ENERGIE SOLAIRE ET TEMPERATURE DE L`AIR (basses couches)

Météorologie et climat
Claude Calvet - 23/09/2005
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Energie solaire et température
de l’air (basses couches)
• Le rayonnement solaire chauffe peu l’air
– (67 watt/m2 en moyenne)
• Le soleil chauffe la surface terrestre
– (168 watt/ m2 en moyenne)
• La surface terrestre chauffe l’air
– conduction et convection
– rayonnement infra-rouge terrestre
– cycle évaporation-condensation.
• Ce transfert de chaleur s’effectue avec retard
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Energie solaire et température
de l’air (basses couches)
• D’où la variation de température de l’air des
basses couches :
– Température maximale diurne dans l’après-midi
et non à 12h solaire
– Température maximale estivale au mois d’août
et non au 21 juin.
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Le rayonnement infrarouge
terrestre
• Lié à la température de surface (sol et océans)
chauffée par le soleil, donc dirigé « vers le haut »
• Rayonnement infrarouge terrestre absorbé par l’air
des « basses couches » de l’atmosphère et élévation
de la température de cet air.
• D’où rayonnement infrarouge de cet air :
– « vers le haut » (l’espace) et « vers le bas » (le sol),
– qui donc contribue à chauffer le sol : c’est « l’effet de
serre »
• Rayonnement IR vers le sol : 324W/m2 (valeur 2001)
• Rappel : rayonnement solaire reçu au sol : 168W/m2
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Composition
de l’air atmosphérique
• 78% d’azote N2
• 21% d’oxygène O2
• il reste … 1% pour tous les autres gaz, dont les gaz
à effet de serre :
– 0.3% (environ) : vapeur d’eau H2O
– 0.036% ou 360 ppm (parties pour million) : dioxyde de
carbone CO2 (valeur 2000)
– autres gaz à effet de serre : méthane, ozone, etc.
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Conséquence sur la température
de l’air au sol
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Sans effet de serre : température –18°c
Avec effet de serre (1850-1900) : +15°c
Avec effet de serre (2000) : +16°c
Avec effet de serre (demain) : à VOIR
• Température moyenne Nice (normale climatique
sur 30 ans) : 15,05°c
• Température moyenne Lille (idem) : 9,75°c
• Différence : 5,30°c
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Variations de la température
à la surface de la Terre
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Les climats du passé
• Nombreuses glaciations dans l’histoire de la Terre
• Régularité remarquable de ces glaciations au
quaternaire (1 million d’années)
– causes astronomiques (Milutin Milankovich)
– conséquence : cycles de 100 000 ans dont 80 000 de
glaciation et 20 000 ans d’interglaciaire, et ainsi de suite
– actuellement : interglaciaire (HOLOCENE)
depuis 12 000 ans
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Les climats du passé (suite)
• Superposés à ces cycles lents, variations
importantes et rapides du climat sur des durées
très courtes (quelques années à quelques siècles)
• Caractère anormal de la stabilité du climat depuis
5 000 ans.
• Valeur actuelle (360 ppm) de teneur en CO2, jamais
observée depuis 800 000 ans.
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Les climats du futur
• Dominés par des GES à taux jamais observés
• Climats futurs non déductibles du passé
• Rôle des modèles mathématiques et physiques
• Modèles de prévision météorologique, éch. 10 jours
– essentiellement l’atmosphère et sa physique
• Modèles de prévision climatique, échéance 3 mois
– en plus : la température des océans
• Modèles d’évolution climatique, échéance 100 ans
– détaillés écran suivant
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Les modèles d’évolution
climatique (échéance 100 ans)
• en plus des modèles de prévision météorologiques
et climatiques :
– divers scénarios d’évolution des GES
– modèles « globaux » couplant atmosphère, océans, terres
émergées et calottes glaciaires
– résultats exprimés en « normales climatiques »
– incertitudes liées aux « rétroactions atmosphériques »
(vapeur d’eau, nuages, etc)
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Merci pour votre attention
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