Une fois déduits l’albédo et les prélèvements aux différents niveaux de l’atmosphère, la Terre reçoit du soleil un rayonnement très insuffisant (en application de la Loi de Stefan Boltzmann) pour justifier sa température moyenne de 15°C. (La Lune, à la même distance du soleil que la Terre, a une température moyenne de l’ordre de – 80°C).

Cette température moyenne de 15°C est due au Gradient Thermique Gravitationnel qui, du fait de la compression de l’air par la gravité (sous son propre poids), augmente la température depuis la tropopause jusqu’au niveau du sol, au fur et à mesure que la pression augmente lorsque l’altitude diminue (en application de la Loi de Laplace : PVγ = Cte) : 6,5 °C / km en moyenne, à partir de la tropopause.

Dans l’autre sens, pour maintenir son équilibre énergétique et thermique, la Terre doit restituer au cosmos l’énergie qu’elle reçoit en permanence du Soleil ; et elle ne peut échanger avec le cosmos que par rayonnement.

La surface du sol terrestre rayonne dans une gamme d’ondes (les infra-rouges dits « lointains » ou « thermiques ») où l’air, jusqu’à plusieurs milliers de mètres d’altitude, est presque totalement opacifié par les bandes d’absorption du CO2 et surtout de la vapeur d’eau ; l’évacuation de cette chaleur emprunte alors plusieurs voies :

    • une fenêtre étroite entre ces bandes d’absorption, appelée « Fenêtre Atmosphérique » permet quand même d’en évacuer une petite partie par rayonnement direct de la surface du sol au cosmos.
    • une partie importante de l’air chaud terrestre est remontée par la convection naturelle, jusqu’à un niveau où la vapeur d’eau est suffisamment raréfiée pour ne plus faire obstacle à ce que sa chaleur puisse s’évacuer par rayonnement.
    • l’essentiel est emporté par l’évaporation des océans et l’évapo-transpiration des plantes et des sols, qui, comme au moyen d’un caloduc qui by-passerait les bandes d’absorption de la vapeur d’eau, transfère, par convection, une énergie considérable (chaleur latente de vaporisation/condensation) de la surface du sol au sommet des nuages où elle est récupérée par condensation, et s’évacue alors par rayonnement (la vapeur d’eau, raréfiée, n’y faisant plus obstacle). Plus il fait chaud, plus ce caloduc débite : c’est le principal régulateur du climat.
    • le solde du rayonnement, dans la bande d’absorption du CO2, n’est libéré pour l’essentiel que dans la stratosphère, où le CO2 est suffisamment raréfié pour ne plus y faire obstacle.

Les facteurs d’équilibre avec les océans et la végétation rendent peu probable un doublement de la concentration atmosphérique en CO2 ; mais si un tel doublement devait néanmoins intervenir, il aurait un impact mineur sur la bande d’absorption du CO2, et sur l’élévation de température qu’il pourrait causer ; et cet impact serait largement contrebalancé par une augmentation de débit du caloduc de la vapeur d’eau : au total, l’élévation de température ne dépasserait pas 0,5°C.

Il faut donc chercher ailleurs les causes du réchauffement climatique actuel, d’autant que les dernières observations semblent plutôt incriminer l’insolation, via, sans doute, une diminution de l’albédo, dont on ne connaît pas les raisons de façon sûre.

Par ailleurs, le climat suit des cycles, qui sont eux-mêmes assez mal connus, mais dont l’amplitude peut être plus importante que l’augmentation que nous subissons.

Enfin, il ne faut pas oublier que le climat est chaotique, et que faire des simulations précises du climat à tel endroit dans 50 ans ou plus relève du doigt mouillé.

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