigne et le point de mesure, concerne la température de la pièce chauffée, pas la température de la chaudière.
Par analogie avec ce qui se passe sur la terre, la « pièce chauffée », c’est la partie de L’ATMOSPHERE située entre le sol et le « bas du CO2 ».
Ce n’est pas le sol.
Le rayonnement qui part du sol n’est pas la même chose que le « transfert de chaleur radiatif du sol » dont vous parlez.
Celui dont vous parlez est égal à la DIFFERENCE entre le rayonnement qui part du sol et le rayonnement qui est absorbé par le CO2 en altitude.
Cette différence était positive avant doublement du CO2 et reste positive, même si elle est plus faible, après doublement du CO2.
Si cette différence reste positive, ce qui chauffe c’est ce qui est le plus froid, d’après la seconde loi de la thermodynamique.
Ce n’est donc pas le sol. C’est l’atmosphère en bas du CO2.
De même réguler une pièce chauffée n’augmente pas la température de la chaudière.
La couche opaque ne réchauffe pas le sol, mais elle bloque son rayonnement, ce qui l’empêche de se refroidir.
C’est le déséquilibre {reçu – réémis} qui réchauffe le sol ; si le réémis diminue, l’écart s’accroit, et donc le sol se réchauffe.
Bonsoir et merci déjà de me consacrer ce temps.
Cela dit, je ne comprends pas pourquoi vous dites que lé réémis diminue, ni pourquoi vous dites que le sol est empêché de se refroidir.
a) Le réémis par le sol ne diminue pas. Ce qui diminue c’est l’intensité du transfert de chaleur sol – couche opaque, qui est égal à une différence entre deux rayonnements, celui réémis par le sol moins celui émis par la couche opaque.
Et cette différence diminue uniquement parce que le rayonnement de la couche opaque a augmenté.
b) Le sol n’est nullement empêché de se refroidir. Le blocage évoqué signifie absorption donc chauffage. Chauffage de quoi ? De ce qui absorbe, c’est-à-dire de la couche opaque. Celle-ci chauffe à son tour au dessus d’elle, en vertu du second principe de la rhermodynamique et pas en dessous, parce qu’en dessous il fait plus chaud,
Cela se passe par convection cette fois et plus par rayonnement, celui-ci étant bloqué.
Bonjour,
a) Je raisonne bien en énergie radiative, et donc en transfert de chaleur (reçue – réémise), et non pas en rayonnement.
b) La couche opaque ne peut pas rayonner vers le haut (au travers de sa propre opacité), par définition ; et donc, tant que n’entrent pas en jeu les phénomènes de régulation (augmentation de la convection), elle s’échauffe (et ralentit donc le refroidissement du sol).
Bonjour,
Nous allons peut-être en arriver à nous comprendre
Pour le a), si vous raisonnez en transfert de chaleur, il faut tenir compte que celui-ci ne va que du chaud au froid
Donc ici ce transfert va du sol vers la couche opaque.et pas l’inverse. La couche opaque est donc réchauffée.
Je pense que nous sommes entièrement d’accord sur ce point a).
Pour le b) je suis également OK de bout en bout avec ce que vous écrivez cette fois. y compris avec le dernière parenthèse (et ralentit le refroidissement du sol ).
Mais cela ne réchauffe pas le sol, je maintiens ce point. Cela réchauffe la couche opaque, oui, vous le dites d’ailleurs, jusqu’à ce que la convection lui permette d’évacuer cette chaleur… vers le haut
Ce qui réchauffe le sol (radiativement), c’est le déséquilibre entre l’énergie radiative qu’il reçoit (de l’ordre de 160 W/mm2) et celle qu’il réémet (ou plutôt qu’il peut réémettre), de l’ordre de 40 W/m2, moitié directement, moitié jusqu’à la couche opaque : ce sont ces 40 W/m2 qui diminuent (et augmentent donc le déséquilibre) si le CO2 augmente.
Bonjour,
D’après ce que je comprends, il y a un déséquilibre radiatif au sol au départ, Pour moi ce déséquilibre existe avant et après le doublement du CO2 et il est reste inchangé. Le CO2 n’influence en rien ce déséquilibre.
Je pense que vous devez vous poser les questions suivantes :
Combien en termes de rayonnement, reçoit le sol ?
De même, combien en termes de rayonnement réémet le sol.?
Combien en termes de rayonnement renvoie la couche opaque avant doublement du CO2 ?
Combien en termes de rayonnement renvoie la couche opaque après doublement du CO2 ?
La seule chose qui varie ce sont les deux derniers rayonnements.
Donc le sol n’est pas réchauffé, quoique vous en diisiez, désolé.
Si avant doublement, le bas de la couche opaque se situe à 1000 m, la différence de température entre le sol et cette couche est de 6,5°C (Gradient Thermique)
Si après doublement, le bas de la couche opaque se situe à 500 m, la différence de température entre le sol et cette couche est de 3,25°C (Gradient Thermique)
Le transfert de chaleur est égal à sigma(Tsol^^4 – Tcouche^^4) (sous la bande du CO2)
Il est donc inférieur après doublement.
——————–
Pour expliquer l’effet du déséquilibre :
Si un corps noir à 15°C (288K) reçoit 160 W/m2 et ne peut en réémettre que 40, il va s’échauffer jusqu’à quadrupler ces 40 W/m2, et donc multiplier sa température par 4^^1/4 = 1.414, et donc, de 288K à 407K (+134°C)
S’il ne peut en réémettre que 30, il va s’échauffer et multiplier sa température par 1,52 (438K) au lieu de 1,414
Rebonjour.
Je me permets de vous raconter une anecdote datant de mes cours de thermodynamique, quand j’étais beaucoup plus jeune, en fac.
N’y voyez aucune espèce de raillerie de ma part, car je sais – j’étais prof de maths – combien les raisonnements portant sur des différences peuvent vite dérailler, même chez les meilleurs élèves, très doués en maths et que j’ai eu l’occasion de former.
J’avais, en cours de thermodynamique, donc, un professeur qui nous disait régulièrement:: méfiez-vous comme la peste des raisonnements par des différences, comme par exemple dans les transferts de chaleur. C’est le meilleur moyen de vous tromper !
Ce que vous me dites , excusez-moi, en est la parfaite illustration. Je vais essayer de vous le montrer.
Votre raisonnement mélange deux choses qu’il faut bien se garder de mélanger pour, justement, ne pas se tromper.
Vous mélangez des quantités qui sont les unes des rayonnements tout court, reçus ou réémis, et les autres des transferts de chaleur qui eux sont des différences de rayonnements et,pas des rayonnements tout courts. De là vient votre erreur de raisonnement ( excusez-moi ).
Je vois ci-dessus deux rayonnements tout court : ce sont le rayonnement entrant de 160 W/m2.et (peut-être) le rayonnement sortant du sol avant doublement, de 40 W/m2.
Je dis peut-être parce que je ne suis pas sûr que 40 ne soit pas en fait un transfert de chaleur ( je ne sais pas, mais j’en ai l’impression) . Admettons que NON, cela ne changera pas la suite de ce que je veux vous faire comprendre.
Vous mélangez ces chiffres avec, là j’en suis sûr et certain; un transfert de chaleur, à savoir ce que VOUS, vous appelez toujours réémission, qui SELON VOUS passe de 40 à 30, en raison du CO2.
Mais ce chiffre de 30 N’EST PAS , comme vous dites, la nouvelle valeur de la réémission du sol : C’est CELA QUI EST FAUX DANS VOTRE RAISONNEMENT.
30 c’est la différence entre 40, QUI EST TOUJOURS LA REEMISSION DU SOL ET N’A PAS VARIE et 10 ( d’après vos chiffres ) qui correspond à la RECEPTION DE LA COUCHE OPAQUE.
40 (REEMISSION DU SOL QUI N’A PAS VARIE) -10 (RECEPTION DE LA COUCHE OPAQUE), donne bien 30 qui N’EST DONC PAS LA NOUVELLE REEMISSION DU SOL, mais bel et bien le TRANSFERT DE CHALEUR DU SOL VERS LA COUCHE OPAQUE.
30 c »est une différence de deux rayonnements, pas un rayonnement.
Ce transfert de 30 W/m2 chauffe sa cible, c’est-a-dire la dite couche opaque et non pas sa source, le sol.
Le bilan thermique au sol, lui, n’a pas changé. il est de 160 – 40, avant comme après le doublement.
Vous l’avez changé vous en faisant intervenir un troisième rayonnement, qui ne concerne pas le sol mais concerne la couche opaque.
Le bilan que vous faites est donc faux, pour cette raison.
En espérant vous avoir prouvé où est votre erreur.
Cordialement,
Yves Courtieu
Bonjour Yves,
Non, je raisonne bien en transfert de chaleur (par rayonnement), qui est effectivement bien une différence : les 40 ou 30 W/m2 sont bien une différence entre rayonnement émis par le sol (environ 350 W/m2) et rayonnement réémis vers le sol pour partie par la couche opaque (310 ou 320 W/m2 selon l’altitude et donc la concentration de CO2), et pour partie par le cosmos (0 W/m2 vs les 20 W/m2 qui passent par la fenêtre atmosphérique)
Je confirme donc que le sol ne se réchauffe pas, en tout cas pas à cause du CO2, en aucun cas, dans ce schéma.
La différence de 40 W/m2 ( j’en avais l’impression que c’était bien une différence) chauffe sa cible, c’est-à-dire la couche opaque avant doublement
La différence de 30 W/m2 chauffe toujours sa cible, située plus basse (donc moins chauffée) mais chauffe bien toujours la couche opaque après doublement.
Je ne sais pas pourquoi vous parlez d’un déséquilibre réchauffant, il n’y a pas de nouvelle source de chaleur qui soit dirigée vers le sol.
Parler de déséquilibre réchauffant n’a selon moi, pas de sens thermodynamique ici.
C’est la couche opaque qui est chauffée et l’atmosphère au dessus d’elle par convection, puisque la rayonnement est bloqué au niveau de la couche opaque. Je persiste et je signe. Je trouve … étonnant,excusez-moi, que ceci vous échappe.
Interrogez un spécialiste de thermodynamique, comme M. Camille Veyres ( en lui demandant de répondre à votre question, car il va vous dire, avec raison, que tout ceci est négligeable ) ou quelqu’un d’autre que vous connaissez, en lui exposant mon point de vue. Nous verrons bien la réponse.
Je crois que nous avons un problème de compréhension mutuelle :
Le déséquilibre radiatif (hors convection et évaporation) se situe entre ce que le sol reçoit et ce qu’il peut réémettre (en terme de transferts), soit 160-40 ou 160-30 : ce déséquilibre est une différence de différences de rayonnement, si vous préférez, ou : 160-(350-310) et 160-(350-320).
Et si le sol ne peut pas rendre autant qu’il reçoit (en terme de transferts), il va nécessairement se réchauffer, et ceci d’autant plus que la différence est importante.
N’hésitez pas à m’appeler : vous avez mon n° de tel sur mes mails
Permettez-moi d’exposer quelques points en espérant qu’ils n’enfoncent trop de portes ouvertes. Quelques unes le sont, d’autres pas me semble-t-il.
1. Dans un problème de thermodynamique et donc dans celui de l’effet de serre, il n’y a pas plus de raison de faire intervenir la backradiation que la backconduction donc aucune raison de considérer les échanges thermiques sous forme de doubles flux énergétiques opposés. Ces notions ne sont valides qu’au niveau microscopique or la thermodynamique classique est une science macroscopique. Elle traite de flux énergétiques spontanés unidirectionnels, les flux thermiques. Comme un flux conductif, un flux thermique radiatif se calcul directement à partir des températures de deux corps. Un flux radiatif peut aussi se calculer à partir d’une différence d’irradiance mais l’irradiance ne représente nullement un flux thermique. Utiliser des doubles flux énergétiques opposés est pratiquement une garantie de confusion car la les lois de la thermodynamique interdisent de les manipuler indépendamment.
2. Contrairement à une croyance répandue, le rôle des GES n’est pas de chauffer l’atmosphère, cela, la convection s’en charge très efficacement. Les GES sont au contraire le seul moyen qu’a l’atmosphère de se refroidir. Le rôle des GES est donc de refroidir l’atmosphère et de tempérer la surface en empêchant son libre refroidissement radiatif vers l’espace.
3. La troposphère est loin d’être totalement opaque aux IR, en réalité l’évacuation de la chaleur dans l’espace est assez bien répartie sur toute la hauteur de la colonne. Les mesures du rayonnement par satellites rendent compte de cette répartition.
4. Augmenter le taux de CO2 atmosphérique diminue la transparence de l’atmosphère aux IR et donc freine un peu plus le refroidissement radiatif de la surface. A priori, il faut attendre comme conséquence une certaine élévation de la température de manière à augmenter les flux thermiques issus de la surface. Etant donné le rapport de ces flux, c’est la convection qui va contribuer majoritairement à la compensation. D’autre part, l’augmentation des GES a également pour effet de doper l’efficacité de la convection.
5. Calculer l’effet d’une augmentation du taux de CO2 sur les températures de surface exigerait donc le calcul ou la modélisation du flux convectif. Cela étant parfaitement impossible, les théoriciens ont contourné la difficulté en posant une condition arbitraire sur le comportement du gradient thermique. Les résultats de la modélisation sont donc nécessairement arbitraires. Emblématique, le curieux concept de forçage radiatif découle directement de cette condition arbitraire.
Bonjour,
Je réponds point par point :
1. Il n’est pas faux de dire que l’atmosphère rayonne vers le sol (ça se mesure très bien) ; mais elle ne le « réchauffe » pas : le flux énergétique va toujours du plus chaud (le sol) au plus froid (l’atmosphère), selon la différence de rayonnement dans chaque sens. Mais, cette différence étant faible (tout juste quelques °C) l’atmosphère bloque le rayonnement du sol, et l’empêche de se refroidir (par rayonnement).
2. Oui et non : les GES forment une couche totalement opaque (dès qq dizaines ou centaines de mètres d’altitude, jusqu’en haut de la vapeur d’eau : de l’ordre de 5000 m ou -18°C)), qui bloque le rayonnement du sol ; le bas de cette couche opaque se réchauffe donc, et c’est la convection qui transfère cette chaleur jusqu’en haut où elle est rayonnée.
3. Non : les GES rendent l’atmosphère totalement opaque, sauf dans la fenêtre atmosphérique qui laisse passer environ 20 W/m2 qui vont directement du sol au cosmos + 20 W/m2 qui arrivent quand même à la traverser autour de cette fenêtre. Pour vous donner une idée : une épaisseur optique (opacité) de 1 correspond approximativement à celle d’une feuille de papier ; une épaisseur optique de 100 est équivalente à celle d’un cahier de 200 pages : c’est vraiment opaque. L’évacuation vers l’espace ne se fait qu’en haut de cette couche (à une température moyenne de -18°C : les fameux -18°C viennent de là)
4. Non : augmenter le taux de CO2 augmente l’épaisseur de cette couche opaque, vers le haut et vers le bas : vers le bas elle freine un peu plus le refroidissement du sol, et vers le haut elle fait rayonner plus haut (donc plus froid, donc moins fort).
5. Convection et évaporation sont des phénomènes régulateurs qui compensent le déséquilibre radiatif au sol (3,7 W/m2 pour un doublement selon le GIEC : Formule de Myhre) ; … mais pas totalement : il s’agit d’une régulation proportionnelle (7% par °C pour l’évaporation qui est la plus significative (chaleur latente)), sans composante intégrale (nécessaire si on veut compenser totalement l’écart). Le problème est que le GIEC ne semble pas tenir compte de ces phénomènes régulateurs.
Bonjour,
La nuit porte conseil: je crois que j’ai compris. Le raisonnement tenu n’est que radiatif, c’est ce que je n’avais pas « réalisé » comme il convient.
En ne considérant que le radiatif, celui-ci » pourrait contribuer », si on ne considérait que lui, à un éventuel réchauffement du sol car l’échange de chaleur envisagé ici, c’est-à-dire le radiatif seulement, est moins intense du côté de la sortie après doublement du CO2, qu’avant.
J »oubliais tout simplement qu’il y a d’autres manières pour le sol d’évacuer sa chaleur, comme davantage d’évaporation, par exemple….
Vous me l’avez dit pourtant, mais je ne l’intégrais pas vraiment ce point dans ma tête !
C’est donc moi qui m’égarait… Dont acte !
Jacques-Marie Moranne,
Bonjour à vous et quelques remarques.
A propos du point 1, je ne suis pas en désaccord avec vous mais quand même une précision. Vous dites que le rayonnement de l’atmosphère vers le surface se mesure très bien, c’est juste mais c’est une mesure indirecte. En réalité, aucun instrument n’est capable de mesurer autre chose qu’un flux de chaleur. L’irradiance de l’atmosphère est déduite de la mesure de ce flux de chaleur en tenant compte des propriétés et de la température de l’instrument. Ce n’est pas tout à fait un point de détail.
Points 2, 3 et 4. Là, j’ai beaucoup plus de peine à vous suivre. A la page 47 de votre livre, vous avez un graphique de l’OLR, vous pouvez y voir que la puissance rayonnée vers l’espace est assez bien répartie sur toute la hauteur de la colonne.
D’autre part, vous semblez penser que les GES chauffent l’atmosphère dans la partie basse de la troposphère. C’est une idée très courante mais erronée. Vous devriez pouvoir vous en convaincre de la manière suivante. Imaginez que vous êtes une molécule de CO2 disons à 1000 m d’altitude et que vous êtes doué d’une vue sensible à une longueur d’onde vous permettant de voir disons à 100 m quand vous regardez vers le bas. Si maintenant vous regardez vers le haut, vous verrez à une distance un peu supérieure à 100 m parce que vers le haut l’air est moins dense et donc moins opaque. Comme le gradient thermique est à peu près linéaire, la différence entre votre propre température et ce que vous voyez vers le haut sera supérieure à la différence entre votre propre température et celle observée vers le bas. Comme le flux de chaleur est dépendant de la différence de température, la molécule de GES va émettre plus de chaleur vers le haut qu’elle n’en reçoit du bas. En conséquence, les GES sont des émetteurs nets à tous les niveaux de la troposphère. Il évacuent toujours de la chaleur de leur environnement direct vers le haut. Leur rôle est uniquement de refroidir l’atmosphère.
Point 5. Les 3.7 W/m2 que vous citez représentent un prétendu forçage radiatif, en réalité un déséquilibre radiatif instantané à la tropopause sous des conditions singulièrement bancales. Cette valeur est déterminée par des calculs radiatifs relativement complexes. La formule de Myre est juste une régression numérique approximative valide dans un domaine étroitement borné. Comme il ne s’agit de toute façon que d’un déséquilibre instantané virtuel à la tropopause, cette valeur n’a aucun sens physique particulier. Un déséquilibre radiatif à la tropopause peut se résoudre d’une infinité de manières différentes en impactant ou pas la température à la surface. La manière dont ce déséquilibre va se résorber dépend avant tout de ce qui l’a produit. Jamais personne n’a effectué un calcul quelconque basé sur la physique pour évaluer la manière dont un déséquilibre radiatif provenant du CO2 se résorberait.
OK avec votre remarque 1, mais sans importance pour notre pb.
Pour la suite : à 1000 m d’altitude, dans les bandes d’absorption des GES, vous seriez dans le noir complet : vous ne verriez rien, même à 10 cm : c’est opaque, et, par définition, il n’y a pas de rayonnement à l’intérieur d’un corps opaque.
… pour une bonne raison : dans ce milieu opaque, tout photon qui serait reçu par une molécule de GES se transformerait en énergie cinétique (convection), et non pas en nouveau photon : pas le temps entre 2 collisions !
Et donc les GES ne sont émetteurs de rayonnement qu’aux frontières de leur opacité (dont j’admets qu’elles ne sont pas franches).
Concernant la formule de Myhre, et ses 3,7 W/m2, c’est selon moi un maximum théorique (et empirique), à l’altitude de rayonnement vers le cosmos, mais je suis assez d’accord avec votre raisonnement (quoique …). L’intérêt est que cette valeur, somme toute modeste, est citée par le GIEC lui-même, … et devrait tempérer quelque peu son alarmisme.
Juste une chose. Regardez bien le graphique OLR à la page 47 de votre livre. Il est plus significatif de se baser sur la seule bande CO2 parce que ce gaz est bien représenté dans toute l’atmosphère. Voyez, les émissions du CO2 sont détectées en provenance de toute la hauteur de la colonne; proche de la surface sur les bords et dans la stratosphère pour la bande centrale. En terme de puissance émise vers l’espace par le CO2, c’est plutôt très bien réparti sur toute la colonne.
J’ajoute que même dans la mince bande centrale du CO2, le principe qui rend les GES des émetteurs nets ne change pas, même et surtout à 10 cm de la surface. Dans quelque fréquence que ce soit, l’opacité est toujours plus grande vers le bas que vers le haut et donc les GES émettent toujours plus de chaleur vers le haut qu’il n’en reçoivent du bas.
Je ne suis pas d’accord avec ce raisonnement : les GES rendent l’atmosphère totalement opaque (dans leurs bandes d’absorption), sur une couche qui s’étend de quelques dizaines ou centaines de mètres d’altitude, jusqu’en haut de la vapeur d’eau (vers 5000 m d’altitude), et du CO2 (en haut de la stratosphère).
OPAQUE signifie que, non seulement les IR ne peuvent pas la traverser, mais aussi qu’il n’y règne aucun rayonnement interne (IR).
Si on augmente la concentration de GES, cette couche s’épaissit, à la fois vers le bas (où elle empêche encore plus le refroidissement du sol), et vers le haut (où le rayonnement devient plus froid … sauf si toute la couche se réchauffe)
Bonjour,
Je partage tout à fait l’analyse de phi sur le CO2. Celui-ci contribue certes à l’opacité de l’atmosphère, dans sa gamme de longueur d’onde, tout comme la vapeur d’eau y contribue dans sa propre gamme, plus étendue d’ailleurs.
Mais opacité signifie arrêt provisoire du rayonnement, pas arrêt de la sortie de la chaleur. Celle-ci continue bel et bien et vers le haut, pour des raisons d’entropie, d’abord par convection et ensuite par rayonnement de nouveau, à tous les étages. Il en sort plus vers le haut que les GES n’en reçoivent du bas, comme le dit phi très justement.
Les GES contribuent à refroidir l’atmosphère. Pas à le réchauffer. Tout au plus peut-on admettre que par rapport à la lune, ils ralentissent le refroidissement du sol, mais en tout cas ne le réchauffent pas. Le déséquilibre ici évoqué par ailleurs, que j’ai mis du temps à bien cerner me parait tout à fait négligeable et en outre compensé par de la convection ou de l’évaporation.
Par ailleurs j’ai soumis à Jaques Moranne, en privé, une idée qui explique de façon simple et sans faire appel à l’explication par le seul gradient, le pourquoi du 15°C au lieu du -18°C, chiffre avancé par le GIEC s’il n’y avait pas d’atmosphère. Ce chiffre de -18°C, bien que son calcul soit notoirement faux, est à prendre en compte car il correspond tout de même dans la réalité (à peu près) à quelque chose de palpable, à savoir le rayonnement IR sortant (l’ORL) du système terre-atmosphère.
Jacques ne voit-il pas d’inconvénient à ce que nous en débattions ici ? Merci d’avance.
Chers auteurs du site « La Physique du Climat »,
Vous semblez croire ou faire croire que la science du climat n’est faite que par des climatologues qui ignorent tout de la Physique. Mais pour schématiser, il existe deux populations de scientifiques qui s’intéressent au climat, les climatologues qui observent et les physiciens qui appliquent justement les méthodes de la physique (dynamique newtonienne, thermodynamique et mécanique quantique pour les raies d’absorption des gaz a effets de serre) pour expliquer les observations. Soyez sûr que ces physiciens connaissent bien le sujet de la physique du réchauffement global et la difficile question des effets radiatifs des gaz à effet de serre, voir par exemple R. Pierrehumbert (Oxford) et son livre « Principles of Planetary Climate » que je recommande. La difficulté du sujet provient de ce que le réchauffement induit par la croissance du CO2 est petit devant les variations thermiques constatées sur le pas de sa porte. Mais en revanche l’effet est global. L’idée que la science du climat est complexe est partagée par tous et elle est donc difficile à vulgariser mais la physique du réchauffement global est basée sur la loi de Planck qui est solide comme un roc. Pour le bénéfice de vos lecteurs, je ne me suis penché que sur vos conclusions rappelées ci dessous en italique que je me permets de commenter. 1/ L’Effet de Serre par rayonnement du bas vers le haut, puis rétro-rayonnement du haut vers le bas n’existe pas, que ce soit dans une serre conventionnelle (qui fonctionne par blocage de la convection), ou dans l’atmosphère. Commentaire :C’est incorrect : l’effet de serre G est défini par la différence entre le flux infrarouge émis à la surface de la terre et celui émis au sommet de l’atmosphère soit G= 398 – 239 = 159 W m-2. Pour mettre en perspective ce chiffre, on peut le comparer avec le flux solaire net au sommet de l’atmosphère de 240 W m-2 : l’effet de serre est majeur. Ces valeurs sont celles de Wild et al., 2013, Climate Dynamics, 40, 3107-3134. 2/ Les -18°C d’une Terre sans « gaz à effet de serre » sont un mythe : une Terre sans atmosphère aurait une température moyenne beaucoup plus basse (probablement de l’ordre de -50 à -60°C) : la moyenne sur la Lune est de -80°C. Commentaire ;Les -18oC que vous mentionnez ne sont pas du tout un mythe : ils représentent la température d’émission TEde la terre. Si la terre a une atmosphère, la convection thermique dans la troposphère impose le gradient adiabatique humide (les 6,5°C/km). La température de surface observée TS= +15oC indique alors que l’altitude moyenne des couches qui émettent le flux infrarouge est de l’ordre de 5 km, (15+18)/6.5. Ensuite vous passez directement dans votre phrase d’une terre sans gaz à effet de serre à une terre sans atmosphère ! Il faut plutôt considérer ici l’effet d’une atmosphère sèche sans gaz à effets de serre (et donc sans vapeur d’eau, CO2ni méthane). Sur une terre solide, transparente au flux infrarouge et au flux solaire, le flux infrarouge se fait au sol avec TE= –18oC. Vous remarquez ailleurs que ceci n’est pas la moyenne spatiale de la température et je suis d’accord la dessus mais ce n’est pas le point central. Une terre sans atmosphère, c’est encore autre chose puisqu’aucune redistribution de chaleur n’est alors possible et on se retrouve dans le cas de la lune avec de très grandes variations de température selon l’éclairement. 3/ C’est le Gradient Thermique Gravitationnel, lié au poids de l’atmosphère (et non à sa composition chimique), qui, du fait d’une augmentation de 6,5°C/km à partir de la Tropopause, explique que la température à la surface de la Terre atteigne 15°C en moyenne. Commentaire :Votre phrase est correcte (voir 2/). Ce que vous appelez gradient thermique gravitationnel est le profil de la convection thermique, celui de la température d’une particule d’air en mouvement vertical sans échange de chaleur avec ses voisines : c’est le gradient adiabatique de l’air sec 10°C/km ou de l’air humide 6,5°C/km. 4/ C’est l’évaporation qui est le principal régulateur de la température en surface (océanique à 71%) (7%, soit plus de 6,5 W/m2 par °C d’écart). Commentaire :Le flux d’évaporation moyen est de 84 W m-2 à comparer au flux solaire au sol de 161 Wm-2, au flux infrarouge vers le haut de 398 Wm-2, au flux infrarouge vers le bas de 342 Wm-2, au flux de chaleur sensible de 20 Wm-2 selon les valeurs de Wild et al. 2013 (citées plus haut) . Je ne dirai donc certainement pas que l’évaporation est le principal régulateur de la température de surface : la perte principale est la perte infrarouge de 398 Wm-2. Faisons le bilan de ce qui entre (compté positivement) et de ce qui sort (compté négativement) : QNET=161+ 342 – 398 – 84– 20 = +1. Ce déséquilibre de +1 W m-2 paraît suspect compte tenu des erreurs de mesure sur tous ces termes. En fait ce +1 vient de l’observation du réchauffement de l’océan qui peut être mesuré indépendamment par les milliers de flotteurs du programme Argo qui échantillonnent les couches de surface de l’océan depuis une quinzaine d’années. 5/- Si la concentration en CO2venait à doubler, il en résulterait une augmentation de température en surface de moins de 0,5°C : on est très loin des prévisions alarmistes allant jusqu’à 5°C et plus. – La vapeur d’eau a un effet régulateur (feed-back négatif) et non pas amplificateur. – Si la température s’est élevée de 1°C en un siècle, il faut en rechercher les causes ailleurs que dans la concentration de CO2. Commentaire :J’ai regroupé ces 3 phrases et je vais expliquer pourquoi elles ne sont pas incorrectes. Le forçage radiatif Rx2CO2= 4 Wm-2 est le flux radiatif qui apparaît quand on double la concentration en CO2. Il est calculé avec la loi de Planck et les raies connues d’absorption du CO2avec un code radiatif. La physique est bien connue et ne souffre pas de contradictions. En revanche trouver la modification de la température de surface globale qui en résulte est bien plus compliquée que ce que vous imaginez. La réponse demande de connaitre la sensibilité du climat définie comme 😡 = dT/dQ, la variation de température dT qui résulte de la variation d’un forçage thermique dQ. Pour la trouver, il faut un modèle de climat pour calculer le dT résultant de l’application de ce forçage radiatif de +4 Wm-2. Sous l’effet de ce réchauffement, toute l’atmosphère se réajuste et la vapeur d’eau augmente. Mais celle-ci est un gaz à effet de serre et donc induit un effet radiatif additionnel qui renforce la cause, un feedback positif. Bien sûr chaque modèle a sa propre sensibilité compte tenu de la résolution spatiale limitée et des nombreuses paramétrisations (notamment des nuages) qui ne sont pas universelles. La sensibilité du climat observée dans les modèles se trouve dans l’intervalle [0.5 1.1] oC par Wm-2, ce qui donne une prédiction du réchauffement global cause par un doublement de CO2, DT2CO2entre 2 et 4 oC. L’effet de contrôle de l’atmosphère par le bouton du CO2 est particulièrement bien démontré dans les simulations de Lacis et al., 2010, Science, 330, 356-359. Votre prédiction statique qui néglige toutes les rétroactions implique de facto x = 0.5/4 = 0.12 (avec votre dT = 0.5 oC). C’est un ordre de grandeur plus faible que celle issue des modèles de climat. Comme la sensibilité du climat est basée sur des résultats de modèles complexes, vous pourriez avoir raison et les autres tort mais vous ne pourrez pas vous contenter d’affirmer votre opinion : la science n’est pas affaire d’opinions ou de théories ou encore de bon sens comme votre relecteur L. Fischer semble le croire mais exclusivement d’observations. L’augmentation du CO2 de 73 ppm entre 1960 et 2010 prédit un réchauffement de 0.5 à 1oC avec la sensibilité x = [0.5 1.1] oC par Wm-2, ce qui est consistent avec les observations de TS sur cette période. 6/- Le climat subit des cycles ; la méconnaissance de ces cycles fausse toutes les conclusions qu’on peut tirer des observations. Commentaire:
Votre conclusion abrupte est incorrecte. La tendance au réchauffement global est très visible à partir des années 1950 et en dépit de ces cycles. La tendance au réchauffement est de 0.07oC par décade entre 1901 et 2005 mais de 0.2 oC par décade entre 1979 et 2005 (voir l’article ipcc de Trenberth et al.https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter3-1.pdf). Le niveau de la mer qui augmentait a raison de 1.8 mm/an augmente maintenant à raison de 3mm/an. Il y a par ailleurs beaucoup de recherche pour comprendre l’origine des cycles climatiques naturels, notamment le cycle à 60 ans, l’oscillation atlantique multidecennale (AMO) qui est probablement d’origine océanique. 7/- Le climat est chaotique, et il est impossible de tirer des conclusions localisées (augmentation ou diminution de la pluviométrie à tel endroit, par exemple) (sauf peut-être à faire intervenir des techniques d’intelligence artificielle (http://knowledgeminer.eu/) ?). Commentaire:
Le temps (weather) est chaotique à cause de la sensibilité du système aux conditions initiales. Le climat qui est une moyenne statistique répond beaucoup plus aux conditions aux limites (la latitude, la proximité de la mer, de la montagne etc). Personne ne sait si le climat est chaotique mais c’est vrai que les prédictions régionales du climat sont infiniment plus complexes que la prédiction de la température globale car le climat local est aussi façonné par la turbulence atmosphérique et qu’on ne connaît pas l’effet du réchauffement global sur cette turbulence. 8/ – … Et d’une facon générale, les observations sont encore insuffisantes pour en tirer une théorie du réchauffement climatique indiscutable qui justifie le réchauffement actuellement constaté. Commentaire:
Ceci n’est pas correct : la croissance du CO2, la loi de Planck et la sensibilité du climat sont en accord avec la tendance séculaire observée du réchauffement global. Votre document ressemble plus à un plaidoyer pour justifier votre hypothèse de départ « le réchauffement global n’est pas lié à la croissance du CO2 ». Ce plaidoyer s’appuie sur l’hypothèse que l’atmosphère est statique mais comme les simulations de Lacis et al. 2010 le montrent, le feedback de la vapeur d’eau est puissant : si on coupe le CO2 (en laissant la vapeur d’eau active), on fabrique rapidement une terre boule de neige. Certes ce sont des simulations de modèles et pas une expérience contrôlée en laboratoire. Mais c’est toujours ainsi en géophysique.
Ma phrase sur le point 5 est erronée. Il faut lire:
J’ai regroupé ces 3 phrases et je vais expliquer pourquoi elles ne sont pas correctes
Merci de corriger!
Je vous remercie de votre commentaire qui engage un vrai débat : j’ai des points d’accord, d’autres de désaccord, d’autres enfin d’interprétation.
Je vais essayer de vous répondre point par point, mais laissez-moi un peu de temps : je le ferai peut-être en plusieurs fois.
Concernant votre point 5 : Au niveau du sol, le forçage radiatif lié à un doublement du CO2 est de l’ordre de 1W/m2 (de mémoire c’est le chiffre retenu par James Hansen : voir § 10.2.5 du livre) , Myhre donne, lui, 3,7 W/m2, mais en haut de la vapeur d’eau ; mais on peut raisonner sur 4 : dès lors que le forçage « thermique » n’est que radiatif (et nous sommes bien dans ce cas), on peut en calculer l’effet en température en appliquant simplement la loi de Stefan Boltzmann : dT = dM / 4 ε σ T3, ce qui donnerait moins de 1°C pour un doublement, avant que la régulation par l’évaporation et la convection n’interviennent pour en diminuer la valeur.
L’incidence sur l’effet de serre de la vapeur d’eau est quasiment nulle (l’effet de serre de la vapeur d’eau est quasiment saturé), et en tous cas négligeable devant le supplément d’évacuation de chaleur latente.
Personnellement, je n’ai aucune foi dans ces Modèles, surtout quand ils donnent des résultats différents que des calculs simples de thermodynamique : je n’y vois qu’une façon de sortir des chiffres de nulle part pour convaincre le gogo. On ne peut modéliser que ce qu’on connaît bien et qu’on a vérifié par l’expérience : j’aurais plus confiance dans les théories de Svensmark, qui suivent cette démarche, que dans celles de l’IPSL. En particulier, je croirai plus aux modèles lorsqu’ils sauront reproduire l’Optimum Médiéval, ce qui n’est pas le cas, actuellement. Si le sujet vous intéresse, je vais prochainement rajouter une fiche thématique sur les Modèles.
Concernant votre point 6 : Le GIEC attribue la totalité de ce réchauffement climatique au CO2, et c’est à partir de là que ses modèles déterminent la sensibilité climatique : ça s’appelle un raisonnement en boucle. La position du GIEC est que les petites variations de température sont naturelles, alors que les grandes et longues sont anthropiques : si on pose cela comme hypothèse, on arrive à une sensibilité climatique importante, … mais on sait pas expliquer l’Optimum Médiéval (un gros caillou dans la chaussure du GIEC).
Par ailleurs l’augmentation de niveau des océans dépend de la façon dont on la mesure : marégraphes ou satellites, … qui donnent des valeurs différentes : j’ai personnellement une préférence pour les marégraphes, autrement plus précis et dont l’historique est beaucoup plus étendu. Mais l’important, c’est que, jusqu’à présent, aucun atoll de plus de 10 ha n’a vu sa surface diminuer depuis 50 ans (voir la fiche thématique sur les faits). Concernant les phénomènes El Nino, je m’avoue incompétent, mais je constate simplement qu’à chaque phénomène El Nino, on a un pic de température (mais j’ignore absolument pourquoi).
Concernant votre point 1 (effet de serre par rétrorayonnement), je vous renvoie à ma fiche thématique sur le sujet : menu Fiches thématiques > Le rétro-rayonnement.
Globalement, je ne suis pas en désaccord avec ce que vous écrivez, mais je suis en désaccord avec les explications que certains veulent nous servir.
Par ailleurs, même s’il n’est pas à proprement parler « faux », je trouve que le diagramme de Trenberth est tendancieux, en ce sens qu’il mélange sur un même diagramme un bilan radiatif et un bilan énergétique : il faut choisir.
Concernant votre point 2, je suis également globalement d’accord avec vous, sauf … : les océans fournissent une inertie thermique considérable + la Terre tourne plus vite que la lune : de ce fait, la température serait quand même plus élevée que celle de la lune.
Mais ces fausses suppositions sont toujours un peu piégeuses : par exemple, une Terre sans atmosphère pourrait-elle avoir des océans qui ne s’évaporeraient pas ? (Je vous en prie, ne me répondez pas)
Concernant le point 3 : c’est moi qui ai tort : ce n’est pas le gradient thermique qui justifie la température au sol de 15°C : c’est une théorie dont je suis revenu :
En fait, la température au sol est celle qui provoque une convection et une évaporation telles qu’elles compensent le déséquilibre radiatif à la surface du sol (160 reçus pour 40 renvoyés, du fait de l’opacité des GES).
… à partir de quoi, le Gradient Thermique Gravitationnel détermine la température à chaque altitude, en particulier celles du haut de la vapeur d’eau et de la tropopause.
Concernant votre point 4 : En termes de flux thermiques, la Surface du sol reçoit 161 W/m2 et en évacue autant (à 1 (?) près) : 56+84+20 = 160. Si la température augmente (quelle qu’en soit la cause), les (84+20) augmentent aussi, … et régulent puisqu’ils donnent une réaction plus forte que l’action qui a causé cette élévation de température, et sur ces 104, ce sont bien les 84 d’évaporation qui prévalent. C’est la base de l’équilibre thermique de la surface du sol : sinon, pourquoi la température s’arrêterait-elle à 15°C ? Par ailleurs ce 1W/m2 sort un peu d’un chapeau : aucun moyen de calcul ni d’observation ne permet d’en déterminer vraiment la valeur (qui n’a d’ailleurs finalement aucune importance).
Votre point 7 n’appelle pas de commentaire de ma part
Concernant votre point 8 : J’estime que les observations sont très insuffisantes pour différencier les variations naturelles et les variations anthropiques. Le GIEC prétend que les grandes variations sont nécessairement anthropiques : je conteste : la preuve : l’Optimum Médiéval, et les Optima qui l’ont précédé et qui sont bien documentés historiquement) ! Par ailleurs, il reste une inconnue importante, ce sont les nuages.
Alain Colin de Verdiere a écrit :
« Si la terre a une atmosphère, la convection thermique dans la troposphère impose le gradient adiabatique humide (les 6,5°C/km). »
Manabe et Strickler 1964 :
« The observed tropospheric lapse rate of température is approximately 6,5°C/km. The explanation for this fact is rather complicated. It is essencially the result of a balance between (a) the stabilizing effect of upward heat transport in moist and dry convection on both small and large scales and (b) the destbilizing effect of radiative transfer. »
Donc non, la convection n’impose pas le gradient adiabatique humide dans la troposphère. Très loin de là.
Beaucoup de personnes pensent que les modèles utilisent la limite du gradient adiabatique humide pour déterminer l’instabilité de la colonne. Et c’est faux. Les modèles appliquent une paramétrisation empirique du gradient thermique sans aucune référence à l’adiabatique humide. C’est pourquoi les GCM n’ont rien à dire sur la physique de l’effet de serre et que leurs résultats sont parfaitement arbitraires et inutiles pour prévoir un éventuel réchauffement dû au CO2.
Bonjour,
Alain Colin de Verdieres a écrit :
» L’effet de serre G est défini par la différence entre le flux infrarouge émis à la surface de la terre et celui émis au sommet de l’atmosphère soit G= 398 – 239 = 159 W m-2″.
La signification exacte de cette différence m’échappe. Elle me semble même n’en avoir aucune. Baptiser un chiffre sans signification « effet de serre » » est une bien curieuse manière de procéder.
Pour comparer avec quelque chose de simple à comprendre, je vais prendre une analogie :
Imaginez un barrage sur un cours d’eau. La profondeur de l’eau sur le cours d’eau est de mettons 1m. On retrouvera cette profondeur de 1m en dessous du barrage. Ce qui signifie que le débit entrant est égal au débit sortant. Le barrage, lui, par contre, a une profondeur de mettons 100 m. Stable.
Faisons la différence entre la profondeur du barrage et la profondeur du cours d’eau à la sortie.
On trouve 99m . Ce chiffre n’a aucune signification physique. Je peux, bien sûr, le baptiser comme je veux et l’appeler « effet de barrage », pourquoi pas ?
La différence, prise comme définition de l’effet de serre n’a, elle non plus, aucun sens physique.
Seules en auraient
a) la différence entre le flux entrant dans l’atmosphère et le flux sortant de l’atmosphère.
b) la différence entre le flux parvenant à la surface terrestre et le flux émis par cette surface.
Je ne comprends pas qu’une telle définition puisse être seulement considérée. Elle mélange deux choses qui n’ont rien à voir.
La profondeur du barrage n’a pas de rapport avec la hauteur du cours d’eau en dessous. Entre les deux il y a un barrage, qui retient l’eau et la répand dans la vallée en amont de lui.
La chaleur qui règne au sol et qui conditionne le flux émis par celui-ci n’a pas de rapport non plus avec le flux sortant en haut de l’atmosphère. Entre les deux il y a l’atmosphère, qui retient de la chaleur et la répand sur tout le globe, avec les océans, grâce aux courants tant océaniques qu’atmosphériques.
Tout ceci explique pourquoi les températures sur la terre n’ont pas l’amplitude des variations analogue à celle observée sur la Lune.
C’est compliqué et arbitraire de définir l’ « Effet de serre », sans savoir de quoi on parle, et alors qu’une serre ne fonctionne pas du tout comme ça.
Mais s’il fallait vraiment une définition, je le définirais comme la différence entre ce que reçoit le sol et ce qu’il renvoie (uniquement radiativement), soit environ 160 – 40 = 120 W/m2.
Mais on pourrait aussi le définir comme la différence de rayonnement IR du sol à 15°C, et le rayonnement solaire effectivement reçu : 350 – 160 = 190 W/m2
… Mais c’est tout aussi arbitraire.
Personnellement, je trouve ce débat un peu stérile : c’est pour cela que je sous-titre mon livre en « Oubliez l’effet de serre et revenez aux fondamentaux ».
Bonjour,
J’avoue que pour ma part, je fais plus que trouver le débat sur une définition de l’effet de serre assez stérile, en effet. Je ne comprends pas le fondement des calculs « officiels ».
Je répète que je ne comprends vraiment pas que la définition donnée par notre intervenant, confirmée par la plupart des articles que j’ai pu lire sur la question puisse consister à mesurer cet « effet de serre » au moyen d’un chiffre dépourvu de sens physique.
L’ORL , comme on appelle le flux infrarouge permettant au système Terre-atmosphère dans son ensemble d’être en équilibre thermique n’a rien à voir avec la température au sol, pas plus que, dans mon analogie, le débit du cours d’eau n’a à voir avec la profondeur du barrage.
Si l’ORL augmente, comme semble le montrer certaines mesures, cela signifie que le flux entrant en haut de l’atmosphère en provenance du soleil augmente, puisque le premier ( l’ORL) équilibre le second, qui est égal à la constante solaire moins l’albédo de la terre.
Il ne peut y avoir à cela que deux explications. Soit la constante solaire a augmenté, soit l’albédo a diminué. Il ne semble pas, au contraire, que le flux en provenance du soleil ait augmenté, à ma connaissance. L’explication la plus simple est donc que l’albédo a diminué et sauf erreur de ma part, cette hypothèse a déjà été plus ou moins confirmée, certains articles laissant entendre que la couverture nuageuse a diminué au cours des dernières décennies.
Si l’on considère dans le même temps que la température au sol a effectivement augmenté, une explication en découle assez naturellement.
1- Il y aurait une baisse de l’activité solaire ( confirmée par les observations des taches solaires, lesquelles sont en diminution ).
2- Cette baisse entraînerait une baisse de l’évaporation de la vapeur d’eau et donc une diminution de la formation des nuages, principaux responsables de l’albédo terrestre. L’albédo aurait donc diminué.
3- Or, ces deux phénomènes ont des conséquences inverses l’une de l’autre. Le premier implique une diminution du flux pénétrant en haut de l’atmosphère et non réfléchi , ce qui pourrait impliquer une diminution du flux parvenant au sol. Le second impliquerait au contraire une augmentation du flux parvenant au sol.
4- Si le second phénomène faisait plus que compenser le premier, il y aurait alors dans ces éléments une explication possible de l’augmentation du flux parvenant au sol et donc une explication possible simple de l’observation constatée de l’ augmentation de la température au sol.
Oui, il est clair que le GIEC n’a pas exploré toutes les raisons possibles de ce réchauffement, sa charte stipulant qu’il est d’origine humaine.
Votre théorie se rapproche de celle de Svensmark, qui est tout-à-fait plausible.
Bonjour
mon commentaire sera moins scientifique que les précédents, mais il n’y a pas que la science dans la vie,
depuis 2 ans j’essaie de fonder une opinion sur l’origine du changement climatique, pour savoir si je dois modifier mon mode de vie,
j’ai donc écouté Jean Jouzel, mais les glaciers ne m’intéressent pas (ils fondaient déjà avant la révolution industrielle),
j’ai écouté Le Treut, mais Le Treut répond « c’est compliqué » à toutes les questions qu’on lui pose, au point qu’on se demande vraiment comment il a passé son grand oral à l’ENS (je pense que l’examinateur pensait aussi que c’était compliqué, et étant tous deux d’accord sur ce point, il lui a mis une bonne note). Ce dernier me fait vraiment l’effet d’un prêtre apocalyptique : « les voies du seigneurs sont impénétrables, je sais modéliser mes vortex océaniques mais pour le reste c’est compliqué, il faut faire confiance au Seigneur, l’apocalypse nous lavra de nos péchés »,
j’ai parcouru le rapport du GIEC, dans lequel il est indiqué que le réchauffement est d’origine anthropique, pour la raison qu’il est d’origine anthropique,
j’ai parlé avec Jancovici, qui répond en citant des articles (de journalistes), et semble incapable d’embrasser une idée personnelle (et je ne fais pas encore de procès sur ses conflits d’intérêts, procès faciles chez lui),
alors j’ai lu ici et là des articles sur watts up with that, sans tout comprendre honnêtement (il y a du jargon anglo saxon qui m’échappe),
je suis ensuite tombé sur Camille Veyres,
tout ça dans cet ordre là, oui,
et aux questions posées dans le forum ci-dessus :
-pour qui le livre « la physique du climat » s’adresse-t-il ?, et bien il s’adresse à moi, puisque je le lis en ce moment, qui suis dans un état d’émotion assez particulier après avoir consulté cette grande variété de prêtres climatologues et découvrant, enfin, quelque-chose d’intelligible et dont tout permet de pense que c’est non-debunkable,
de qui vient-il ? De l’ancienne excellence française, indépendante, rigoureuse, intelligente, taiseuse,
que dit-il ?
-qu’au délà des 0.5°C maximum prévisibles par un doublement du CO2 dans considérer de rétro-action, la science ne sait pas,
-qu’un faisceau d’indices sérieux indiquent que le CO2 présent aujourd’hui dans notre atmosphère proviendrait du dégazage océanique,
-que la seule chose inédite de notre siècle, n’est pas l’augmentation de température constatée (comparable à l’optimum médiéval), mais serait ce taux de CO2,
-que le côté inédit du taux de CO2 actuel lui-même soumis à de sérieux doutes, puisqu’on ne sait pas exactement quelle durée de lissage impacte la quantité de CO2 présent dans les bulles d’air des carottes de glace,
-que donc, en l’absence avérée de mesures inédites sur le climat, et même supposant le caractère inédit des mesures, la causalité anthropique reste très éloignée compte-tenu des points ci-dessus,
je peux de nouveau retrouver le sommeil
Bonjour Jacques-Marie,
Comme Nicolas, à la question « A qui est destiné ce livre ? », je peux répondre que je fais partie de la cible.Etant ingénieur et ayant été confronté à la modélisation et la résolution de problèmes thermiques dans mon activité professionnelle, j’ai pu lire et comprendre votre livre sans difficulté, même s’il m’a semblé qu’il était accessible à toute personne ayant des bases de thermodynamique et étant prêt à y passer du temps, ce dont je vous félicite !
Et je dois dire que vous avez mis un sérieux doute dans mon esprit ! La rigueur que vous avez apporté à l’écriture de ce texte et la clarté qui en résulte montre que vous avez une compréhension globale et synthétique des phénomènes physiques en jeu, en vous intéressant en priorité comme tout bon ingénieur aux ordres de grandeur pour vous concentrer sur les aspects importants mais sans faire de simplification ou d’approximation sur les processus physiques qui interviennent.
Les réponses que vous avez apportées aux commentaires souvent agressifs et méprisants qui vous ont été adressés démontrent si c’était nécessaire, que vous avez une excellente maîtrise des sujets que vous avez traités, supérieure à celle de vos contradicteurs, mais aussi une patience et une courtoisie qui méritent l’admiration.
Le point qui m’a le plus interpelé est le calcul que vous faites de l’augmentation maximale de la température de surface de 0.65°C pour un doublement de la teneur en CO2. Je n’ai pas trouvé de faille dans ce calcul même si je suis bien conscient qu’il ne s’agit que d’un ordre de grandeur. Mais comment dans ce cas est-il possible que les scientifiques du GIEC qui ne doivent pas tous être des imbéciles arrivent pour ce même doublement à des valeurs comprises entre 3 et 5°C ? Ne voyez pas de malice dans ma question : je voudrais vraiment avoir votre opinion sur ce point ! A quel niveau se situe selon vous cet écart ? Quel effet serait selon vous ignoré, sous-estimé ou exagéré dans les modélisations du GIEC par rapport à votre approche globale qui justifierait un tel écart ?
En vous remerciant par avance de votre réponse
Frank
Bonjour Frank,
Je vous remercie de votre sympathique commentaire
Je suis en train de publier un livre dont le sujet recouvre votre questionnement : je vous tiendrai avisé.
Cordialement,
Bonjour Jacques-Marie,
C’est la lecture de votre cours qui m’a donné envie d’approfondir le sujet du climat et m’a permis, au cours de ces dernières semaines, de faire des découvertes passionnantes qui ont largement dépassé mes espérances, ce dont je vous suis infiniment reconnaissant.
Je souhaiterais aujourd’hui partager avec vous ce qui est, je pense, l’explication de l’écart entre 0.65°C, le réchauffement maximal auquel vous parvenez en cas de doublement du CO2, et les valeurs du GIEC, voisines de +3°C.
Constat de départ : le flux annuel de chaleur d’origine solaire reçu par la Terre albedo déduit est quasiment égal au flux infra-rouge thermique qu’elle émet vers le cosmos (‘OLR’ pour « Outgoing Longwave Radiation » en anglais). Pas exactement toutefois : un écart compris entre 0.5 et 1 W/m² a été mesuré dernièrement en faveur du flux reçu, mais qui reste faible par rapport au flux total de 240 W/m² environ. Ce quasi-équilibre montre qu’il existe bien un système de régulation qui le rétablit (ou presque) en cas de perturbation, empêchant ainsi globalement la terre de se réchauffer ou de se refroidir de manière excessive.
Cette régulation pourrait être obtenue en théorie soit en réduisant le flux solaire reçu, soit en augmentant l’OLR, soit les deux à la fois.
La Terre ne pouvant avoir d’action sur l’intensité solaire, la seule manière de réduire le flux reçu serait donc d’augmenter l’albedo.
L’évolution de l’albedo est un sujet complexe faisant intervenir en particulier la formation des nuages, l’évolution des sols et des glaces, ainsi que celle de la composition de l’atmosphère, sujet qui est loin de faire consensus même si la plupart des études récentes semblent indiquer que la tendance la plus probable en cas de réchauffement serait une diminution plutôt qu’une augmentation de l’albedo (fonte des glaces et modification de la composition de la stratosphère en particulier). Je n’ai pas, à ce stade, pu approfondir suffisamment le sujet, mais il semble au vu de ces études, très improbable que l’augmentation de l’albedo puisse être le régulateur que nous recherchions.
A l’opposé, une explication évidente s’offre à nous : un déficit de flux émis, comme celui provoqué par une augmentation de la teneur en CO2, signifie moins de chaleur qui s’échappe donc un réchauffement, qui doit naturellement se traduire par une augmentation des températures d’émission de l’OLR, et donc, conformément à la loi de Boltzmann, par une augmentation de la chaleur évacuée, allant bien dans le sens d’un rétablissement de l’équilibre radiatif. Le principe est simple, il ne reste plus qu’à en trouver les mécanismes sous-jacents !
Quelles sont les options ? Si l’on reprend la décomposition de votre cours, le flux total vers le cosmos, estimé à environ 240 W/m², comprend 190 W/m² émis par le sommet de la vapeur d’eau, 22 W/m² depuis la surface, 12 W/m² depuis le sommet du CO2 dans la troposphère, et 17 W/m² depuis la stratosphère. D’après d’autres sources que j’ai pu lire, l’ozone n’est responsable que d’environ 1/5e des émissions de la stratosphère (autres principaux émetteurs : le CO2 et la vapeur d’eau présents), soit un flux d’environ 3-4 W /m², inférieur à 2% du flux total, ce qui nous autorise, au moins dans un premier temps, à l’ignorer et à nous concentrer sur les 2 candidats restants que sont la surface et la vapeur d’eau, le cas du CO2 étant réglé dès que l’on fixe le déficit radiatif généré par son augmentation, dont nous retiendrons une valeur conservatrice correspondant au maximum des estimations, soit – 4 W/m² pour un doublement du CO2.
Des 2 candidats encore en course, la vapeur d’eau semble de loin le meilleur avec ses 190 W/m² contre seulement 22 W/m² pour la surface. Et c’est donc logiquement celui que vous retenez en privilégiant comme transfert d’énergie entre la surface et la zone d’émission, un supplément d’évaporation transformé en chaleur latente libérée par condensation dans les nuages, un mécanisme conceptuellement envisageable et même logique.
Mais se produit-t-il effectivement ?
Je vais probablement vous surprendre mais la réponse à cette question a été apportée en 1928 par un chercheur anglais nommé G.C. Simpson, dans un article intitulé « Some studies on terrestrial radiation ».
https://empslocal.ex.ac.uk/people/staff/gv219/classics.d/Simpson-studies27.pdf
A son époque, Simpson ne disposait pas de toutes les données, il lui en manquait surtout une, essentielle : le spectre d’absorption de la vapeur d’eau mais cela ne l’a pas empêché de faire une découverte majeure qui n’a été reprise par certains scientifiques du climat que depuis quelques années, et qui peut s’exprimer ainsi : « l’OLR émis par la vapeur d’eau est indépendant de la température de surface de la Terre lorsque son opacité est suffisante pour empêcher le rayonnement de surface de contribuer à l’OLR global ».
Une conclusion dont les conséquences sont, comme nous allons le voir, immenses. Et le plus étonnant c’est que Simpson y arrive sans savoir que la vapeur d’eau est totalement opaque dans certaines gammes de fréquence, sa chance étant qu’avec le taux d’absorption moyen relativement élevé qu’il retient, entre 0 et 40° de latitude, le rayonnement de surface atteignant le cosmos est quasi-nul, comme le rayonnement réel en dehors de la « fenêtre atmosphérique » !
Pour être complet, sa démonstration est établie en retenant 2 hypothèses : un gradient thermique constant (pris égal à 6°C/km contre 6.5°C/km mesuré aujourd’hui mais c’est sans impact), et une humidité relative suivant une loi empirique tirée d’observations, fonction de la température. Or, il se trouve que la conservation du gradient thermique est bien confirmée par les observations et que, concernant l’humidité relative, la démonstration reste valide quel que soit le profil d’humidité relative retenu avec comme seule condition qu’il ne change pas pendant la période considérée, ce qui là encore, correspond bien aux observations. Et il fait d’ailleurs remarquer que même si ses hypothèses de départ n’étaient pas respectées (gradient thermique et humidité relative constantes), un réchauffement ne pourrait aller que dans le sens de plus de vapeur d’eau et plus d’humidité, donc plus d’opacité, ce qui signifierait plus de réchauffement en surface.
En lisant cet article, vous serez certainement frappé comme moi par sa simplicité et sa rigueur. Les hypothèses sont claires, le raisonnement d’une logique implacable, et surtout il laisse une place importante au sens physique et à l’intuition, ce qui est bien rare de nos jours. Prenez par exemple la Figure 8 qui donne, en fonction de la latitude et de l’altitude, les « poches » grises de contribution à l’OLR : elle permet de comprendre intuitivement que la vapeur d’eau se comporte de manière identique à toutes les latitudes comprises entre 0 et 40°, c’est-à-dire en fait quelle que soit la température de surface, avec comme seule différence que les « poches » sont plus hautes quand la température de surface est plus élevée ! Ce qui permet d’en déduire intuitivement que si l’on augmentait uniformément les températures de surface, on ne ferait que « remonter » les poches sans impacter le profil thermique au sommet et donc sans modifier l’OLR !
Dans le cas d’un doublement du CO2, comme vous l’indiquez d’ailleurs dans votre cours, il en résulte que « …la vapeur d’eau rayonnera de plus haut vers le cosmos, mais à la même température. ». Et j’ajoute « … donc avec la même énergie, laissant le flux émis vers le cosmos inchangé. ».
La vapeur d’eau agit donc, dans les fréquences où elle est opaque, c’est-à-dire en dehors de la « fenêtre atmosphérique », comme une barrière thermique empêchant tout réchauffement de la surface de modifier les zones émettrices d’OLR à son sommet. Physiquement, la raison de ce résultat contre-intuitif est que l’air en surface monte lorsqu’il est réchauffé mais ne peut le faire qu’en respectant le gradient thermique imposé, la thermodynamique ne lui laissant pas de choix ! Et au sommet, si l’on se place au niveau d’une couche de température donnée, son humidité relative étant supposée fixe à cette température, la quantité de vapeur d’eau qu’elle contient l’est aussi, idem pour toutes les couches situées au-dessus, ce qui signifie que l’épaisseur optique en direction du cosmos reste la même, et que donc sa contribution à l’OLR reste identique ! Il en résulte que les zones contribuant à l’OLR restent inchangées, et ne font que se décaler vers le haut, poussées par le gradient thermique lorsque la température de surface augmente. Butant contre cette loi physique qui l’empêche de modifier les températures des zones émettrices d’OLR, au sommet, l’air chaud de surface n’a donc d’autre choix que de s’accumuler dans les couches inférieures, sans pouvoir modifier l’OLR !
La démonstration de Simpson est reprise dans un article de 2018 (« Earth’s outgoing longwave radiation linear due to H2O greenhouse effect » de Daniel Koll et Timothy Cronin de l‘université de Washington)
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1809868115
, un peu plus ardu (mais restant accessible à un ingénieur prêt à y passer un peu de temps ????), qui, à la différence de la plupart des articles dans le domaine, parle vraiment de physique, celle que nous apprécions !
L’autre intérêt de l’article est que, l’option de la vapeur d’eau venant de s’envoler, il étudie également la seule qui reste à notre disposition : une régulation agissant sur l’OLR émis depuis la surface. Hélas, autre mauvaise nouvelle : la « fenêtre atmosphérique » n’étant pas complètement ouverte et tendant même à se fermer quand la température augmente, au lieu d’avoir un flux variant comme la puissance 4 de la température, comme on aurait pu l’espérer, lorsqu’on prend en compte l’évolution du spectre d’absorption selon la température, on aboutit à une variation linéaire de l’OLR en fonction de la température de surface, de pente 2.3 W/m².K.
Enfin, dans ce même article, la Figure 1 donne, à différents endroits du globe, l’évolution de l’OLR local moyen en fonction de la température mensuelle moyenne, dont on constate avec surprise (pour moi en tout cas) qu’il s’agit d’une droite presque parfaite, avec une dispersion étonnamment faible !
Ce que cette courbe permet de réaliser, c’est qu’il n’est pas nécessaire de suivre l’évolution de la température globale annuelle de la Terre pour savoir comment elle se comporte face à une perturbation de son équilibre radiatif. En effet, les variations de température saisonnières sont des déséquilibres radiatifs majeurs qui, en plus, présentent l’intérêt d’affecter une plage de température de presque 50 °C ! Et la Figure 1 nous dit comment l’OLR réagit face à ces perturbations. Une information capitale ! On y découvre en particulier qu’il n’évolue pas comme la puissance 4 de la température comme le suggérerait la loi de Boltzmann mais linéairement ! Et avec une pente de 2.22 W/m².K (droite de régression déduite des points) soit quasiment celle prédite par la théorie !
Le modèle physique proposé qui s’appuie sur une analyse physique simple est donc conforté par les observations de l’impact des variations de température saisonnières sur l’OLR.
Si l’on revient à l’augmentation de température globale attendue en cas de doublement du CO2, ce que prédit la loi de variation de Koll et Kronin est, toutes choses égales par ailleurs, une augmentation de température de 4 / 2.3 = 1.7 °C, soit une valeur intermédiaire entre les 0.65 °C auxquels vous parvenez et les 3 °C du dernier rapport du GIEC.
En conclusion, je trouve à la fois étonnant et regrettable que des connaissances aussi fondamentales que celles que je viens de découvrir, soient aussi difficiles d’accès et donc si peu connues du grand public. La recherche et la diffusion de la connaissance étant pour vous comme pour moi je le crois, des valeurs essentielles, mon espoir est que vous profiterez de l’audience dont vous disposez aujourd’hui pour transmettre ce savoir. Je pars bien entendu de l’hypothèse que vous allez être d’accord avec Simpson et ses héritiers, mais, vu votre goût pour la physique fondamentale et votre rigueur scientifique, je serais très étonné qu’il en soit autrement.
En vous remerciant encore pour m’avoir transmis le virus du climat ! ????
Frank
Bonjour Frank,
Pourriez-vous rappeler le lien vers les slides de Legras : cela permettrait une meilleure compréhension.
Merci d’avance
Ci-dessous le lien vers le cours de M.Legras, qui avait été donné par Robert.
http://www.lmd.ens.fr/legras/Cours/L3-meteo/radiatifNN.pdf
Bonjour
J’ai lu avec grand intérêt le livre Climat et CO² manipulation
Je ne suis pas un érudit , mais je me permets une question, même si elle est naïve .
Si nous observons le graphisme de la température entre 1850 et 2023 nous constatons une accélération brutale de 1980 et 2023.
les micro ondes devenues publiques à cette époque ne seraient elles pas en cause sachant qu’elles amènent un réchauffement thermique dont l’évaluation n’est pas claire, J’ai lu sans bien comprendre que la 5G émettrait 7,93 microwatts au cm²
Bonjour, je ne suis pas expert en 5G, mais, si je comprends bien, il s’agit de 0,079 W/m2 au niveau de l’antenne (à comparer à 161 W/m2 sur tous les m2 du globe)