RADIATION (PARTIE 2) Effet des nuages sur la température Effet de serre Variation dans le temps du bilan énergétique

Absorption du rayonnement infrarouge par l’atmosphère

La « fenêtre atmosphérique » Correspond à une gamme de l (8-12 um) qui ne sont pas absorbées par l’atmosphère (air). ATTENTION: Ces longueurs d’onde sont absorbées par l’eau et la glace (nuages).

Effet des nuages sur la température au sol L’effet des nuages dépend de plusieurs facteurs: la présence du Soleil (nuit ou jour) la hauteur des nuages la nature de la surface (blanc ou noir)

Le jour (surface noire!) Surface noire = surface dont l’albédo est petit On suppose as (albedo du sol) = 0,3 an est l’albedo du nuage S’ – 0,3 S’ = 0,7 S’= (0,7 X 0,5) S = 0,35 S S – 0,3 S = 0,7 S S an S S 0,3 S S’ 0,3 S’ S’ = (1 – an) S

Le jour (surface blanche) Surface noire = surface dont l’albédo est petit On suppose as (albedo du sol) = 0,9 an est l’albedo du nuage S’ – 0,9 S’ = 0,1 S’=(0,1X0,5)S = 0,05S S – 0,9 S = 0,1 S S an S S 0,9 S S’ 0,9 S’ S’ = (1 – an) S

EFFET DES NUAGES LE JOUR: refroidissement de la T. ce refroidissement est plus important lorsque la réflectivité (albédo) de la surface est petite.

La nuit F, l’irradiance, dépend de T4 (Fa – Fs) (Fa – Fs’) + Fn Fs Fa Présence de nuage  surplus d’énergie = (Fs-Fs’) + Fn  augmentation de T surface

La nuit: hauteur des nuages F, l’irradiance, dépend de T4 Si le nuage est plus bas  Fn  car Tn  (Fa – Fs) (Fa – Fs’) + Fn Fs Fa Fa Fs’ Fn Présence de nuage  surplus d’énergie = (Fs-Fs’) + Fn  augmentation de T surface

EFFET DES NUAGE SUR LA TEMPÉRATURE (NUIT) Les nuits nuageuses sont plus chaudes que les nuits sans nuages. L’augmentation de température la nuit causée par la présence des nuages dépend de la hauteur (température) des nuages.

Effet de serre Effet de l’humidité sur la température nocturne

Vapeur d’eau n’est pas un corps noir Vapeur d’eau n’est pas un corps noir. Donc pour que toute la radiation incidente soit absorbée, il faut un certain nombre de molécules (1 molécule n’est pas suffisant). Corps noir (e = 1): 230 W m-2 * 1. = 230 W m-2 de radiation absorbée. Corps non noir (ex: e=0.5): 230 W m-2 * 0.5 = 115 W m-2 absorbée. (reste 115 W m-2 de transmise) 115 W m-2 * 0.5 = reste 57,5 W m-2 de transmise 57,5 W m-2 * 0,5 = reste 28,75 W m-2 de transmise etc. etc. Dans cet exemple, 8 molécules sont nécessaires afin d’absorber tous le rayonnement incident.

Nuit humide Nuit sèche Vapeur d’eau n’est pas un corps noir. Donc pour que toute la radiation incidente soit absorbée, il faut un certains nombre de molécules (1 molécule n’est pas suffisant). Supposons que 13 molécules de vapeur d’eau soient requises pour qu’une couche d’air soit considérée comme un corps noir. Nuit humide Nuit sèche

Effet du gaz carbonique (CO2) sur la température en surface (effet de serre) Grande concentration de CO2 Concentration normale de CO2

Et si T(z) = constant, y aurait-il une augmentation de l’effet de serre causée par une augmentation de CO2? z T

Gaz à effet de serre Vapeur d’eau (H2O) Gaz carbonique (CO2) Méthane (CH4) Ozone (03) de basse atmosphère Protoxyde d’azote (N2O) CFC

Variations saisonnière de la température

Quantité d’énergie reçue localement à différentes latitudes Été: max d’énergie reçue à 15N Hiver: max d’énergie reçue à 15S Même en absence d’inclinaison, la quantité d’énergie reçue varierait (selon la latitude). L’inclinaison induit une variation temporelle locale d’énergie reçue

Radiation solaire et infrarouge (bilan en fonction de la latitude)

Variations annuelle de T aux latitudes moyennes DT/Dt = f(E (solaire) – E (Terre))

Variations diurne de T DT/Dt = f(E (solaire) – E (Terre))