2. Inter action matiere / rayonn ernent
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• Vap eur d 'eau
Une at mosphere plu s chaude est plu s humide, ce qui amplifie I'effet de
serre lie a la vap eur d 'eau (ret roa ction positiv e) . On se refere a la sect ion 5.2.2 pour la depend an ce (croi ssante) de la pr ession de vap eur sat urante de I'eau en fonction de la t emperature, ce qui favorise la vapeur
d 'eau (au detriment de I'eau liquide) .
De plu s, I'au gment ation de la temperature va amplifier l'evapora tion de
I'eau conte nue dan s les ocean s. Un cas theorique extreme correspond a
ce qui est classiqu ement designe comme l 'emball ernent de l 'effet de serre
(runaway greenhouse dan s la litter ature anglo-saxonne). L'evaporation
de I'eau des ocean s n 'est pas, dan s ce cas, compensee par la form ation
des nuages pui s des precipit ations, du fait des valeurs elevees de pression
de vapeur saturante (M e a la tempe rature elevee), et I'ensembl e de I'eau
s'e vapore sa ns possibili te de cond enser (figure 2.16). Cet emballement est
l'hypo these habi tuellement ava ncee pour justifier I'ab sence d 'o cean sur
Venu s (don t la te mpe rature effect ive etait initialement plu s elevee que
celie de la Terre) .
• Albedo
La modifi cation de l'alb edo , not amment du fait de l'evolution de la sur face
t errest re occup ee par des glaces, est une autre retroaction positiv e. Une
atmosphere plu s chaude va induire une fonte des glaces qui va dim inuer
l'alb edo et don c augmenter Ie rayonnement solaire t ransmis au syste ms.
• Nua ges et aerosols
La prise en compte de I'impact de la couverture nuageuse est plu s complexe. Les nuages reflechissent Ie ray onnement solaire , mais ils ca pte nt
ega lement Ie ray onnement infrarou ge. Une incertitude maj eure est egalement Me au role des aerosols (voir la sect ion 2.2.4) .
La notion de retroaction est forrnalisee dan s I'exercice 2.7.
Exercice 2.7 (Formalisation de la notion de retroaction)
Une rnani ere simple de form aliser la noti on de retroa ction est de considerer qu e
la te mperature (par exemple au sol, T) est un e fonction du flux radiatif F mais
aussi des autres variabl es not ees {Xd i (par exemple l' alb edo , la couverture
nuageuse, les concentrations des gaz a effet de serre , ... ) : T = f (F, {xih ).
En supposa nt que les variables Xi sont aussi des fonctions de T , calculer la
sensibilite dT/ dF .
R eponsc :
La sensibilite qui ti ent com pte des retroactions s'ecrit don e
dT
0'1'
0'1' OXi
A = dF = of + L OXi of .
'-v-'
'
Ao
Avec la dep endan ce x i(T) , on a oX i /oF = d Xi /dT x dT /d F et on ob ti en t finalem en t
Ao
01' dXi
A = 1 - L i I i ' I i = OXi dT .
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• Vap eur d 'eau
Une at mosphere plu s chaude est plu s humide, ce qui amplifie I'effet de
serre lie a la vap eur d 'eau (ret roa ction positiv e) . On se refere a la sect ion 5.2.2 pour la depend an ce (croi ssante) de la pr ession de vap eur sat urante de I'eau en fonction de la t emperature, ce qui favorise la vapeur
d 'eau (au detriment de I'eau liquide) .
De plu s, I'au gment ation de la temperature va amplifier l'evapora tion de
I'eau conte nue dan s les ocean s. Un cas theorique extreme correspond a
ce qui est classiqu ement designe comme l 'emball ernent de l 'effet de serre
(runaway greenhouse dan s la litter ature anglo-saxonne). L'evaporation
de I'eau des ocean s n 'est pas, dan s ce cas, compensee par la form ation
des nuages pui s des precipit ations, du fait des valeurs elevees de pression
de vapeur saturante (M e a la tempe rature elevee), et I'ensembl e de I'eau
s'e vapore sa ns possibili te de cond enser (figure 2.16). Cet emballement est
l'hypo these habi tuellement ava ncee pour justifier I'ab sence d 'o cean sur
Venu s (don t la te mpe rature effect ive etait initialement plu s elevee que
celie de la Terre) .
• Albedo
La modifi cation de l'alb edo , not amment du fait de l'evolution de la sur face
t errest re occup ee par des glaces, est une autre retroaction positiv e. Une
atmosphere plu s chaude va induire une fonte des glaces qui va dim inuer
l'alb edo et don c augmenter Ie rayonnement solaire t ransmis au syste ms.
• Nua ges et aerosols
La prise en compte de I'impact de la couverture nuageuse est plu s complexe. Les nuages reflechissent Ie ray onnement solaire , mais ils ca pte nt
ega lement Ie ray onnement infrarou ge. Une incertitude maj eure est egalement Me au role des aerosols (voir la sect ion 2.2.4) .
La notion de retroaction est forrnalisee dan s I'exercice 2.7.
Exercice 2.7 (Formalisation de la notion de retroaction)
Une rnani ere simple de form aliser la noti on de retroa ction est de considerer qu e
la te mperature (par exemple au sol, T) est un e fonction du flux radiatif F mais
aussi des autres variabl es not ees {Xd i (par exemple l' alb edo , la couverture
nuageuse, les concentrations des gaz a effet de serre , ... ) : T = f (F, {xih ).
En supposa nt que les variables Xi sont aussi des fonctions de T , calculer la
sensibilite dT/ dF .
R eponsc :
La sensibilite qui ti ent com pte des retroactions s'ecrit don e
dT
0'1'
0'1' OXi
A = dF = of + L OXi of .
'-v-'
'
Ao
Avec la dep endan ce x i(T) , on a oX i /oF = d Xi /dT x dT /d F et on ob ti en t finalem en t
Ao
01' dXi
A = 1 - L i I i ' I i = OXi dT .