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Energie
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NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) . Voir notamment : DATA & IMAGES -> GISS Surface Air Temperature Analysis (GISTEMP) -> Station Data (séries de températures relevées dans les stations météo du monde entier)
Le soleil émet dans l'espace un flux d'énergie radiative de l'ordre de 3,87.1026 watts.Ce flux est quasi constant. Toutefois, l'activité solaire présente une périodicité d'environ 11 ans, évaluée d'après le nombre de "taches solaires" apparaissant sur la surface : plus les taches sont nombreuses, plus l'activité est intense. Cela correspond à une variation du flux énergétique émis de l'ordre de 0,1%, ce qui influe légèrement sur la température terrestre (0,1 °C environ).
Durant le "minimum de Maunder" , entre 1650 et 1700, les taches ayant presque complètement disparu, l'activité solaire était minimale. Cel fut une période climatique froide, connue sous le nom de "petit âge glaciaire". Un autre minimum vers 1800-1820, moins marqué, marque l'époque des guerres napoléoniennes. Depuis, l'activité solaire moyenne augmente. Mais cette augmentation n'explique pas l'élévation de la température moyenne constatée depuis un siècle, compte tenu de la faiblesse des variations de flux et de température qu'elle implique.
Au sommet de l'atmosphère, l'énergie radiative reçue est d'environ 1,76.1017 Joules par seconde [NB : 1 J/s = 1 W], Même si 30% de ce flux incident est directement réfléchi vers l'espace, il reste que la Terre reçoit l'équivalent de ce que produiraient cent-vingt millions de centrales électriques de 1000 MW !Toutefois, l'énergie reçue varie très légèrement en fonction des variations de l'orbite terrestre autour du soleil. Celles-ci sont très lentes (quelques dizaines à quelques centaines de milliers d'années) et ne peuvent donc expliquer les variations climatiques rapides observées de nos jours.
Le flux solaire mesuré au niveau du sol vaut en moyenne Å 240W/m2, ce qui entrainerait une température d'équilibre Å -18 °C s'il n'y avait pas d'atmosphère... Le rôle de celle-ci s'avère donc primordial, puisque la température moyenne mesurée à la surface de la Terre est d'environ +15 °C. Cette différence de + 33 °C est dûe à l'effet de serre : tout se passe comme si l'atmosphère jouait vis-à-vis de la Terre le rôle d'une couverture piégeant le rayonnement infrarouge émis par le sol.Mais les propriétés physiques de l'atmosphère dépendent fortement de sa composition (mis à part l'azote et l'oxygène qui ne jouent aucun rôle dans cette affaire). Si la vapeur d'eau est de loin le gaz à effet de serre ("GES") le plus abondan, son rôle, en moyenne, est minime, car la durée du cycle de l'eau (évaporation/condensation) est très rapide. En revanche, le dioxyde de carbone (CO2 ou "gaz carbonique") est non seulement un gaz qui absorbe efficacement le rayonnement infrarouge mais encore qui persiste très longtemps dans l'atmosphère (plus d'un siècle), ce qui en fait un GES particulièrement puissant.
Or la concentration atmosphérique de CO2 , qui était de l'ordre de 280 ppmv (partie par million en volume) à l'époque pré-industrielle, atteint 380 ppmv actuellement. Car sur les 6 Gt de CO2 (6 milliards de tonnes, valeur 1990) que nous rejetons annuellement dans l'atmosphère, seules 3 Gt sont réabsorbées par des processus naturels (biosphère et océans). Nous ne cessons donc de remplir la "poubelle" atmosphérique, qui voit ca concentration en CO2 augmenter continûment.
Planète Terre (site de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon)
Au bilan, à un doublement de la concentration de CO2 dans l'atmosphère correspondrait une élévation de la température moyenne au sol de quelques dixièmes de °C. Cette augmentation pourrait paraître insignifiante. Malheureusement, la machine climatique, très complexe, rétroagit en amplifiant cette variation. C'est ce que montrent les calculs théoriques qui simulent cette machine par des modèles climatiques exécutés sur de puissants ordinateurs. Ces programmes évaluent l'évolution du climat en fonction des échanges thermiques selon l'altitude, la latitude et la longitude (par rapport à la répartition des océans, des continents et des glaces). Tous calculs faits, on aboutit aux conclusions suivantes :- pour maintenir les variations climatiques dans des limites restant gérables, il ne faut pas que l'augmentation dT de la température terrestre moyenne n'excède + 2 °C.
- pour cela, il ne faut pas que l'augmentation de la concentration en CO2 n'excède 450 ppmv (sans compter les autres GES...)
- pour cela, il faut diviser par deux les émissions anthropiques de GESpar rapport aux émissions de 1990, année de référence.
JCM version 2004 ) : programme de simulation du climat écrit en JAVA
