Océan, soleil et effet de serre

[Invité]

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.

C'est l'ensemble de la couche qui participe aux échanges avec l'atmosphère thermiquement parlant.

Même si les phénomènes d'échanges de matières et d'énergie se produisent à l'interface.

Ce qui se passe c'est que l'IR lointain modifie le gradient.

Son absorption n'est pas uniforme dans la couche.

Cependant je le répète l'échange par conduction et par convection se fait avec les couches sous la peau.

La température dans ce cas de figure c'est en fait une question d'agitation moléculaire.

Plus la température est élevée et plus les molécules acquièrent de l'énergie cinétique.

Ces molécules tendent à communiquer leur mouvement aux voisines c'est la conduction.

Lorsque des mouvements macroscopiques de matière ont lieu pour échanger de la chaleur c'est la convection.

Donc quel que soit l'IR lointain en question il provoque ce phénomène d'augmentation de la température et de variation du gradient.

Je dis variation parce qu'en fait il tend à augmenter la température de la peau (partie inf).

Lorsque l'eau se refroidit le gradient diminue (pdt la nuit par exemple).

Quand l'eau se réchauffe le gradient augmente. et favorise au contraire la transmission.

Lorsque tu parles de 0.006°C pour 3W/m2 et pour 5 cm de couche cela correspond à une variation de flux de 0.07W/m2.

Ceci veut dire que dans les phases de réchauffement et de refroidissement continuelles que connaissent les océans les flux de réchauffement sont augmentés de 0.07W/m2 et de refroidissement diminués d'autant.

Mais attention cela ne veut pas dire que si j'augmente le flux IR de 3 W/m2 je n'ai qu'un flux efficace de 0.07W/m2 qui réchauffe l'océan.

enfin c'est comme cela que je comprends les choses. /emoticons/sleep@2x.png 2x" width="20" height="20">

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).

en ce sens la surface de l'océan n'échappe pas à la règle de toutes les surfaces y compris la terre ferme.

Mais contrairement à la terre ferme qui échange bien moins d'énergie avec les couches inférieures l'océan en échange beaucoup du fait des caractéristiques de l'eau.

La couche superficielle n'est pas tout à fait à la température correspondant au flux reçu mais à une température inférieure, tant qu'on n'est pas à l'équilibre.

Elle ne rayonne donc pas toute sa chaleur et ne se vaporise que suivant Clapeyron.

[sirius]

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 ?

La proportion de photons quitraverse l'atmosphère de la base au sommet dans les bandes d'absorption forte du CO2 est quasi nulle. Par contre entre , disons , 5 km d'altitude et le sommet ça l'est beaucoup moins et ainsi de suite.

Dans les bandes d'absorption faible ou pour les isotopes, c'est autre chose.

Pour le reste, Meteor t'a répondu correctement.

Il faut en revenir aux principes de base de la physique: qu'est ce que la chaleur, qu'est qui caractérise un fluide?

[charles.muller]

Je vais vous relire posément et digérer cela, merci de vos réponses (meteor et sirius). Vous est-il néanmoins possible de répondre directement et simplement à la question initiale, avant d'en revenir en détail à ces questions de transfert de chaleur ?

Je repose cette question initiale de manière un peu plus précise : soit un forçage TOA 1 W/m2 de rayonnement solaire d'une part, de GES d'autre part, sur une même période t, dois-je m'attendre au même effet sur le contenu de chaleur de la couche supérieure des océans (chaleur intégrée de la peau à 160 mètres, maximum de pénétration du rayonnement solaire) ? Je demande simplement que l'on me réponde "oui, à peu près" ou "non, pas spécialement", en se limitant à la couche océanique considérée et à la chaleur.

Je sais bien qu'une réponse sans le raisonnement qui va avec ne vaut rien et c'est pourquoi je souhaite approfondir le comportement des flux de chaleur dans les deux fluides. Néanmoins, si je demande à un physicien : deux solides de même masse volumique lachés à la même altitude dans la même colonne d'air arriveront-ils ensemble au sol, il va me répondre "oui" ou "non", puis m'expliquer pourquoi. Or, depuis le début de la discussion, je ne comprends toujours pas si la réponse à ma question est oui ou non.

[sirius]

Je vais vous relire posément et digérer cela, merci de vos réponses (meteor et sirius). Vous est-il néanmoins possible de répondre directement et simplement à la question initiale, avant d'en revenir en détail à ces questions de transfert de chaleur ?

Je repose cette question initiale de manière un peu plus précise : soit un forçage TOA 1 W/m2 de rayonnement solaire d'une part, de GES d'autre part, sur une même période t, dois-je m'attendre au même effet sur le contenu de chaleur de la couche supérieure des océans (chaleur intégrée de la peau à 160 mètres, maximum de pénétration du rayonnement solaire) ? Je demande simplement que l'on me réponde "oui, à peu près" ou "non, pas spécialement", en se limitant à la couche océanique considérée et à la chaleur.

Je sais bien qu'une réponse sans le raisonnement qui va avec ne vaut rien et c'est pourquoi je souhaite approfondir le comportement des flux de chaleur dans les deux fluides. Néanmoins, si je demande à un physicien : deux solides de même masse volumique lachés à la même altitude dans la même colonne d'air arriveront-ils ensemble au sol, il va me répondre "oui" ou "non", puis m'expliquer pourquoi. Or, depuis le début de la discussion, je ne comprends toujours pas si la réponse à ma question est oui ou non.

Il me semble pourtant qu'on n'arrête pas de le dire et même de le crier.

La réponse est oui avec qq bémols, cad oui à peu prés.

[sirius]

Il me semble pourtant qu'on n'arrête pas de le dire et même de le crier.

La réponse est oui avec qq bémols, cad oui à peu prés.

De peur d'un malentendu:

on parle de l'énergie disponible , cad de l'énergie solaire absorbée en moyenne à comparer à 1 W/m2 IR

cad 1*4/0,7 soit sensiblement 5,7 W/m2 de constante solaire.

Par ailleurs on parle de 1W/m2 à la tropopause, il faut donc tenir compte des 8% d'UV absorbés dans la strato, donc le changement est sensiblement de 6,2 W/m2 pour la constante solaire

Ensuite, il est clair que dans le strato, ce n'et pas équivalent car le changement de constante solaire signifie un rechauffement de la strato alors que l'augmentation di CO2 (mais c'est beaucoup plus spécifique que la notion générale de forcage IR) , ce tte augmentation du CO2 conduisant à ce 1 W/m2 conduit à un refroidissement de la strato.

Donc pour la strato, c'est pas pareil . Le conteste de la discussion était au niveau océanique et global. Globalement, l'apport d'"énergie donne le même résultat avec le bémol de la strato .

Que la strato puisse avoi une influence sur la tropo , ce n'est pas douteux mais c'est un effet de second ordre par raport au changement d'énergie.

Ah oui! tu vas te dire et la dépendance en latitude. Eh bien, les fluides se chargent d'égaliser l'essentiel des différences. En qq semaines pour environ la moitié par l'atmosphère. En qq années sans doute par les courants superficiels de l'océan pour la plus grande partie du reste

[charles.muller]

Ah oui! tu vas te dire et la dépendance en latitude. Eh bien, les fluides se chargent d'égaliser l'essentiel des différences. En qq semaines pour environ la moitié par l'atmosphère. En qq années sans doute par les courants superficiels de l'océan pour la plus grande partie du reste

Oui je me le disais en effet depuis un certain temps, mais je ne voulais pas y venir avant d'avoir compris le reste. Que les fluides égalisent, c'est une chose. Mais si les forçages varient régionalement et que le forçage solaire est plus marqué là où il y a plus d'océans ou au contraire plus de terres, c'en est une autre, non ? Je n'ai pas réfléchi en détail à la question, je la pose simplement.

[Invité]

Je repose cette question initiale de manière un peu plus précise : soit un forçage TOA 1 W/m2 de rayonnement solaire d'une part, de GES d'autre part, sur une même période t, dois-je m'attendre au même effet sur le contenu de chaleur de la couche supérieure des océans (chaleur intégrée de la peau à 160 mètres, maximum de pénétration du rayonnement solaire) ? Je demande simplement que l'on me réponde "oui, à peu près" ou "non, pas spécialement", en se limitant à la couche océanique considérée et à la chaleur.

le rayonnement visible +IR lointain est absorbé par la couche d'eau en question (bon à -160 m il n'y a plus grand chose il fait presque noir) dans son ensemble.

Le visible est absorbé plus profond et l'IR au raz de la couche mais les phénomènes de conduction et de convection de l'eau sont tels que la chaleur est transférée plus bas.

Peut-être pas dans son intégralité mais à mon sens le delta est faible.

Ce n'est pas parce que une couche est ultra-mince qu'elle transmet mal la chaleur à la couche adjacente.

Pour le reste, la différence entre solaire et IR terrestre je ne peux qu'être d'accord avec sirius.

La seule chose que je me demande c'est si le delta UV est aussi efficace pour réchauffer la strato.

J'ai comme l'impression, si je me souviens de ce que m'a dit sirius un jour, qu'une partie de la chaleur (la moitié?) d'absorption de l'UV par l'ozone est réémise directement dans l'espace par le CO2 présent dans la strato et peut-être même aussi l'ozone.

Enfin il me rectifiera sans pb.

[charles.muller]

De peur d'un malentendu:

on parle de l'énergie disponible , cad de l'énergie solaire absorbée en moyenne à comparer à 1 W/m2 IR

cad 1*4/0,7 soit sensiblement 5,7 W/m2 de constante solaire.

(...)

Je m'apprêtais à laisser tomber l'histoire du W/m2 dans la troposphère, car cela fait deux discussions en une et c'est déjà assez complexe comme cela. Mais puisque tu reviens dessus, , si l'on veut vraiment comparer les forçages, il faut en effet inclure côté solaire le réchauffement UV-ozone de la strato et les échanges strato-topo (cf. White 2006 plus haut).

Je reviens sur mon océan chauffé tantôt sur quelques micromètres par l'IR, tantôt sur 80-160 mètres par le solaire. En cherchant sur le net, j'ai été heureux de constater que ma suggestion sur la vaporisation n'était pas un pur fruit de mon ignorance en physique, puis que l'océanographe de la NASA aujourd'hui en retraite Robert E. Stevenson remarque dans une tribune sur cette question :

"The infrared radiation penetrates but a few millimeters into the ocean. This means that the greenhouse radiation from the atmosphere affects only the top few millimeters of the ocean. Water just a few centimeters deep receives none of the direct effect of the infrared thermal energy from the atmosphere! Further, it is in those top few millimeters in which evaporation takes places. So whatever infrared energy may reach the ocean as a result of the greenhouse effect is soon dissipated."

http://www.21stcenturysciencetech.com/articles/ocean.html

Meteor me répond en substance, si j'ai bien compris :

- le changement de phase se passe à la surface, mais il concerne en fait toute la couche supérieure qui a été préalablement mélangée ;

- la vaporisation suit la loi de Clausius-Clapeyron.

Or, je ne comprends pas le premier point : on explique que l'effet de peau diminue la conductivité de la couche la plus superficielle, donc il me semble précisément qu'elle diminue le mélange avec les couches inférieures et que la couche superficielle surchauffée (par le solaire + l'IR) est celle qui vaporisera le plus (celle dont la chaleur latente ainsi dégagée proviendra proportionnellement plus de l'IR que du solaire, de sorte que la chaleur résiduelle océanique proviendra plus du solaire que de l'IR).

Et je ne comprends pas non plus le second point : en quoi la relation de Clausius-Clapeyron empêche-t-elle que le changement de phase se passe de toute façon à l'interface, sur cette fameuse couche limite chauffée par l'IR ?

Mais je finirai bien par comprendre, un peu de patience

[Pierre-Ernest]

Relis la définition de RealClimate Pierre-Ernest.

" 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 "

Si tu restes aussi rigide, il va te falloir choisir entre Gavin et le GIEC : dur dur ! /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> Cela dit, très bien les images. Très pédago. Et félicitations aussi pour ta production : tu viens de passer les 14 messages/jour sur IC, je pense que c'est vraiment un record.

J'espère que ce n'est pas au détriment de tes activités éducatives, car sinon, aie ! l'addition pour les pauvres contribuables que nous sommes !

[Invité]

Or, je ne comprends pas le premier point : on explique que l'effet de peau diminue la conductivité de la couche la plus superficielle, donc il me semble précisément qu'elle diminue le mélange avec les couches inférieures et que la couche superficielle surchauffée (par le solaire + l'IR) est celle qui vaporisera le plus (celle dont la chaleur latente ainsi dégagée proviendra proportionnellement plus de l'IR que du solaire, de sorte que la chaleur résiduelle océanique proviendra plus du solaire que de l'IR).

Et je ne comprends pas non plus le second point : en quoi la relation de Clausius-Clapeyron empêche-t-elle que le changement de phase se passe de toute façon à l'interface, sur cette fameuse couche limite chauffée par l'IR ?

Mais je finirai bien par comprendre, un peu de patience

Je n'ai pas dit que les phénomènes de vaporisation avaient lieu ailleurs qu'à linterface.

J'ai dit que thermiquement c'est bien l'ensemble de la couche qui participe à la fourniture d'énergie nécessaire à l'évaporation.

[Pierre-Ernest]

Meteor me répond en substance, si j'ai bien compris :

- le changement de phase se passe à la surface, mais il concerne en fait toute la couche supérieure qui a été préalablement mélangée ;

- la vaporisation suit la loi de Clausius-Clapeyron.

Or, je ne comprends pas le premier point : on explique que l'effet de peau diminue la conductivité de la couche la plus superficielle, donc il me semble précisément qu'elle diminue le mélange avec les couches inférieures et que la couche superficielle surchauffée (par le solaire + l'IR) est celle qui vaporisera le plus (celle dont la chaleur latente ainsi dégagée proviendra proportionnellement plus de l'IR que du solaire, de sorte que la chaleur résiduelle océanique proviendra plus du solaire que de l'IR).

Et je ne comprends pas non plus le second point : en quoi la relation de Clausius-Clapeyron empêche-t-elle que le changement de phase se passe de toute façon à l'interface, sur cette fameuse couche limite chauffée par l'IR ?

Mais je finirai bien par comprendre, un peu de patience

Je crois qu'il ne faut pas trop focaliser sur cet effet de "peau". En effet, si l'interface liquide / vapeur est lui, bien réel y compris à l'échelle moléculaire, l'interface peau / liquide est lui beaucoup plus flou. Qu'il y ait, au voisinage de la surface une zone de variation très rapide de température (sur une très petite distance) est concevable. Par contre, il n'y a aucune raison qu'il y ait une quelconque discontinuité, et donc une interface. Les molécules d'eau traversent sans aucun doute librement cette limite, et la "peau" ne possède, (comme l'anneau de Moebius), qu'une seule face. (La comparaison n'est pas du tout rigoureuse, mais amusante).

[charles.muller]

Je n'ai pas dit que les phénomènes de vaporisation avaient lieu ailleurs qu'à linterface.

J'ai dit que thermiquement c'est bien l'ensemble de la couche qui participe à la fourniture d'énergie nécessaire à l'évaporation.

Si la vaporisation a lieu à l'interface et que cette interface reçoit son énergie de l'IR contrairement aux couches plus profondes, la conclusion de Stevenson selon laquelle l'énergie IR sert en bonne partie à l'évaporation ne paraît pas aberrante en soi. Si ?

En fait, je me représente mal le facteur temps dans ces phénomènes de vaporisation d'une part, de diffusion moléculaire ou turbulente d'autre part.

[charles.muller]

Je crois qu'il ne faut pas trop focaliser sur cet effet de "peau". En effet, si l'interface liquide / vapeur est lui, bien réel y compris à l'échelle moléculaire, l'interface peau / liquide est lui beaucoup plus flou. Qu'il y ait, au voisinage de la surface une zone de variation très rapide de température (sur une très petite distance) est concevable. Par contre, il n'y a aucune raison qu'il y ait une quelconque discontinuité, et donc une interface. Les molécules d'eau traversent sans aucun doute librement cette limite, et la "peau" ne possède, (comme l'anneau de Moebius), qu'une seule face. (La comparaison n'est pas du tout rigoureuse, mais amusante).

Oui, je veux bien le concevoir. J'ai l'impression que la diminution du gradient des premiers millimètres ou centimètres a un effet négligeable si on la rapporte spécifiquement au forçage anthropique, même en incluant quelques W/m2 en plus de rétroaction VE. Mais peut-être me trompé-je et les quelques millièmes de °C ont-ils une influence déterminante sur le contenu de chaleur.

Au fait, je signale cet autre document de Copin-Montégut sur les propriétés physiques de l'eau de mer. J'ai commencé... puis j'ai renoncé Mais il doit y avoir tous les outils nécessaires pour quantifier une réponse à mes questions dans une situation idéale :

http://www.obs-vlfr.fr/Enseignement/enseig.../Prophy_imp.pdf

[david3]

Relis la définition de RealClimate Pierre-Ernest :

" 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."

Si tu restes aussi rigide, il va te falloir choisir entre Gavin et le GIEC : dur dur !

Pour information les chercheurs américains participent aux rapports du GIEC. Si tu as une définition personnelle de la sensibilité climatique à leur indiquer, n'hésite surtout pas.

Cela dit, très bien les images. Très pédago.

Ce n'est pas moi qu'il faut remercier pour cette illustration mais Futura Science.

[Pierre-Ernest]

Relis la définition de RealClimate Pierre-Ernest :

Si tu as une définition personnelle de la sensibilité climatique à leur indiquer, n'hésite surtout pas.

Je t'encourage à lire celle du GIEC. (Ce que tu n'as apparemment pas fait).

[sirius]

Ce n'est pas parce que une couche est ultra-mince qu'elle transmet mal la chaleur à la couche adjacente.

Il me semble que CM a besopin de relire ses cours de DEUG 1ere année.C'est là qu'il a dû entendre parler de tension superficielle par exemple, c'est là aussi qu(il a pi faire un peu de thermo .

Qu'est ce que la chaleur? Qu'est qui différencie un liquide d'un gaz?

Pourquoi une molécule peut échapper à l'attraction de ses voisines du milieu liquide pour passer dans le milieu gazeux?

Il faut que son agitation thermique (donc son énergie cinétique) devienne supérieure à l'énergie potentielle d'attraction des aures molécules du liquide.

De toutes manières une fois chauffée par absorption du rayonnement IR (ou solaire, c'est la même chose sur le principe), la momlécule se déplace plus rapidement . Sa direction est quelconque mais elle a plus de chance de rester dans le milieu liquide que da passer dans le milieu gazeux car elle n'a pas à faire un saut de potentiel (qui correspond à la chaleur latente). Parmi tous ces mouvements, il y aune composqante vers le bas .

Si une molecule très rapide (car chaude) se déplace vers le bas, elle est remplacée par une moins rapide qui vient du bas. C'est ça qui crée le brassage turbulent. Ceci se produit dès l'échelle moléculaire.. Donc quand je sais plus qui déclare que le rayonnement IR est rapidement dissipé. C'est juste en tant que rayonnement mais ça ne veut absolument pas dire que cette dissipation a lieu au détriment de la couche océanique (ou alors il se goure, tout simplement)

Pour le reste, la différence entre solaire et IR terrestre je ne peux qu'être d'accord avec sirius.

La seule chose que je me demande c'est si le delta UV est aussi efficace pour réchauffer la strato.

J'ai comme l'impression, si je me souviens de ce que m'a dit sirius un jour, qu'une partie de la chaleur (la moitié?) d'absorption de l'UV par l'ozone est réémise directement dans l'espace par le CO2 présent dans la strato et peut-être même aussi l'ozone.

Enfin il me rectifiera sans pb. /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

La strato est en équilibre radiatif, donc l'énergie gagnée sert à la réchauffer et elle réemet mais à une température évidemment plusélevée.

[Torrent]

Il y a un hic là c'est que la Mesosphère qui est au dessus de la Strato est elle plus froide et a un gradient d'altitude négatif, comment cela se peut il si le bilan thermique de la strato est excedentaire et qu'elle renvoie une partie de sa chaleur vers l'Espace?

A moins qu'on ne consière que le Mesosphère est justement la couche superieure qui perd de la chaleur vers la Thermosphère, mais il y a un autre Hic c'est qu'au dessus de la thermosphère la T° dans l'Espace est plus elevée, du moins tant qu'on trouve encore quelques molecules.

[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/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> )

Si tu restes aussi rigide, il va te falloir choisir entre Gavin et le GIEC : dur dur !

Je t'encourage à lire celle du GIEC. (Ce que tu n'as apparemment pas fait).

RealClimate : " 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. Pour déterminer sa valeur, une expérience classique est de regarder le climat pour une concentration en CO2 atmosphérique doublée ; ce qui fait que la sensibilité est donnée quelquefois donnée en terme de réchauffement pour un doublement du du CO2(c.a.d. une augmentation de 280 ppm a 560 ppm). Le forçage pour un doublement du CO2 est d'environ 4 W/m2 ce qui implique qu'une sensibilité de 3°C pour un doublement est équivalente a une sensibilité de 0.75 °C/W/m2. L'idée fondamentale est que si on connaît la somme de tous les forçages, il est alors possible d'estimer l'amplitude du changement de température induit.

(...) "

http://www.realclimate.org/index.php/archi...ate-sensitivity

Max Planck Institute :

" L’équation du climat - Le climat (et ses variations) peut être décrit de façon simplifiée par différents facteurs qui influencent la température moyenne. On représente la variation d’un de ces facteurs par "Delta Q". Cette variation s’exprime en Watts par mètre carré (W/m2) et correspond à une augmentation (ou à une diminution) de l’apport (ou de la perte) d’énergie à la surface de la Terre. Lorsque l’intensité d’un de ces facteurs augmente, on peut donc avoir une hausse ou une baisse de la température globale, selon le facteur. Par exemple, l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre provoque une hausse de la température. On note cette variation de température "Delta T".

Pour pouvoir estimer la température future, il faut donc, d’une part estimer les variations futures des différents facteurs climatiques, et d’autre part savoir, comment la température globale réagit à une variation donnée globale de ces facteurs climatiques. On nomme ce dernier paramètre ‘sensibilité du climat’, qu’on représentera ci-après par la lettre grecque "Lambda". On exprime la sensibilité du climat en °C/(W/m2).

On peut ainsi écrire :

http://www.atmosphere.mpg.de/enid/N__sp_ci..._rique_4ts.html

Avec un forçage donné (2X CO2 par exemple), le deltaT ne dépend plus que de lambda. On peut alors parler soit de l'un (deltaT en °C), soit de l'autre (lambda en °C/(W/m^2)).

Tu es à présent convaincu Pierre-Ernest ?

" Readers need to be aware of at least two basic things. First off, an idealised 'black body' (which gives of radiation in a very uniform and predictable way as a function of temperature - encapsulated in the Stefan-Boltzmann equation) has a basic sensitivity (at Earth's radiating temperature) of about 0.27 °C/(W/m2). That is, a change in radiative forcing of about 4 W/m2 would give around 1°C warming. The second thing to know is that the Earth is not a black body! On the real planet, there are multitudes of feedbacks that affect other greenhouse components (ice alebdo, water vapour, clouds etc.) and so the true issue for climate sensitivity is what these feedbacks amount to. (...)

(...) Of course, you could take the imbalance (~0.33 +/- 0.23 W/m2 in a recent paper) into account and use the total net forcing, but that would give you something that includes 3°C for 2xCO2 in the error bars, and that wouldn't be useful, would it? (...)

/index.php?s=&showtopic=16767&view=findpost&p=346844'>http://forums.infoclimat.fr/index.php?s=&a...st&p=346844

NB - Parmi les rétro-actions (feedbacks) : /index.php?s=&showtopic=17348&view=findpost&p=353338'>la vapeur d'eau

[williams]

Il y a un hic là c'est que la Mesosphère qui est au dessus de la Strato est elle plus froide et a un gradient d'altitude négatif, comment cela se peut il si le bilan thermique de la strato est excedentaire et qu'elle renvoie une partie de sa chaleur vers l'Espace?

A moins qu'on ne consière que le Mesosphère est justement la couche superieure qui perd de la chaleur vers la Thermosphère, mais il y a un autre Hic c'est qu'au dessus de la thermosphère la T° dans l'Espace est plus elevée, du moins tant qu'on trouve encore quelques molecules.

Ceci doit venir du fait que c'est de 20 a 55km dans la statosphere et de 55 a 70km soit en tout sur les 50 km depuis tropopause où la temperature augmente avant de baisser que la temperature qui serait renvoye vers l'espace perdrait son energie vu le trajet.

Donc la stratosphere dois etre plus chaude que mesosphere pour cela. Puis l'Ionospere se rechauffe a nouveau vu l'altitude et donc par ce que le soleil a beaucoup d'effet dans cette partie de l'atmosphere. Dans cette région de l'atmosphère l'énergie du Soleil est si forte qu'elle casse les molécules et les atomes d'air, laissant les ions (atomes avec les électrons manquants) et les électrons libres à flotter. L’énergétique et la dynamique de la thermosphère sont fortement couplées à celle de l’ionosphère comme à celle des couches inférieures de l’atmosphère. L’ionosphère joue également, couplée à la magnétosphère, un rôle particulier dans les mécanismes de perte d’espèces chimiques atmosphériques vers le milieu interplanétaire, et participe à ce titre à l’évolution chimique de notre atmosphère.

Williams

[charles.muller]

Il me semble que CM a besopin de relire ses cours de DEUG 1ere année.

C'est là qu'il a dû entendre parler de tension superficielle par exemple, c'est là aussi qu(il a pi faire un peu de thermo .

Ca t'as raison /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20"> Mais les journées n'ont que 24 h et le cerveau, organe têtu, n'arrive pas à se décider à retourner vers les cartons poussiéreux de ses 20 ans.Merci pour le reste.

[charles.muller]

Il faut que son agitation thermique (donc son énergie cinétique) devienne supérieure à l'énergie potentielle d'attraction des aures molécules du liquide.

De toutes manières une fois chauffée par absorption du rayonnement IR (ou solaire, c'est la même chose sur le principe), la momlécule se déplace plus rapidement . Sa direction est quelconque mais elle a plus de chance de rester dans le milieu liquide que da passer dans le milieu gazeux car elle n'a pas à faire un saut de potentiel (qui correspond à la chaleur latente). Parmi tous ces mouvements, il y aune composqante vers le bas .

Si une molecule très rapide (car chaude) se déplace vers le bas, elle est remplacée par une moins rapide qui vient du bas. C'est ça qui crée le brassage turbulent. Ceci se produit dès l'échelle moléculaire.. Donc quand je sais plus qui déclare que le rayonnement IR est rapidement dissipé. C'est juste en tant que rayonnement mais ça ne veut absolument pas dire que cette dissipation a lieu au détriment de la couche océanique (ou alors il se goure, tout simplement)

Sinon, en attendant les cartons, la question que je me pose (ou ce que Stevenson suggère) est simplement : dans quelle proportion l'agitation moléculaire induite par le rayonnement IR possède une composante vers le haut (changement de phase et chaleur latente) et vers le bas (conduction ou diffusion turbulente). Et cette proportion est-elle indentique pour un rayonnement solaire et IR, compte-tenu de leurs interactions respectives avec l'eau.

[sirius]

Il y a un hic là c'est que la Mesosphère qui est au dessus de la Strato est elle plus froide et a un gradient d'altitude négatif, comment cela se peut il si le bilan thermique de la strato est excedentaire et qu'elle renvoie une partie de sa chaleur vers l'Espace?

A moins qu'on ne consière que le Mesosphère est justement la couche superieure qui perd de la chaleur vers la Thermosphère, mais il y a un autre Hic c'est qu'au dessus de la thermosphère la T° dans l'Espace est plus elevée, du moins tant qu'on trouve encore quelques molecules.

Si la strato est en équilibre radiatif, elle n'est donc pas en équilibre thermique excédentaire, par définition.

[sirius]

Ceci doit venir du fait que c'est de 20 a 55km dans la statosphere et de 55 a 70km soit en tout sur les 50 km depuis tropopause où la temperature augmente avant de baisser que la temperature qui serait renvoye vers l'espace perdrait son energie vu le trajet.

Une température ne peut évidemment pas être envoyée où que ce soit. Tu parles de chaleur, de rayonnement électro magnétique, je suppose. Je ne comprends quand même pas bien ce que tu veux dire.

D

onc la stratosphere dois etre plus chaude que mesosphere pour cela. Puis l'Ionospere se rechauffe a nouveau vu l'altitude et donc par ce que le soleil a beaucoup d'effet dans cette partie de l'atmosphere. Dans cette région de l'atmosphère l'énergie du Soleil est si forte qu'elle casse les molécules et les atomes d'air, laissant les ions (atomes avec les électrons manquants) et les électrons libres à flotter. L’énergétique et la dynamique de la thermosphère sont fortement couplées à celle de l’ionosphère comme à celle des couches inférieures de l’atmosphère. L’ionosphère joue également, couplée à la magnétosphère, un rôle particulier dans les mécanismes de perte d’espèces chimiques atmosphériques vers le milieu interplanétaire, et participe à ce titre à l’évolution chimique de notre atmosphère.

Williams

Au delà de 40 km d'altitude environ, la loi de Boltzmann ne s'applique plus rigiureusement car les choces entre les molécules ne sont plus assez fréquents. Avec la raréfaction des molécule d'air, la déviation par rapport à la loi de Boltzmann s'accroît et la température ne peut plus être définie de la manière habituelle, cad par l'agitaion des molécules. Les nuveaux d'énergie des mùolécules sont commandés par les échanges radiatifs et non plus par les chocs. On parle alors de température de rotation.

Par ailleurs, l'ionosphère n'est pas une couche différente de la thermosphère ou de la mésosphère , c'est une autre façon de considérer les choses.

Pour plus de précision, voir

http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosc...hermosphere.htm

Je signale que Gérard mégie était Président du CNRS, fondateur de l'IPSL .

[sirius]

Sinon, en attendant les cartons, la question que je me pose (ou ce que Stevenson suggère) est simplement : dans quelle proportion l'agitation moléculaire induite par le rayonnement IR possède une composante vers le haut (changement de phase et chaleur latente) et vers le bas (conduction ou diffusion turbulente). Et cette proportion est-elle indentique pour un rayonnement solaire et IR, compte-tenu de leurs interactions respectives avec l'eau.

Tiens t'as même droit à un morceau de mon cours de thermo en DEUG B2 (ça s'appelait comme ça)

6 Evaporation:

Si un récipient contenant de l'eau liquide est en contact avec l'air, l'eau s'évapore plus ou moins rapidement suivant les conditions de l'air et la température de l'eau. La cinétique des gaz (en fait des fluides) en permet l'explication qualitative.

Dans le liquide, les molécules sont en mouvement au hasard sous l'effet de l'agitation thermique, les vitesses ne sont pas uniformes et présentent une distribution (Maxwellienne) telles que certaines ont une vitesse suffisamment élevée pour qu'à la surface, elles puissent échapper aux forces de cohésion du liquide (celles là même qui créent la tension de surface) et deviennent gazeuses.

Cette agitation thermique augmente avec la température, l'évaporation augmente donc avec la température du liquide.

Les molécules qui passent à l'état gazeux sont les plus énergétiques, en conséquence l'agitation thermique moyenne du liquide diminue, cad sa température diminue (d'où la régulation de température par la sueur).

Si l'air au dessus du récipient est stable, le nombre de molécules de vapeur d'eau qui y sont présentes augmente et la probabilité que, par choc entre elles, elles soient réfléchies vers le liquide augmente également. L'évaporation augmente donc si l'air est remplacé cad s'il est agité par le vent par ex.

Les mêmes explications sont valables dans le cas d'un même corps présent sous ses phases liquides et gaz.

Pression de vapeur saturante

Considérons un récipient fermé contenant air et eau liquide (une cocotte-minute). Ici l'air n'est pas remplacé et le nombre de molécules présentes dans l'air augmente jusqu'à équilibre: la saturation de l'air. Le niveau de saturation augmente aussi avec la température.

Si on considère un liquide placé dans un récipient dans lequel on avait préalablement fait le vide, il s'évapore aussi jusqu'à ce que le nombre de molécules s'échappant du liquide équilibre le nombre de celles qui y sont renvoyées. La pression de gaz est alors appelée pression de vapeur à saturation ou tension de vapeur saturante (ps ). C'est donc la pression du gaz lorsque les phases liquide et gaz sont en équilibre.

Pour un mélange de gaz comme l'air, la pression est la somme des pressions partielles, l'évaporation cesse donc lorsque la pression partielle de vapeur d'eau (pv ) égale la tension de vapeur saturante (ps ).

pv = ps

Humidité

On appelle humidité relative

RH = pv/ps * 100

l'humidité absolue est la quantité d'eau effectivement contenue dans le volume unitaire.

Si l'air saturé d'humidité est refroidi, une partie doit condenser (ex: brouillards, nuages, etc.)

Ebullition

Considérons une bulle de gaz se formant à l'intérieur du liquide: sa pression est égale à ps ; si elle est inférieure à celle exercée par le liquide, elle s'effondre sur elle même sinon elle atteint la surface. Au voisinage de la surface la pression exercée par le liquide est égale à la pression atmosphérique; l'ébullition a donc lieu lorsque ps = pa . ( pour l'eau ps = 760 mm de mercure ou 1013 hPa pour  =100°C )

Noter que donc l'eau bout à une température inférieure à 100°Cen altitude.

[sirius]

Bon, puisqu'on a progressé, on peut compliquer les choses.

Avez vous remarqué que la température de la peau était , en fait, inférieure , à la température de l'eau qq mm en dessous? Ce n'est pas une obligation: on peut inverser la chose mais c'est ce qui se passe normalement.

Considérons donc la peau , cad qq microns d'épaisseur. C'est énorme par rapport à l'échelle moléculaire mais c'est pas très grand évidemment.

Faites le bilan radiatif de cette couche:

elle récoit FIR down qui provient de l'atmosphère et dépend énormément de la quantité de vapeur d'eau et des nuages. En atmosphère claire, la température radiative équivalent est de l'ordre de 260 K à nos latitudes FIR down est de l'ordre (justement) de 260 W/m2

La température de l'eau de mer est disons de 18°C , le flux émis est donc (sigma T^4) soit, voisin de 406 W/m2

Le bilan est donc : gagnés 260, perdus 400

Perte 140

(en moyenne sur la planète, voir mes données qq pages au dessus mais ce n'est pas impôr(tant)

Donc la peau est perdante de 140 W/m2 . Le flux solaire est très faiblement absorbé sur une si petite épaisseur. C'estélangent. négligeable. Il ne reste donc que des flux turbulents pour ramener de la chaleur dans la peau. Cette chaleur est puisée juste en dessous .

Maintenant, supposez qu'un nuage bas passe au dessus de la surface, la température radiative est alors celle de la base du nuage, disons par exemple 10°C

et FIR down = 363 W/m2

cette fois le bilan est nettement meilleur pour la peau: perte 40 W/m2 (au lieu de 140)

Qu'est ce qui se passe alors?

La peau étant très mince se réchaufferait très vite. Ce n'est pas le cas. Pourquoi? Parce que les flux turbulents s'adaptent immédiatement (ils sont proportionneles au gradient de tempé)

Si je reprends l'explication qualitative de mon cours (post ci dessus):

avec une perte de 140 W/m2, les molécules de la peau ralentissent mais il y a constamment des molécules plus rapides (plius chaudes) qui arrivent du dessous et qui les remplacent.

Avec une perte de 40 W/m2, il y a tout simplement moins de différence de viitesse entre les molécules qui se mélangent

Suis je compréhensible?