La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Ch. 1 Rayonnement solaire et bilan radiatif rayonnement solaire = transfert d'énergie dans l'espace vide principale source dénergie du système Terre Océan.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Ch. 1 Rayonnement solaire et bilan radiatif rayonnement solaire = transfert d'énergie dans l'espace vide principale source dénergie du système Terre Océan."— Transcription de la présentation:

1 Ch. 1 Rayonnement solaire et bilan radiatif rayonnement solaire = transfert d'énergie dans l'espace vide principale source dénergie du système Terre Océan Atmosphère (TOA) propagation à la vitesse de la lumière 1) Caractéristiques du rayonnement ondes électromagnétiques = propagation champ électrique + champ magnétique

2 F1: Spectre électromagnétique Température du Soleil = 6000 K Émission de lessentiel de lénergie dans les courtes longueurs dondes : - visible = 0,4 à 0,7 µm 400 à 700 nm, - PIR = 0,7 à 4 µm (astronomie) 700 à 4000 nm (astronomie)

3 F2 : flux incident, absorption, diffusion, réflexion, émission Quel est le cheminement de la radiation solaire ? Flux absorbé Flux incident Flux réfléchi Flux diffusé Flux émis Labsorption : quand les ondes électromagnétiques pénètrent dans lobjet mais ne le traverse pas ==> réchauffement de l'objet. La diffusion/dispersion : les molécules de gaz et autres particules + eau agissent comme un obstacle au rayonnement solaire. Le rayonnement est dévié par ces obstacles, qui dispersent le rayonnement unidirectionnel en multiples directions (mais intensité différente). La réflexion : le rayonnement repart dans une seule direction selon un angle avec le rayonnement incident. Dans le cas de la diffusion et de la réflexion, les ondes sont déviées par lobjet sans que leur longueur dondes ne subissent de changement

4 La capacité dun objet à absorber ou à réfléchir lénergie radiative dépend de plusieurs facteurs : - composition, - couleurs, - aspect de la surface, - angle dincidence, - longueur dondes… Lalbédo est le rapport qui renseigne sur la part de rayonnement absorbé et diffusé. Albédo = rayonnement réfléchi / rayonnement incident F3 : Albédo 0 < Albédo < 1 Mer calme : 0,02-0,05 Forêt équatoriale : 0,5-0,1 Forêt boréale : 0,1-0,2 Prairies : 0,15-0,2 Sable sec : 0,25-0,3 Neige fraîche : 0,8-0,9 Surface terrestre : 0,28

5 F4 : Mise en évidence de l'albédo terrestre. Image canal visible (0,5-0,9 µm), Meteosat 7, 01/01/1999. Dakar Fleuve Sénégal Nil Mer Rouge Fleuve Niger Lac Tchad Océan Atlantique Nuages

6 Les solides absorbent la plupart des longueurs d'ondes. Les gaz sont plus sélectifs ==> diffusion du rayonnement solaire vers l'espace ou la surface terrestre. Absorption ==> changement de température de l'objet

7 Absorption à différentes longueurs de quelques composants de latmosphère O 2 et O 3 CO 2 H2OH2O Atmosphère Longueur donde (µm) Absorption - Absorption des UV par oxygène (O 2 ) et ozone (O 3 ) - Absorption des IR par le dioxyde de carbone (CO 2 ) et la vapeur deau (H 2 O) latmosphère laisse passer les longueurs donde du spectre visible

8 Couleur du soleil Matin / Soir Midi La diffusion dépend de la taille des molécules de gaz ou des particules en suspension dans l'atmosphère : - gaz atmosphérique diffuse préférentiellement le bleu, - particules solides diffusent plutôt le rouge

9 2) Energie solaire absorbée par le système TOA et effet de serre 0,002 % de la radiation totale constitue les entrées du système.

10 F5 : Constante solaire au sommet de l'atmosphère le long d'un plan vertical = 1370 W.m -2, soient 342 W.m -2 sur une sphère. La constante solaire (C) : puissance reçue par une surface horizontale (disque) au sommet de l'atmosphère (~ 1368 W.m -2 ). Soleil : corps de température = 5780 K rayonnement Loi de Stephan-Boltzmann : équivalence température énergie rayonnée Énergie (E) : 5780 K 6, W.m -2 E x (RS/UA) W.m -2 ( conservation de l'énergie rayonnée à travers l'espace) UA = 1, km TERRE SOLEIL RS = km

11 Or la Terre est une sphère – aire dun disque – aire d'une sphère – donc aire du disque = aire dune sphère / 4 rayonnement solaire reçu sur la sphère : 1368 / 4 = 342 W.m -2 TERRE 1368 W.m W.m -2

12 F6: Absorption du rayonnement solaire et émission de rayonnement infra rouge par le système TOA. Rayonnement solaire (342 W.m -2 ): 30 % environ réfléchis dans l'espace (102 W.m -2 ) nuages, poussières, surface 46 % absorbés par la surface (158 W.m -2 ) 240 W.m % absorbés à différents niveaux de l'atmosphère (82 W.m -2 ) Émission de la Terre = 240 W.m -2 dans les IR Le système est en équilibre radiatif Trajet du rayonnement solaire dans l'atmosphère

13 Rayonnement IR du système = 240 W.m - 2 Daprès la loi de Stefan-Boltzmann 1, cest l équivalent en rayonnement d'un objet ayant une température de -18°C (255 K) Or la température moyenne régnant sur Terre est de 15°C environ (392 W.m -2 dans les IR) ??? Atmosphère absorbe le rayonnement IR de la surface grâce à CO 2 et H 2 0 entre autres + nuages (gaz concentrés dans les basses couches de l'atmosphère) « Effet de serre » naturel où : M est le rayonnement en W.m -2, T est la température en K, σ est la constante de Stefan-Boltzmann (voir TD) 1

14 Plaque seule : absorption OC = émission IR Vitre transparente au rayonnement solaire et opaque (absorption) au rayonnement IR; l'émission IR est donc produite par la vitre qui s'est réchauffée. A l'intérieur du système : la plaque reçoit 100 OC IR = 200. À l'équilibre la vitre doit émettre 100 vers l'extérieur. L'existence de la vitre permet l'augmentation de température à l'intérieur du système. F7 : Schématisation de l'effet de serre Schématisation de l'effet de serre solaire IR

15 L'équilibre radiatif est vérifié à l'échelle de la planète mais géographiquement des contrastes existent

16 F8 : Les trois cartes montrent la radiation ondes courtes absorbée par le système TOA (haut); la radiation ondes longues (milieu) et la radiation nette (bas) donnée par la différence entre les 2 cartes. Unités : W.m -2 ; Données ERBE (moyenne annuelle Février 1985-Avril 1989). Entrées (OC) Sorties (OL) Bilan (OC-OL)

17 F9 : Animation des bilans ondes courtes, ondes longues et radiatif net du système TOA Ondes courtes Ondes longues Radiatif net

18 3) Variations de l'ensoleillement Entrées de radiations solaires non constantes dans l'espace et le temps du fait de : - la rotation de la Terre, - lorbite autour du Soleil, - linclinaison de l'axe de rotation de 23,5° environ 3.1 Variations diurnes rotation de la Terre + inclinaison sur son axe

19 a) b) F10: a,b) incidence du rayonnement solaire en surface.


Télécharger ppt "Ch. 1 Rayonnement solaire et bilan radiatif rayonnement solaire = transfert d'énergie dans l'espace vide principale source dénergie du système Terre Océan."

Présentations similaires


Annonces Google