6 - LA MODÉLISATION DU SYSTÈME CLIMATIQUE ET DE SA RÉPONSE À UNE AUGMENTATION DE L'EFFET DE SERRE 143
face qui intercepte le rayonnement solaire est quatre fois plus petite que la surface
de la Terre à partir de laquelle le rayonnement terrestre est émis, la densité de puissance effective du Soleil est ramenée à 342 W/m
2 . Considérons aussi que 30%
de cette énergie est directement réfléchi et retourné à l'espace extérieur sans
participer à la transformation sur la Terre, l'énergie nette reçue du Soleil est donc
de 240 W/m
2 environ. Bien évidemment, la Terre doit émettre la même quantité
d'énergie pour être en équilibre. Avec ce chiffre en tête, nous pouvons introduire
la notion de « forçage radiatif » pour quantifier la contribution d'une composante
quelconque de l'atmosphère sur le bilan radiatif de la Terre 2 . Il est évalué à travers
deux calculs du transfert radiatif, l'un complet et l'autre sans la composante en
question, en imposant que la température soit la même dans les deux cas. Ainsi le
forçage radiatif de la vapeur d'eau, qui ne représente que 0,3% de la masse totale
de l'atmosphère, est estimé à 70 W/m
2
. Le gaz carbonique représente 0,036% de
la masse totale de l'atmosphère et possède un forçage radiatif de 26 W/m
2 . La
concentration de méthane dans l'atmosphère est très faible et son forçage radiatif
est estimé à 1,6 W/m
2 .
6.2. VARIATION DU CLIMAT AU COURS DU TEMPS GÉOLOGIQUE
L'intensité de l'émission solaire varie au cours du temps, mais très faiblement. Des
mesures indirectes semblent démontrer que l’intensité de l’irradiation solaire était
plus faible (d’une quantité inférieure au %) aux XVII
e et XVIII
e siècles, donnant ainsi une
explication plausible au petit âge glaciaire constaté à cette époque. En revanche,
des mesures instrumentales de l'époque actuelle semblent indiquer que l'intensité
de l’irradiation solaire est une quasi-constante, très faiblement influencée par le
cycle solaire de 11 ans observé dans le nombre périodique des tâches solaires.
A côté de la valeur quasi constante de la puissance du Soleil, la distance Terre-Soleil,
ainsi que l'orbite de la planète autour du Soleil, peuvent connaître des variations
importantes et constituent un ingrédient essentiel des grandes glaciations de l'ère
quaternaire. Les quatre derniers cycles glaciaires trouvent ainsi leur explication dans
la variation périodique (100 000 ans) de l'excentricité de l'orbite elliptique terrestre.
D'autres perturbations, sur l'obliquité de l'axe de rotation de la Terre et sur la précession des équinoxes, trouvent également leurs traces dans les archives paléoclimatiques avec une périodicité d'environ 40 000 ans et 20 000 ans (pour plus de détails,
voir le chapitre 5 de J.L. BOBIN sur la problématique du réchauffement climatique).
Durant les deux dernières décennies, l'avancée la plus significative en recherche
paléoclimatique est sans doute le carottage effectué dans le glacier Antarctique.
L'analyse isotopique peut révéler la température, tandis que la mesure effectuée
2 Le forçage radiatif est le supplément de puissance émise vers le sol lorsqu’une masse donnée d’un
gaz à effet de serre est rajoutée dans l’atmosphère.
face qui intercepte le rayonnement solaire est quatre fois plus petite que la surface
de la Terre à partir de laquelle le rayonnement terrestre est émis, la densité de puissance effective du Soleil est ramenée à 342 W/m
2 . Considérons aussi que 30%
de cette énergie est directement réfléchi et retourné à l'espace extérieur sans
participer à la transformation sur la Terre, l'énergie nette reçue du Soleil est donc
de 240 W/m
2 environ. Bien évidemment, la Terre doit émettre la même quantité
d'énergie pour être en équilibre. Avec ce chiffre en tête, nous pouvons introduire
la notion de « forçage radiatif » pour quantifier la contribution d'une composante
quelconque de l'atmosphère sur le bilan radiatif de la Terre 2 . Il est évalué à travers
deux calculs du transfert radiatif, l'un complet et l'autre sans la composante en
question, en imposant que la température soit la même dans les deux cas. Ainsi le
forçage radiatif de la vapeur d'eau, qui ne représente que 0,3% de la masse totale
de l'atmosphère, est estimé à 70 W/m
2
. Le gaz carbonique représente 0,036% de
la masse totale de l'atmosphère et possède un forçage radiatif de 26 W/m
2 . La
concentration de méthane dans l'atmosphère est très faible et son forçage radiatif
est estimé à 1,6 W/m
2 .
6.2. VARIATION DU CLIMAT AU COURS DU TEMPS GÉOLOGIQUE
L'intensité de l'émission solaire varie au cours du temps, mais très faiblement. Des
mesures indirectes semblent démontrer que l’intensité de l’irradiation solaire était
plus faible (d’une quantité inférieure au %) aux XVII
e et XVIII
e siècles, donnant ainsi une
explication plausible au petit âge glaciaire constaté à cette époque. En revanche,
des mesures instrumentales de l'époque actuelle semblent indiquer que l'intensité
de l’irradiation solaire est une quasi-constante, très faiblement influencée par le
cycle solaire de 11 ans observé dans le nombre périodique des tâches solaires.
A côté de la valeur quasi constante de la puissance du Soleil, la distance Terre-Soleil,
ainsi que l'orbite de la planète autour du Soleil, peuvent connaître des variations
importantes et constituent un ingrédient essentiel des grandes glaciations de l'ère
quaternaire. Les quatre derniers cycles glaciaires trouvent ainsi leur explication dans
la variation périodique (100 000 ans) de l'excentricité de l'orbite elliptique terrestre.
D'autres perturbations, sur l'obliquité de l'axe de rotation de la Terre et sur la précession des équinoxes, trouvent également leurs traces dans les archives paléoclimatiques avec une périodicité d'environ 40 000 ans et 20 000 ans (pour plus de détails,
voir le chapitre 5 de J.L. BOBIN sur la problématique du réchauffement climatique).
Durant les deux dernières décennies, l'avancée la plus significative en recherche
paléoclimatique est sans doute le carottage effectué dans le glacier Antarctique.
L'analyse isotopique peut révéler la température, tandis que la mesure effectuée
2 Le forçage radiatif est le supplément de puissance émise vers le sol lorsqu’une masse donnée d’un
gaz à effet de serre est rajoutée dans l’atmosphère.