Océan, soleil et effet de serre

[charles.muller]

Dans le post "Refroidissement de l'océan supérieur", devenu un peu l'auberge espagnole, nous étions arrivés à un point important suggéré par Torrent, Williams et FredTDF. Nous avons glissé sans approfondir, j'aimerais justement approfondir ici.

Avant d'y venir précisément, je me permets de reposer la problématique initiale ayant mené à ce point. En essayant d'être pédagogique, mais sans certitude qu'il n'y ait pas d'erreur dans l'énoncé. Merci de me corriger le cas échéant.

Expérience de l'esprit

Vous prenez la Terre telle que nous la connaissons, en la supposant à l'équilibre. Expérience 1 : vous bombardez cette Terre, pendant 20 ans, de 1W/m2 supplémentaire de rayonnement infrarouge (IR). Vous regardez le résultat R1. Expérience 2 : vous bombardez cette Terre, pendant 20 ans, de 1 W/m2 supplémentaire de rayonnement ultraviolet (UV). Vous regardez le résultat R2. Question : pensez-vous que R1 et R2 seront identiques ? Non. Le flux énergétique est le même en quantité (1W/m2), mais la longueur d'ondes du rayonnement diffère (UV, IR) et les interactions rayonnement-matière ne sont pas les mêmes aux différentes longueurs d'onde. Cela signifie que la diffusion, l'absorption, l'émission, les différentes réactions photochimiques, etc. ne seront pas les mêmes dans l'expérience 1 et l'expérience 2.

Retour au problème

Aujourd'hui, les modèles climatiques font des bilans radiatifs au sommet de la tropopause (TOA), exprimé en W/m2. Une variation d'un forçage quelconque entraîne des rétroactions climatiques diverses, qui entraînent elles-mêmes une nouvelle température à l'équilibre. On appelle ce nouvel équilibre thermique la sensibilité climatique au forçage. Sur le temps long, les deux principaux forçages positifs sont le soleil et les gaz à effet de serre. Or, les modèles actuels considèrent que la sensibilité climatique au forçage solaire et la sensibilité climatique au forçage GES sont à peu près identiques. Il ne s'agit pas d'un présupposé, mais d'un résultat du modèle une fois qu'on le fait tourner pendant 100 ou 1000 ans. Ce résultat est bien sûr obtenu en fonction du paramétrage du modèle (c'est-à-dire des équations rayonnement-matière d'une part, de la simulation circulation générale océan-atmosphère d'autre part.)

Le problème que je pose est le suivant : comment est-il possible que les sensibilités climatiques au soleil et aux GES soient les mêmes (pour 1W/m2 de chaque par exemple), alors que les rayonnements en question diffèrent ? Pour mémoire, 1W/m2 de forçage d'irradiance solaire concerne les UV, le visible, l'IR, alors que les GES ne concernent que l'IR long renvoyé par la Terre et absorbé/émis par l'atmosphère ? Pour mémoire encore, l'action d'un forçage solaire et celle d'un forçage GES diffèrent par plusieurs paramètres : l'une a des variations jour/nuit, l'autre est constante ; l'une et l'autre n'ont pas le même effet relatif aux mêmes latitudes ; l'une et l'autre n'ont pas le même effet relatif selon les variations de nébulosité, etc. Donc, comme pour l'expérience de l'esprit plus haut, aussi bien d'un point de vue physique que d'un point de vue climatique, on doit s'attendre à des effets différents. Ce n'est apparemment pas le cas pour ce qui est de l'effet sur les températures à l'équilibre (la sensibilité climatique)

Soleil, GES et océan

C'est dans ce cadre que Torrent, Williams et FredTDF ont apporté un angle intéressant, objet de ce post: l'effet du soleil et des GES sur l'océan. Rappelons que les océans occupent 70% de la surface terrestre et que leur rôle est bien sûr primordial dans le climat.

Le point de nos camarades est le suivant : le rayonnement IR des GES ne concerne que la couche superficielle des océans (le premier millimètre) alors que le rayonnement solaire pénètre les 50 à 200 premiers mètres de cet océan selon la latitude. Un lien très utile de Fred pour présenter le problème du bilan thermique des océans :

http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/fiches/fiche5C.htm

La conséquence est que les GES ont moins d'effets que le soleil sur la chaleur accumulée par l'océan dans ses couches supérieures. L'IR lié au GES n'est pas sans effet pour autant, comme l'a rappelé wetterfrosch, car le réchauffement de la fine pellicule supérieure (la peau, skin effect) tend à favoriser l'accumulation de chaleur en dessous. Un lien utile vers Real Climate pour comprendre l'effet de peau / skin effect (en anglais, s'il y a l'équivalent français merci de le signaler pour nos lecteurs qui préfèrent cette langue):

http://www.realclimate.org/index.php/archi...heat-the-ocean/

La question que j'aimerais défricher avec vous est : 1W/m2 de forçage solaire et 1W/m2 de forçage GES sur une période X ont-ils le même effet pour l'océan (et les différents échanges océan-atmosphère) ? Lors du bilan à l'équilibre, où passent les différents flux (IR sortant, chaleur sensible, chaleur latente, transport d'eau chaude) et ces flux sont-ils surtout comparables pour les différents forçages ? Comment le budget de surface est-il affecté et comment ces variations de surface se traduisent-elles en température (telle qu'on les mesure en métrique du réchauffement comme de la sensibilité climatique) ? Quel rapport entre ce budget radiatif de surface et le budget radiatif TOA ?

Ces questions étant assez complexes, les avis éclairés de nos amis spécialistes sont les bienvenus.

[Torrent]

Il parait que l'IR solaire est absorbé quasiment dans le premier mètre d'ocean et qu'il ne penetre guère en dessous, cependant c'est 1000 fois l'epaisseur que la pellicule de 1 mm qui est chauffée par l'IR des GES.

En tout etat de cause le mode de chauffage des oceans par les deux IR en question est trés différent, il faut aussi souligner que la surchauffe de la pellicule d'eau ne se repercute pas forcement en dessous mais qu'elle conduit aussi à une évaporation supplementaire dans ce cas la chaleur en question est cedée à l'atmosphère d'ou elle vient.

[Invité]

Ces questions étant assez complexes, les avis éclairés de nos amis spécialistes sont les bienvenus.

Je ne suis pas spécialiste mais lorsque tu parles de comparer 2 forçages radiatifs ce sont bien des forçages TOA?

Si l'irradiance solaire augmente de 1W/m2 au TOA à combien estimes tu la part de rayonnement UV dans cette augmentation?

Cette part d'UV va être principalement absorbée dans la strato, la tropo puis le reste sur la surface.

La part visible va être réfléchie à concurrence de 30% par les surfaces réfléchissantes.

La part IR par la tropo et par la surface.

Pour ce qui est de la part visible et IR absorbés par tropo-surface je ne vois guère de différence avec l'IR lointain terrestre.

Seule chose comme le rayonnement vient "d'en haut" son "efficacité" me semble plus faible pour réchauffer la surface.

Concernant les UV il me semble que la strato n'a pas d'effet réchauffant sensible sur la tropo.

Il peut y avoir des mouvements atmosphériques légèrement changés mais thermiquement les UV me semblent moins actifs pour influencer la température de surface que le visible par exemple.

De façon très schématique et sans trop pousser le raisonnement (le puis-je?) j'aurais tendance à dire qu'1 1W/m2 de variation d'irradiation solaire au TOA a moins d'effet sur la température qu'1W/m2 de GES.

Disons au plus 70%.

[charles.muller]

Pour ce qui est de la part visible et IR absorbés par tropo-surface je ne vois guère de différence avec l'IR lointain terrestre.

Eh bien justement si, c'est l'objet de la question : si j'ai bien compris, le visible et l'IR solaire réchauffent les 50-200 premiers mètres de l'océan, l'IR lointain de l'ES le premier millimètre. Je pense que cela fait une différence, non ?

[sirius]

Eh bien justement si, c'est l'objet de la question : si j'ai bien compris, le visible et l'IR solaire réchauffent les 50-200 premiers mètres de l'océan, l'IR lointain de l'ES le premier millimètre. Je pense que cela fait une différence, non ?

Ca fait effectivement une différence: les flux turbulents seront moindres si l'énergie est absorbée plus profondément.

Ca fait aussi une différence pour les poissons (plus précisément pour la biologie marine)

[charles.muller]

Ca fait effectivement une différence: les flux turbulents seront moindres si l'énergie est absorbée plus profondément.

Peux-tu préciser la nature de cette différence ? Et expliquer du même coup pourquoi il n'y en a pas d'autres entre les rapports soleil-océan et GES-océan?

Ca fait aussi une différence pour les poissons (plus précisément pour la biologie marine)

Je devine l'ironie de ta réponse, néanmoins la question est en soi assez intéressante. La biologie de la zone euphotique dépend directement de la luminosité, et des variations à long terme ne peuvent qu'avoir des effets significatifs, dont certains intéressent - quoique sans doute marginalement par leur ampleur - le climat (le cycle du carbone et les aérosols notamment).

[charles.muller]

Ci-dessous, une note sur les travaux de trois chercheurs (White, Dettinger, Cayan) et sur le sujet soleil-océan.

En substance, si j'ai bien compris :

- il existe un signal décennal dans les T océaniques supérieures, selon le cycle solaire

- ce signal est néanmoins deux à trois fois supérieur à ce que l'on peut attendre de l'équilibre Stefan-Boltzmann

- le système océan-atmosphère ne réagit pas passivement aux changements d'irradiance : ce dernier accentue les modes de variabilité intrinsèque

- un examen des ré-analyses SIO/NCEP montre que la réduction de l'intensité des vents est associée au phénomène (réduction du flux de chaleur latente s'échappant des océans)

- le même phénomène produit des ondes équatoriales de Rossby (qui forment avec les ondes de Kelvin un "oscillateur" Est-Ouest influant les phénomènes comme El Nino)

- la reproduction de l'ensemble par un modèle de complexité intermédiaire aboutit à un résultat comparable aux observations (amplification par 2 à 3 de la réponse des T océaniques au soleil / équilibre attendu).

***

Warren White, Mike Dettinger, and Dan Cayan

Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, 8600 Gilman Drive, La Jolla, CA 92093-0230, USA

"Excitation of Earth's natural mode of climate variability by decadal changes in the Sun's irradiance"

Global-average upper ocean temperature fluctuated in fixed phase with changing solar irradiance on decadal period scales over the past 100 years, but its amplitude was 2 to 3 times larger than expected from the Stefan-Boltzmann radiation balance (White et al., 1997, 1998). Examining global patterns of upper ocean temperature and lower troposphere winds indicates that the Earth's ocean-atmosphere system does not respond passively to changes in the Sun's irradiance; rather, natural modes of Earth's climate variability on decadal period scales appear to be excited by the solar signal, intensifying Earth's temperature response to changing solar irradiance.

To understand how this happens, we begin by conducting a global-average upper ocean heat budget utilizing upper ocean temperatures from the SIO reanalysis and air-sea heat and momentum fluxes from the NCEP reanalysis, finding the source of global warming on decadal period scales to be the reduction in trade wind intensity during the onset phase, reducing global average latent heat flux out of the ocean. Next, we find this reduction in trade wind intensity also generating subtropical Rossby waves in the Pacific Ocean, leading to a delayed action oscillator mechanism in the ocean-atmosphere system differing little from that used to explain the El Niño-Southern Oscillation (Graham and White, 1998). We operate an intermediate coupled model of this delayed action oscillator, normally driven by white noise in sea level pressure, by superimposing upon it the Stefan-Boltzmann upper ocean temperature response to decadal changes in the Sun's irradiance.

We find the latter, with non-random phase, yielding peak spectral temperature variability on decadal period scales 2 to 3 times larger than expected from solar forcing alone.

Graham, N. and W.B. White, 1988. The El Niño a natural oscillator of the Pacific ocean/atmosphere system. Science, 240, 1293-1302.

White, W.B., J. Lean, D.R. Cayan and M.D. Dettinger, 1997. A response of global upper ocean temperature to changing solar irradiance. J. Geophys. Res. 102, 3255-3266.

White, W.B., D.R. Cayan and J. Lean, 1998. Global upper ocean heat storage response to radiative forcing from changing solar irradiance and increasing greenhouse gas/aerosol concentrations. J. Geophys. Res. 103, 21355-21366.

http://www.iac.es/project/solspa/reviews/rev14.html

***

Ci-dessous, abstract le plus récent du même W. White, sur le même thème, dans le JGR 2006. Dans ce papier, il étudie les variations de circulation en rapport aux variations des T atmosphériques induites par les cycles de 11 ans. En l'occurrence, l'hypothèse est faite d'une anomalie initiale de basse stratosphère (0,8°C, due aux réactions ozone-UV) se propageant vers la basse troposphère et la surface. (Je pige moins ce dernier mécanisme de modification du gradient vertical des températures potentielles tel qu'il est rapidement décrit ici).

JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 111, C09020, doi:10.1029/2004JC002552, 2006

Response of tropical global ocean temperature to the Sun's quasi-decadal UV radiative forcing of the stratosphere

Warren B. White

Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, La Jolla, California, USA

Abstract - The quasi-decadal oscillation (QDO) in the Earth's climate system fluctuated in phase with the 11-year period signal in solar total irradiance (STI) variability throughout the 20th century. The QDO was associated with global average upper ocean temperature variability dominated by the tropical global average from 20°S to 20°N. Earlier diagnosis of the tropical global average oceanic thermal budget found the anomalous warming tendency driven not by the radiative forcing (0.15 W m−2) from the 11-year period signal in STI but by the larger anomalous quasi-decadal sensible plus latent heat flux (0.5 W m−2) from the overlying troposphere. Now we diagnose the corresponding thermal budget of the tropical global average atmospheric temperature variability, finding it largest in the lower stratosphere (0.8°K), decreasing downward into the lower troposphere (0.15°K) and the upper ocean (0.05°K). These diagnostics find quasi-decadal temperature variability in the tropical lower stratosphere arising from a thermal balance between anomalous radiative forcing (1.0–1.5 W m−2) by ozone absorption of the 11-year signal in solar UV irradiance variability (modified by absorption of mean solar IR irradiance by volcanic aerosol variability) and variable longwave radiation and vertical advection. The latter two processes altered the vertical gradient of equivalent potential temperature in the tropical troposphere that allowed mean vertical circulation to drive an anomalous warming tendency in the lower troposphere. The latter matched the amplitude and phase of the downward quasi-decadal sensible plus latent heat flux anomaly that drove the anomalous warming tendency in the tropical global ocean.

[charles.muller]

Je reviens sur l'autre lien, GES-océan, tel qu'il est développé par Real Climate (lien ci-dessus, dans le post initial de la discussion). Si j'ai bien compris, l'effet de peau est le suivant :

- le rayonnement IR long des GES ne réchauffe qu'une couche très superficielle des océans, en contact direct avec l'atmosphère, épaisse d'1 mm environ (la "peau").

- le réchauffement de cette fin couche en diminue le gradient de température, et en conséquence la conductivité thermique.

- la chaleur de la couche inférieure (provenant du chauffage solaire) s'échappe donc moins facilement par conduction vers la surface et l'atmosphère, ce qui accroît en conséquence la température de l'eau.

Voilà pour le principe. Suite à une objection du sceptique Fred Singer (le même dont on parle dans un post plus bas), l'équipe ayant publié dans RC a mené une expérience pour vérifier si ce phénomène est réel, c'est-à-dire si des variations d'IR long entraînent vraiment ce réchauffement de la peau. Pendant quatre semaines, ils ont donc mesuré la température de la peau et le rayonnement IR net (entrant-sortant). Le résultat est donné par ce graphique.

Il existe donc bel et bien un effet de peau. Toutefois, on constate que cet effet est faible : environ 0,002°C par W/m2. Cela signifie que le forçage anthropique d'environ 3W/m2 depuis l'époque pré-industrielle a diminué le gradient de température de 0,006°C sur la peau des océans.

Etape suivante, où j'annonce net les limites de mes compétences, mais où les pros de loi de Fourier et autres vont exceller : peut-on calculer même à la louche l'effet de ces 0,006°C sur la conductivité du millimètre de peau, et derrière le différentiel de chaleur emprisonné en dessous ?

Et une seconde question : comment l'effet de peau influence-t-il l'évaporation, donc la rétraction de la vapeur d'eau (là encore, dans quelle mesure) ?

[sirius]

Peux-tu préciser la nature de cette différence ? Et expliquer du même coup pourquoi il n'y en a pas d'autres entre les rapports soleil-océan et GES-océan?

Je devine l'ironie de ta réponse, néanmoins la question est en soi assez intéressante. La biologie de la zone euphotique dépend directement de la luminosité, et des variations à long terme ne peuvent qu'avoir des effets significatifs, dont certains intéressent - quoique sans doute marginalement par leur ampleur - le climat (le cycle du carbone et les aérosols notamment).

Sur ce point, je suis bien d'accord (Ca fait aussi une différence pour les poissons (plus précisément pour la biologie marine, disais je))mais ça ne semblait pas être le propos de ton post.

Si tu veux qu'on aborde le pb de la biologie marine, c'est autre chose mais ça serait peut être plus intéressant de le faire sur un site où des biologistes marins seraient susceptibles d'intervenir.

Pour ce qui est du bilan thermique. L'eau est un fluide. La particularité d'un fluide, c'est le libre parcours moyen élevé des molécules qui le composent. Plus pour un gaz que pour un liquide. La chaleur, c'est l'agitation des molécules. Donc qq soit le type de chauffage, dans un fluide, la conduction est secondaire devant la turbulence. La turbulence s'exerce à toutes les échelles (on parle de cascade) depuis l'échelle moléculaire.

Prends une douche de camping: un sac en plastique noir rempli d'eau. Le rayonnement solaire ne pénètre pas le plastique. Le chauffage de l'eau a lieu par l'intermédiaire de la conduction sur la peau au voisinage immédiat du plastique puis par turbulence dans la masse d'eau et ça marche très bien.

C'est la même chose quand tu fais chauffer de l'eau dans une casserolle: la conduction chauffe les molécules d'eau au voisinage immédiat de la plaque puis c'est la turbulence qui met en branle le mécanisme de chauffage . On le voit fort bien par l'agitation lorque cette turbulence atteint les macro échelles.

J'ai l'impression que ce point là n'est pas bien compris, je ne vois comment on pourrait discuter des autres pbs que tu soulèves si c'est le cas.

Si c'est bien pigé, alors 1000 excuses (en tout cas, ce n'est pas le cas de tous les intervenants).

[david3]

Prends une douche de camping: un sac en plastique noir rempli d'eau. Le rayonnement solaire ne pénètre pas le plastique. Le chauffage de l'eau a lieu par l'intermédiaire de la conduction sur la peau au voisinage immédiat du plastique puis par turbulence dans la masse d'eau et ça marche très bien.

C'est la même chose quand tu fais chauffer de l'eau dans une casserolle: la conduction chauffe les molécules d'eau au voisinage immédiat de la plaque puis c'est la turbulence qui met en branle le mécanisme de chauffage . On le voit fort bien par l'agitation lorque cette turbulence atteint les macro échelles.

Merci pour cette illustration pédagogique.Une complément (partiel) de ce que tu expliques :

http://earth.usc.edu/~stott/Catalina/AtmEnergy.html

A propos des modes de transfert de la chaleur :

http://www.thermexcel.com/french/program/piscine.htm

http://starbulletin.com/specials/waianae/story2.html

On appelle ce nouvel équilibre thermique la sensibilité climatique au forçage

Non, tu manques de rigueur dans a définition de la sensibilité climatique, la sensibilité n'est pas un état :La sensibilité climatique est une mesure de la variation de température d'équilibre globale de surface atmosphérique pour un forcage donné. Son unité est généralement des °C change par W/m2 de forçage.

http://www.realclimate.org/index.php/archi...sensitivity/fr/

[charles.muller]

Sur ce point, je suis bien d'accord (Ca fait aussi une différence pour les poissons (plus précisément pour la biologie marine, disais je))mais ça ne semblait pas être le propos de ton post.

Si tu veux qu'on aborde le pb de la biologie marine, c'est autre chose mais ça serait peut être plus intéressant de le faire sur un site où des biologistes marins seraient susceptibles d'intervenir.

En effet j'ai volontairement omis la question dans l'énoncé de départ, parce que c'est dans l'ensemble un autre pb (même s'il existe plein de passerelles, y compris un lien entre chlorophylle et SST, Gildor 2005) et que je préfère que l'on en reste aux phénomènes physiques.

Pour ce qui est du bilan thermique. L'eau est un fluide. La particularité d'un fluide, c'est le libre parcours moyen élevé des molécules qui le composent. Plus pour un gaz que pour un liquide. La chaleur, c'est l'agitation des molécules. Donc qq soit le type de chauffage, dans un fluide, la conduction est secondaire devant la turbulence. La turbulence s'exerce à toutes les échelles (on parle de cascade) depuis l'échelle moléculaire.

Merci de ces explications et exemples. Sauf si je n'en ai pas bien compris la portée, ils ne répondent toutefois pas directement à la question, à savoir les différences que l'on peut attendre dans la couche supérieure de l'océan pour un forçage GES et un forçage solaire de même intensité. Si le forçage GES / IR long a pour seul effet d'ajouter 0,002°C/Wm2 sur la peau océanique, cela semble assez négligeable par rapport à 0,05°C entre un minimum et un maximum de cycle solaire dans la couche supérieure tropicale (ailleurs, je ne sais pas), ce qui doit faire une sensibilité d'env. 0,1°C/Wm2 pour le forçage solaire. Sauf si les deux-millièmes de degré dans la peau et leur effet sur la conduction aboutissent au même effet en de-dessous, les effets ne semblent pas comparables.

[sirius]

En effet j'ai volontairement omis la question dans l'énoncé de départ, parce que c'est dans l'ensemble un autre pb (même s'il existe plein de passerelles, y compris un lien entre chlorophylle et SST, Gildor 2005) et que je préfère que l'on en reste aux phénomènes physiques.

Merci de ces explications et exemples. Sauf si je n'en ai pas bien compris la portée, ils ne répondent toutefois pas directement à la question, à savoir les différences que l'on peut attendre dans la couche supérieure de l'océan pour un forçage GES et un forçage solaire de même intensité. Si le forçage GES / IR long a pour seul effet d'ajouter 0,002°C/Wm2 sur la peau océanique, cela semble assez négligeable par rapport à 0,05°C entre un minimum et un maximum de cycle solaire dans la couche supérieure tropicale (ailleurs, je ne sais pas), ce qui doit faire une sensibilité d'env. 0,1°C/Wm2 pour le forçage solaire. Sauf si les deux-millièmes de degré dans la peau et leur effet sur la conduction aboutissent au même effet en de-dessous, les effets ne semblent pas comparables.

Je ne comprends pas. L'apport d'énergie est là: 1W/m2 , il est réparti un peu différemment avec l'IR, cad que les flux turbulents prennent davantage le relais mais de toutes façons, ta masse d'eau est chauffée.

Sinon, dis moi un peu: où est il donc bien passé ton W/m2?

[Pierre-Ernest]

Non, tu manques de rigueur dans a définition de la sensibilité climatique, la sensibilité n'est pas un état :

La sensibilité climatique est une mesure de la variation de température d'équilibre globale de surface atmosphérique pour un forcage donné. Son unité est généralement des °C change par W/m2 de forçage.

http://www.realclimate.org/index.php/archi...sensitivity/fr/

Bien recopié collé, mais pas rigoureux : la sensibilité climatique se mesure en degrés. Pas en degré par quelque chose, W/m2 ou autre chose.

Le GIEC définit la sensibilité climatique en degré pour un doublement du taux de CO2.

L'équation aux dimensions en est : °C* [CO2] /[CO2], c'est à dire °C.

C'est Gavin Schmidt qui n'est pas rigoureux dans sa définition (mais, c'est normal, c'est un climatologue ).

***modéré***

[sirius]

En effet j'ai volontairement omis la question dans l'énoncé de départ, parce que c'est dans l'ensemble un autre pb (même s'il existe plein de passerelles, y compris un lien entre chlorophylle et SST, Gildor 2005) et que je préfère que l'on en reste aux phénomènes physiques.

Merci de ces explications et exemples. Sauf si je n'en ai pas bien compris la portée, ils ne répondent toutefois pas directement à la question, à savoir les différences que l'on peut attendre dans la couche supérieure de l'océan pour un forçage GES et un forçage solaire de même intensité. Si le forçage GES / IR long a pour seul effet d'ajouter 0,002°C/Wm2 sur la peau océanique, cela semble assez négligeable par rapport à 0,05°C entre un minimum et un maximum de cycle solaire dans la couche supérieure tropicale (ailleurs, je ne sais pas), ce qui doit faire une sensibilité d'env. 0,1°C/Wm2 pour le forçage solaire. Sauf si les deux-millièmes de degré dans la peau et leur effet sur la conduction aboutissent au même effet en de-dessous, les effets ne semblent pas comparables.

Je me demande si je ne commence pas à comprendre ce qui te chiffonne.

C'est le gradient de température dans la peau qui est modifié. Le flux turbulent est proportionnel à ce gradient. Il en résulte donc qu'il augmente et qu'il transporte donc plus vite la chaleur (tes X +1 W/m2) vers l'intérieur de la couche limite océanique.

Ce quue veux dire cette mesure c'est que la vitesse à laquelle la chaleur est transféree augmente . Ca ne dit rien sur la quantité de chaleur transférée , ni sur le réchauffement de la couche limite icéanique.

Est ce que c'est ça qui te posait pb?

[sirius]

Bien recopié collé, mais pas rigoureux : la sensibilité climatique se mesure en degrés. Pas en degré par quelque chose, W/m2 ou autre chose.

Le GIEC définit la sensibilité climatique en degré pour un doublement du taux de CO2.

L'équation aux dimensions en est : °C* [CO2] /[CO2], c'est à dire °C.

C'est Gavin Schmidt qui n'est pas rigoureux dans sa définition (mais, c'est normal, c'est un climatologue /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ).

(Si j'appliquais ce que d'aucun(s) demand(ent) sur ce forum, tu devrais te couvrir la tête de cendres et demander pardon pieds nus, en chemise et la corde au cou... /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> )

La sensibilité climatique est par définition le gain de la machine climatique, cad la variation de température ramenée à n'importe quel forçage, cad des degrés pour un certain nombre de W/m2

Par extension et parce que le plus souvent on parle de doublement de CO2, on utilise aussi la définition que tu donnes mais qui, implicitement , revient à supposer que le doublement du CO2 correspond à autant de W/m2.

Il court donc dans les publis, les deux définitions.

[charles.muller]

Je ne comprends pas. L'apport d'énergie est là: 1W/m2 , il est réparti un peu différemment avec l'IR, cad que les flux turbulents prennent davantage le relais mais de toutes façons, ta masse d'eau est chauffée.

Sinon, dis moi un peu: où est il donc bien passé ton W/m2?

Il réchauffe pas mal la troposphère, non ?

[Invité]

Je me demande si je ne commence pas à comprendre ce qui te chiffonne.

C'est le gradient de température dans la peau qui est modifié. Le flux turbulent est proportionnel à ce gradient. Il en résulte donc qu'il augmente et qu'il transporte donc plus vite la chaleur (tes X +1 W/m2) vers l'intérieur de la couche limite océanique.

Ce quue veux dire cette mesure c'est que la vitesse à laquelle la chaleur est transféree augmente . Ca ne dit rien sur la quantité de chaleur transférée , ni sur le réchauffement de la couche limite icéanique.

Est ce que c'est ça qui te posait pb?

ce que je pense qu'il comprend c'est qu'il croit que la chaleur due aux IR lointains ne rentre pas dans l'eau.

Or si cette production de chaleur est limitée aux premières dizaines de microns de la couche océanique il n'en reste pas moins qu'elle est transportée rapidement par conduction et convection au reste de la couche.

La variation dont il est parlé ici concerne le gradient entre la peau et un point à 5 cm de profondeur.

On ne parle pas de température absolue mais de gradient.

Si on applique 1W/m2 d'ES la température de la peau et de la profondeur -5cm augmentent en même temps mais d'avantage près de la peau.

C'est simplement cet effet qui est mis en évidence par l'expérience.

[sirius]

Il réchauffe pas mal la troposphère, non ?

Bon, cette fois, c'est plus une question de pénétration dans l'océan mais dans l'atmosphère!

TA question devient elle ; 'quel est le forçage à la surface pour un forçage à la tropopause (et stratosphère rééquilibrée) de 1 W/m2?

Ce n'est évidemment plus la même question

[charles.muller]

Bon, cette fois, c'est plus une question de pénétration dans l'océan mais dans l'atmosphère!

TA question devient elle ; 'quel est le forçage à la surface pour un forçage à la tropopause (et stratosphère rééquilibrée) de 1 W/m2?

Ce n'est évidemment plus la même question

Ma question de départ, c'est assez clairement : un forçage de 1 W/m2 solaire ou GES, tel qu'on le mesure aujourd'hui dans le bilan radiatif (TOA), est-ce que cela a le même effet "en-dessous", et donc la même sensibilité climatique (tous effets confondus et retour à l'équilibre) ? Et notamment le même effet sur les océans, puisque l'on avait commencé à discuter de ce point précis sans approfondir ?

[sirius]

Ma question de départ, c'est assez clairement : un forçage de 1 W/m2 solaire ou GES, tel qu'on le mesure aujourd'hui dans le bilan radiatif (TOA), est-ce que cela a le même effet "en-dessous", et donc la même sensibilité climatique (tous effets confondus et retour à l'équilibre) ? Et notamment le même effet sur les océans, puisque l'on avait commencé à discuter de ce point précis sans approfondir ?

D'abord ta réponse à mon post précédent comme à celui de Meteor, stp.

On ne peut pas discuter si on mélange tout.

[david3]

Bien recopié collé, mais pas rigoureux : la sensibilité climatique se mesure en degrés. Pas en degré par quelque chose, W/m2 ou autre chose.

Le GIEC définit la sensibilité climatique en degré pour un doublement du taux de CO2.

L'équation aux dimensions en est : °C* [CO2] /[CO2], c'est à dire °C.

C'est Gavin Schmidt qui n'est pas rigoureux dans sa définition (mais, c'est normal, c'est un climatologue /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> ). [Modéré

: (Si j'appliquais ce que d'aucun(s) demand(ent) sur ce forum, tu devrais te couvrir la tête de cendres et demander pardon pieds nus, en chemise et la corde au cou... /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> )

Relis la définition de RealClimate Pierre-Ernest. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">" La sensibilité climatique est une mesure de la variation de température d'équilibre globale de surface atmosphérique pour un forcage donné. Son unité est généralement des °C change par W/m2 de forçage."

http://www.realclimate.org/index.php/archi...sensitivity/fr/

Tu as un égo vraiment impressionant : remettre en cause (sans aucun fondements!) une définition donnée par l'un des spécialistes mondiaux de la question (et déclarer qu'il n'est pas rigoureux !), il faut le voir pour le croire...

"On peut considérer le climat comme un amplificateur opérationnel : le signal d’entrée est un déséquilibre du bilan radiatif de la Terre, on l’appelle forçage (ou contrainte), le signal de sortie est une variation de température. Sous l’influence de cette variation de température, certaines propriétés du climat sont modifiées qui, à leur tour, modifient le bilan radiatif ; ce sont les rétroactions "

[charles.muller]

ce que je pense qu'il comprend c'est qu'il croit que la chaleur due aux IR lointains ne rentre pas dans l'eau.

Or si cette production de chaleur est limitée aux premières dizaines de microns de la couche océanique il n'en reste pas moins qu'elle est transportée rapidement par conduction et convection au reste de la couche.

La variation dont il est parlé ici concerne le gradient entre la peau et un point à 5 cm de profondeur.

On ne parle pas de température absolue mais de gradient.

Si on applique 1W/m2 d'ES la température de la peau et de la profondeur -5cm augmentent en même temps mais d'avantage près de la peau.

C'est simplement cet effet qui est mis en évidence par l'expérience.

J'ai dû mal m'exprimer en effet. On parle de l'effet de peau, c'est-à-dire de l'amplification du réchauffement océanique par le gradient de la peau (pas la valeur absolue). Ce gradient se modifie de 0,002°C/Wm2. Donc, je m'interroge sur l'importance de l'effet d'amplification dû au réchauffement anthropique. En revanche, les 3W/m2 de forçage anthropique ne peuvent pas comme je l'écrivais avoir provoqué directement 0,006°C/W/m2 de baisse du gradient, puisqu'à mon avis, une bonne partie de ces 3W/m2 réchauffe la troposphère. Enfin, la mesure des SST n'est pas celle de la peau (sauf erreur), avant les satellites en tout cas (depuis je n'ai pas encore analysé les liens de sirius et wetterfosch). J'imagine que le réchauffement de la couche superficielle (en valeur absolue cette fois) ne se transmet pas intégralement aux couches inférieures par conduction-convection, mais repart aussi bien au-dessus en chaleur sensible + latente.

[charles.muller]

Je me demande si je ne commence pas à comprendre ce qui te chiffonne.

C'est le gradient de température dans la peau qui est modifié. Le flux turbulent est proportionnel à ce gradient. Il en résulte donc qu'il augmente et qu'il transporte donc plus vite la chaleur (tes X +1 W/m2) vers l'intérieur de la couche limite océanique.

Ce quue veux dire cette mesure c'est que la vitesse à laquelle la chaleur est transféree augmente . Ca ne dit rien sur la quantité de chaleur transférée , ni sur le réchauffement de la couche limite icéanique.

Est ce que c'est ça qui te posait pb?

Désolé, je n'avais pas vu cette réponse. J'ai répondu en partie à Meteor sur ce point. Ce qui me pose pb, ie la manière dont j'ai posé le pb au départ, c'est de comprendre de manière théorique ce qui se passe pour l'océan quand j'ai un forçage 1W/m2 solaire et GES (forçage TOA, tel qu'on mesure les forçages aujourd'hui dans le bilan radiatif IPCC).

Mon intuition naïve qui ne demande qu'à être contredite est que ces effets sont assez différents parce que le rayonnement concerné est différent et donc :

- ne se comporte pas de la même manière dans la troposphère avant d'atteindre la surface ;

- ne réchauffe pas les mêmes couches de l'océan pour la partie qui les atteint ;

- n'a pas le même effet sur les SST (parce que réchauffer quelques micromètres en contact avec l'atmosphère et réchauffer 80-160 mètres de couche supérieure, cela ne me semble pas la même chose).

[sirius]

Le point de nos camarades est le suivant : le rayonnement IR des GES ne concerne que la couche superficielle des océans (le premier millimètre) alors que le rayonnement solaire pénètre les 50 à 200 premiers mètres de cet océan selon la latitude. Un lien très utile de Fred pour présenter le problème du bilan thermique des océans :

http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oceano/fiches/fiche5C.htm

La conséqence est que les GES ont moins d'effets que le soleil sur la chaleur accumulée par l'océan dans ses couches supérieures. L'IR lié au GES n'est pas sans effet pour autant, comme l'a rappelé wetterfrosch, car le réchauffement de la fine pellicule supérieure (la peau, skin effect) tend à favoriser l'accumulation de chaleur en dessous. Un lien utile vers Real Climate pour comprendre l'effet de peau / skin effect (en anglais, s'il y a l'équivalent français merci de le signaler pour nos lecteurs qui préfèrent cette langue):

http://www.realclimate.org/index.php/archi...heat-the-ocean/

Ce n'est pas la même chose que la question ci desssous.

La question que j'aimerais défricher avec vous est : 1W/m2 de forçage solaire et 1W/m2 de forçage GES sur une période X ont-ils le même effet pour l'océan (et les différents échanges océan-atmosphère) ? Lors du bilan à l'équilibre, où passent les différents flux (IR sortant, chaleur sensible, chaleur latente, transport d'eau chaude) et ces flux sont-ils surtout comparables pour les différents forçages ? Comment le budget de surface est-il affecté et comment ces variations de surface se traduisent-elles en température (telle qu'on les mesure en métrique du réchauffement comme de la sensibilité climatique) ? Quel rapport entre ce budget radiatif de surface et le budget radiatif TOA ?

Ces questions étant assez complexes, les avis éclairés de nos amis spécialistes sont les bienvenus.

Un forçage GES, c'est une diminution du flux IR sortant. C'est donc un gain d'énergie pour l'ensemble.

Comment ce gain se produit il?

Pour un pur forçage parce que la transparence de l'atmosphère diminue. Si on parle du CO2, l'atmosphère est globalement opaque; ce qui veut dire que les photons sortant proviennent non pas de la surface mais de qq part dans l'atmopshère. Si la transparence diminue encore, le niveau d'émission est plus élevé, sa température plus froide et il y a 1 W/m2 de moins qui sort.

Qu'est ce qui se passe à la surface?

L'atmosphère est plus opaque, donc le niveau d'émission qui correspond à l'énergie reçue à la surface est plus proche de la surface, donc plus chaud et la surface reçoit 1 W/m2 de plus. Sans rétroaction, le bilan radiatif de l'atmosphère est inchangé: ce qu'elle ne perd pas vers le haut, elle le perd vers le bas. Ce n'est quand même qu'une approximation mais savoir très précisément si c'est 0,9 ou 1 W/m2 n'a pas beaucoup d'importance.

Pour la suite, on en revient à la question de le réponse océanique à laquelle, j'ai répondu.

[charles.muller]

Qu'est ce qui se passe à la surface?

L'atmosphère est plus opaque, donc le niveau d'émission qui correspond à l'énergie reçue à la surface est plus proche de la surface, donc plus chaud et la surface reçoit 1 W/m2 de plus. Sans rétroaction, le bilan radiatif de l'atmosphère est inchangé: ce qu'elle ne perd pas vers le haut, elle le perd vers le bas. Ce n'est quand même qu'une approximation mais savoir très précisément si c'est 0,9 ou 1 W/m2 n'a pas beaucoup d'importance.

J'ai un peu de mal à te suivre, je l'avoue. Je ne saisis pas pourquoi le W/m2 supplémentaire ne concerne qu'exclusivement la surface, et non les différentes couches de la troposphère. En fait, j'ai l'impression que le point qui m'échappe, c'est quand tu dis que pour le CO2, l'atmosphère est globalement opaque. Tu peux préciser ?

Pour la suite, on en revient à la question de le réponse océanique à laquelle, j'ai répondu.

Oui, j'ai lu, mais ce que je comprends mal ici, c'est pourquoi le réchauffement très superficiel des premiers micromètres sur la zone de contact ne repart pas plus vite en chaleur vers l'atmosphère que le réchauffement plus profond. J'ai l'impression que l'on considère que l'intégralité du chauffage de la peau se transmet à la couche supérieure, mais j'ai du mal à me le représenter, parce que je dirais "naïvement" l'inverse (à savoir que cela s'évapore surtout).