Sommaire :
10.1. Généralités
10.2. Le CO2 tout seul
10.2.1. Impact sur le rayonnement solaire
10.2.2. Impact sur le rayonnement infra-rouge thermique « en haut du CO2 »
10.2.3. Impact sur le rayonnement infra-rouge « en bas du CO2 », de l’air vers la surface
10.2.4. Impact sur le rayonnement dans la Fenêtre atmosphérique
10.2.5. Au global
10.3. Incidence de la vapeur d’eau : la controverse
10.4. A la surface du sol
10.4.1. Impact sur l’évaporation
10.4.2. Impact sur le rayonnement direct par la fenêtre atmosphérique
10.4.3. Par convection
10.4.4. Bilan à la surface terrestre
10.5. En haut de la vapeur d’eau
10.5.1. Hypothèse simplificatrice : haute atmosphère saturée en humidité
10.5.2. La réalité de la vapeur d’eau : l’humidité relative décroît en fonction de l’altitude
10.5.3. … et même au delà, dans le temps
10.6. Résumé
Concernant le par. 4 il serait peut-être bon d’ajouter une petite explication. Dans certaines bandes de longueurs d’onde, le CO2 a une absorption très faible, et une augmentation de la teneur en CO2 ne changera pas cette absorption de façon notable.
Dans d’autres bandes de longueurs d’onde, l’absorption par le CO2 est déjà tellement forte que rien ne passe, donc ajouter du CO2 n’y changera rien non plus. L’ajout de CO2 dans l’atmosphère ne fera un changement que dans les zones spectrales ou l’absorption est moyenne, donc en pratique seulement sur les bords des bandes d’absorption, donc sur une partie très restreinte du spectre.
En d’autres termes, appelons x le coefficient d’absorption avec la concentration actuelle de CO2. Si nous doublons la concentration en CO2, l’absorption sera le carré. Si x=0 (absorption totale) ou si x=1 (absorption nulle) le doublement du CO2 ne changera rien. En revanche, si par exemple x=0,5 (50% d’absorption), en doublant la concentration de CO2 le coeff de transmission sera porté au carré donc l’absorption sera de 75%.
L’augmentation du CO2 ne joue donc maintenant qu’à la marge, sur les bordures des bandes d’absorption existantes.
@ Jean Louchet :
Sur le fond, je suis d’accord avec votre commentaire, mais je préfère raisonner en altitude d’émission et épaisseur optique qu’en coefficient d’absorption.
Le coefficient d’absorption passe assez brutalement de 0 à 1 à l’altitude où l’épaisseur optique devient inférieure à 1.
… et c’est finalement cette altitude qui nous intéresse, puisque c’est elle qui détermine la température de rayonnement.
S’agissant du CO2, un doublement n’intéresse significativement, en altitude de rayonnement, que les deux petits ergots latéraux de sa bande d’absorption (à l’épaisseur optique de 1). Et donc on peut en déduire la différence de température de rayonnement, ce qu’on ne peut pas faire si on raisonne en coefficient d’absorption.
Mais j’essaierai d’améliorer mon explication lors d’une prochaine révision.
Bonjour Mr Moranne,
Félicitations pour cet ouvrage clair et bien argumenté. J’ai lu dans les publications tout aussi intéressantes du Pr Geuskens que le CO2 ne peut absorber que 9,3% du rayonnement thermique de la terre quelques soient la concentration et le coefficient d’absorption du CO2.
Vous ne parlez absolument pas de ce point qui pour moi est extrêmement important.
Qu’en pensez vous ?
À vous lire,
Mike
Le raisonnement en coefficient d’absorption est inapproprié, car il suppose qu’on évalue séparément chacun des « gaz à effet de serre », … et qu’on les additionne, alors que leurs bandes d’absorption se chevauchent.
C’est particulièrement sensible par exemple pour le méthane, dont la bande d’absorption IR (40 THz) est noyée dans celle de la vapeur d’eau.
D’accord, mais quand le Pr Geuskens écrit que seulement 9,3% du rayonnement thermique de la terre est absorbable par le CO2, qu’ en pensez vous?
Je ne sais pas comment le Pr Geuskens arrive à ce chiffre, mais il ne me paraît pas idiot : selon moi, le CO2 laisse passer 10 à 12 W/m2 ; qu’il en bloque 22 (9% de 240) me paraît cohérent ; mais je ne sais pas le calculer.
Bonjour,
Concernant votre paragraphe 10.5.2, j’ai une question à poser.
Il s’agit de : 10.2.2. Impact sur le rayonnement infra-rouge thermique « en haut du CO2 ».Vous y faites un calcul de puissance de rayonnement du CO2, qui diminuerait en raison de l’altitude, et que je cite :
Notons R(f, T) la puissance de rayonnement 3 en W/m²/THz à la fréquence f (en THz) d’une surface à la température T (en Kelvin) :- Avant doublement : 0,7 (R(18, 288 x 0.350,19) + R(22, 288 x 0.30,19)) = 0,7 (7,1 + 4,9) = 8,4 W/m²- Après doublement : 0,7 (R(18, 288 x 0.250,19) + R(22, 288 x 0.20,19)) = 0,7 (5,6 + 3,4) = 6,3 W/m²Mais. tenez vous compte que la quantité de CO2 a doublé, dans un tel calcul ? Cela ne compense-t-il pas la baisse du rayonnement ?Merci de m’éclairer là-dessus .
Bonjour,
Je ne suis pas sûr de bien comprendre votre question : suite à un doublement de la quantité de CO2, le petit ergot de droite (le seul qui importe) monte de 0,35 à 0,25 Atm : le rayonnement est donc « plus froid », donc moins puissant.
Les 2 lignes de calcul s’appliquent, la première avant doublement, la seconde après doublement. … pour en déduire la différence 2,1 W/m2.
Bonjour,Oui, je n’ai as de problème pour cela. Ce que je demande , c’est si la quantité de matière qui raynne ne joue pas aussi.Certes le rayonnement est plus froid, mais il y a le double de molécules pour rayonner.
On n’en tient pas compte ? Pourquoi , dans ce cas ?
C’est justement parce qu’il y a le double de molécules que ça rayonne de plus haut, de façon à retrouver le même nombre de molécules, puisque c’est justement le nombre de molécules qui détermine la sortie de l’opacité.
Ok, merci, vous venez de m’éclairer sur un point que je jugeai obscur.