6 - LA MODÉLISATION DU SYSTÈME CLIMATIQUE ET DE SA RÉPONSE À UNE AUGMENTATION DE L'EFFET DE SERRE 141
0,1 0,15 0,2 0,3
0,5
1 1,5 2
3
5
10 15 20 30
50
100
longueur d'onde (μm)
6000 K
255 K
CO 2
O 2
O 3
N 2 O
H 2 O
C H 4
ultraviolet
visible
proche infrarouge
infrarouge
6.1 - Spectre d’absorption de l’atmosphère dans le visible et l’infrarouge
A droite le spectre d’émission du Soleil (6000 K), à gauche celui de la stratosphère terrestre (255 K).
D'où le terme « effet de serre », par analogie avec une serre construite en verre,
pour qualifier ce caractère particulier de l'atmosphère dont la conséquence est
d'augmenter la température de la surface et de la basse couche de l'atmosphère
(figure 6.2 ). Il est intéressant de noter que l'atmosphère n'est pas directement
chauffée par le Soleil à partir du haut, mais plutôt par la surface de la Terre. Ceci
explique pourquoi l'atmosphère est un milieu instable et pourquoi de grands rouleaux verticaux de convection dominent la circulation atmosphérique dans les
régions tropicales. Dans les moyennes et hautes latitudes, la force de CORIOLIS due
à la rotation de la Terre devient importante, et l'atmosphère adopte un autre régime
de circulation, principalement horizontal. En effet, de grands tourbillons, sous forme
de hautes et basses pressions, s'étalent sur des milliers de kilomètres et évoluent
continuellement.
L'effet de serre naturel de notre atmosphère est un phénomène important, et très
largement bénéfique pour la planète, dont la température moyenne serait de –18°C
en son absence (très austère pour le développement de la vie sur Terre) au lieu de
15°C. Puisque l'effet de serre est dû à la propriété différentielle de l'atmosphère
dans les différentes longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique, il dépend
de la structure moléculaire précise des gaz constituant l'atmosphère. Il s'est avéré
que l'effet de serre de notre planète est presque exclusivement dû aux constituants
très minoritaires dans l'atmosphère : vapeur d'eau, dioxyde de carbone (CO 2 ou
gaz carbonique) et méthane, notamment. Les deux gaz les plus abondants dans
l'atmosphère, l'azote et l'oxygène qui représentent respectivement 78% et 21%
de la composition atmosphérique, ne jouent pratiquement aucun rôle dans le bilan
énergétique de la Terre, leur structure moléculaire étant à deux atomes seulement 1 .
1 Seules les molécules formées de trois atomes et plus peuvent intercepter le rayonnement terrestre.
0,1 0,15 0,2 0,3
0,5
1 1,5 2
3
5
10 15 20 30
50
100
longueur d'onde (μm)
6000 K
255 K
CO 2
O 2
O 3
N 2 O
H 2 O
C H 4
ultraviolet
visible
proche infrarouge
infrarouge
6.1 - Spectre d’absorption de l’atmosphère dans le visible et l’infrarouge
A droite le spectre d’émission du Soleil (6000 K), à gauche celui de la stratosphère terrestre (255 K).
D'où le terme « effet de serre », par analogie avec une serre construite en verre,
pour qualifier ce caractère particulier de l'atmosphère dont la conséquence est
d'augmenter la température de la surface et de la basse couche de l'atmosphère
(figure 6.2 ). Il est intéressant de noter que l'atmosphère n'est pas directement
chauffée par le Soleil à partir du haut, mais plutôt par la surface de la Terre. Ceci
explique pourquoi l'atmosphère est un milieu instable et pourquoi de grands rouleaux verticaux de convection dominent la circulation atmosphérique dans les
régions tropicales. Dans les moyennes et hautes latitudes, la force de CORIOLIS due
à la rotation de la Terre devient importante, et l'atmosphère adopte un autre régime
de circulation, principalement horizontal. En effet, de grands tourbillons, sous forme
de hautes et basses pressions, s'étalent sur des milliers de kilomètres et évoluent
continuellement.
L'effet de serre naturel de notre atmosphère est un phénomène important, et très
largement bénéfique pour la planète, dont la température moyenne serait de –18°C
en son absence (très austère pour le développement de la vie sur Terre) au lieu de
15°C. Puisque l'effet de serre est dû à la propriété différentielle de l'atmosphère
dans les différentes longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique, il dépend
de la structure moléculaire précise des gaz constituant l'atmosphère. Il s'est avéré
que l'effet de serre de notre planète est presque exclusivement dû aux constituants
très minoritaires dans l'atmosphère : vapeur d'eau, dioxyde de carbone (CO 2 ou
gaz carbonique) et méthane, notamment. Les deux gaz les plus abondants dans
l'atmosphère, l'azote et l'oxygène qui représentent respectivement 78% et 21%
de la composition atmosphérique, ne jouent pratiquement aucun rôle dans le bilan
énergétique de la Terre, leur structure moléculaire étant à deux atomes seulement 1 .
1 Seules les molécules formées de trois atomes et plus peuvent intercepter le rayonnement terrestre.