La rétro-action de la vapeur d’eau

L’augmentation de concentration du CO2 ne peut pas, à elle seule justifier l’alarmisme suscité par le Résumé à l’Intention des Décideurs du dernier rapport du GIEC (AR5).

Et donc, pour susciter l’alarmisme, qui est sa raison d’être, le GIEC fait valoir une « rétroaction positive » de la vapeur d’eau, qui amplifierait l’ « effet de serre » dû au CO2.

Qu’en est-il exactement ? : voir

Cet article a 8 commentaires

  1. Biem

    Bonjour et merci pour ces éléments.
    Le rapport du GIEC dit que les nuages, augmentant, ont pour effet d’augmenter l’albédo (ce qui est normal) mais également d’être à effet de serre, et que donc plus de nuages entraînent globalement plus de température. Le raisonnement me paraît étrange, puisque l’effet de la vapeur d’eau a déjà été compté.
    D’où questions sur nuages et vapeur d’eau:
    – Y a-t-il une différence dans la capacité de bloquer les IR entre l’eau vapeur et l’eau liquide (ou la glace)?
    – Un effet possible est de déplacer la limite où les IR peuvent s’échapper dans l’espace (la profondeur optique), la présence de nuages a-t-elle un effet sur cette limite?
    – Le GIEC considère-t-il dans ses calculs que l’effet des nuages se compare par rapport à l’effet d’une atmosphère complètement sèche (ce qui n’est évidemment jamais le cas)? Quel est le point de référence pour évaluer l’effet nuages?

    1. Jacques-Marie Moranne

      Bonjour,
      Pour commencer, rien ne prouve que les nuages augmentent si l’humidité augmente : les nuages, c’est compliqué, et personne ne sait vraiment comment ça fonctionne
      Mais ce qu’on sait par ailleurs, c’est qu’ils constituent le principal facteur d’albédo.
      Concernant votre première question, je pense que vous parlez des nuages : les gouttelettes d’eau liquide ou glacée absorbent, rayonnent, réfléchissent, réfractent, difractent, … ce que ne fait pas la vapeur d’eau : c’est compliqué d’en faire la part.
      Concernant votre seconde question : en toute logique, le haut des nuages est déterminé par la température ; donc qu’ils soient plus haut ou plus bas ne change rien au rayonnement de la vapeur d’eau vers l’espace (c’est du moins mon avis, mais les nuages c’est compliqué).
      Concernant votre seconde question, je ne suis pas sûr que quelqu’un ait jamais analysé les « calculs du GIEC » (qui sont inclus dans les Modèles) : une bonne question à leur poser !
      Mais, de ce que je sais, l’effet des nuages sur le rayonnement terrestre n’existe que dans la fenêtre atmosphérique ; et il est pris en compte dans l’évaluation des 42 W/m2 qui la traverse. En dehors de la fenêtre, l’air est totalement opaque et donc ils n’interviennent pas.

  2. Biem

    Je vais tâcher de préciser ma pensée.
    On a p. 45 du livre l’altitude où l’épaisseur optique, vue du cosmos, est égale à 1. Les émissions IR de la Terre se répartissent entre la fenêtre optique, la fenêtre CO2 et la fenêtre H2O.
    L’altitude d’émission du CO2 est de toute manière au-dessus de celle de H2O, donc cette fenêtre n’est pas touchée par la présence de nuages.
    Pour les fenêtres d’émission de la vapeur d’eau, le gros de l’énergie est dissipé à ~0.25 atm, soit ~ 10km et -50°C pour l’atmosphère standard. 10km, c’est la hauteur de la tropopause pour l’atmosphère standard (environ 17 kilomètres à l’équateur jusqu’à ~9 km aux pôles). Si j’en crois https://fr.wikipedia.org/wiki/Nuage#%C3%89tages_des_nuages, les nuages sont majoritairement situés sous cette limite (les nuages stratosphériques étant rares et plutôt polaires).
    Donc, dans les zones où il y a le plus souvent des nuages, l’atmosphère est de toute manière encore opaque pour la fenêtre de la vapeur d’eau: elle ne devient transparente qu’au-dessus. Et, au départ, pour qu’il y ait des nuages il faut qu’il y ait une saturation de l’air en vapeur d’eau, donc on reste a priori loin de la fenêtre de sortie pour la vapeur d’eau. Au premier ordre, il n’y a pas de raison d’espérer un effet des nuage sur la fenêtre de la vapeur d’eau. Ceci dit ça demande à être précisé (si l’épaisseur optique de la vapeur d’eau est ~300, l’atténuation d’une épaisseur optique se fait sur quelques dizaines de mètres / dixièmes d’atm pour une atmosphère saturée?). Bref, a priori, effet neutre sur la fenêtre H2O.
    Après, bien sûr, un nuage bouche la fenêtre optique, mais dans les deux sens : il empêche le sol d’évacuer la chaleur vers l’espace (puisqu’il se met en équilibre avec une couche à ~-20°C au lieu de ~-273°C), mais en même temps il réfléchit la lumière solaire. Bien sûr, une nuit nuageuse est moins froide qu’une nuit claire, mais on ne peut pas en conclure pour autant que « plus de nuage fait plus de température ». En réalité, le nuage empêchera de s’évacuer une absence de chaleur qui n’avait au départ même pas atteint le sol (albedo) : entre un pays sans nuages et le même avec, c’est évidemment le pays nuageux qui sera le plus froid. C’est du bon sens.
    On peut objecter que les orages tropicaux montent jusqu’à la stratosphère, et donc leur émission IR va être au-dessus de la fenêtre H2O moyenne. Certes, mais une cellule d’orage s’accompagne nécessairement d’une retombée d’air froid et sec – donc transparent pour les émissions H2O ou pour le sol : dans les zones de retombée, l’émission IR se fera à plus haute température que ne le fait habituellement le plafond H2O. Et quand on pense qu’un orage est ce qui permet de rétablir un équilibre d’une atmosphère trop chaude – donc en la refroidissant – c’est encore du bon sens, l’effet net d’un cumulonimbus est nécessairement de refroidir l’atmosphère en lui permettant d’évacuer plus de chaleur (celle transférée au sommet de l’enclume).
    Comment dans ces conditions peut-on dire que le nuage a un effet de serre amplificateur du réchauffement climatique (google « cloud feedback »)? Les effets auxquels on peut penser sont soit neutre, soit de contre-réaction.
    Si le « forçage radiatif » est au départ de 1°C, l’effet des nuages ne peut pas être d’amplifier cette effet, mais au contraire d’en réduire fortement l’amplitude. Et qui se souciera d’un effet de 0.25°C?

  3. Jacques-Marie Moranne

    Un nuage crée de l’albédo, mais nous avons déjà comptabilisé l’albédo dans tout le raisonnement : on ne peut pas le compter 2 fois.

    Par contre, il est clair qu’un nuage absorbe et bloque le rayonnement terrestre, en particulier dans la Fenêtre Atmosphérique

    Mais d’un autre côté, il contribue effectivement à refroidir l’atmosphère, mais cela aussi a déjà été compté dans l’évaporation et la chaleur latente.

    Je pense avoir répondu à votre observation, sinon n’hésitez pas

    1. Biem

      On a déjà compté l’albédo dans le bilan énergétique moyen, et l’évaporation, etc, OK, mais ici on se pose la question de « plus de nuages ». Ça fait bien plus d’albédo dans le visible par rapport à « la situation de référence ». Et plus d’évaporation au départ, c’est l’hypothèse de départ, puisqu’on suppose que la température monte, etc.
      Je ne crois pas avoir compté deux fois mes éléments, j’ai toujours raisonné en écarts.
      Tout ça tourne autour de la question de la situation de référence, et de l’écart à carte référence. Un des problèmes est que cette situation n’est jamais clairement explicitée, donc tous les raisonnements flottent dans le vide … 🙁 On ne peut pas apprécier un écart si la référence n’est pas définie, on est constamment à se demander si tel ou tel phénomène est compté dans la référence ou dans l’écart!

      1. Jacques-Marie Moranne

        Je crois comprendre ce que vous voulez dire ; mais situons nous au dessus des océans (71% de la surface terrestre) :
        Qu’il y ait ou non des nuages ne change (quasiment) pas leur température (du fait de leur inertie thermique), ni donc leur capacité à rayonner.
        Et ce rayonnement traversera la fenêtre, ou non, selon qu’il y ait ou non de l’humidité et surtout des nuages.

  4. Eloi

    Monsieur Moranne,

    Vous avez écrit : »Mais, de ce que je sais, l’effet des nuages sur le rayonnement terrestre n’existe que dans la fenêtre atmosphérique ; et il est pris en compte dans l’évaluation des 42 W/m2 qui la traverse. En dehors de la fenêtre, l’air est totalement opaque et donc ils n’interviennent pas. »
    Puis-je aimablement vous demander pourquoi et quel est le phénomène physique sous-jacent ?

    Merci par avance pour votre réponse

    1. Jacques-Marie Moranne

      Si vous regardez la figure en page de garde, vous voyez qu’en dehors de la fenêtre atmosphérique (23 à 36 THz), l’air est totalement opacifié par la vapeur d’eau (épaisseur optique supérieure à 5) : aucun rayonnement terrestre ne peut atteindre les nuages.

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