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La vapeur d'eau : aussi un forçage anthropique ?


charles.muller
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En lisant un récent numéro de Science consacré aux ressource globales en eau, je me suis posé une question : dans le bilan radiatif 1750-2000 qui sert actuellement de base aux calculs du GIEC, devrait-on inclure la vapeur d'eau comme un forçage anthropique (et non exclusivement comme une éventuelle rétro-action) ?

Je m'explique. Les papiers de Science donnaient des chiffres assez impressionnants. L'évapotranspiration des cultures (7600 km3/an) et des pâturages (14400 km3/an) représente par exemple à elle seule le tiers de l'évapotranspiration terrestre totale. De 1900 à 2000, les prélèvements d'eau pour l'agriculture sont passés de 500 à 2600 km3/an, et de 75 à 380 km/3 pour l'usage domestique. L'évolution serait encore plus drastique si l'on évaluait la production/consommation d'eau en 1750.

Pour importants qu'ils soient, ces chiffres sont bien sûr faibles dans le cycle global de l'eau, qui se joue essentiellement sur la surface océanique. Et il faut avoir en tête que la durée de vie atmosphérique d'un volume donné de vapeur d'eau est faible par rapport aux autres GES (quelques heures). Néanmoins, mon raisonnement est que cette évolution de l'usage de l'eau n'a pu qu'augmenter de manière quasi-permanente son évaporation au-dessus des surfaces terrestres, et donc augmenter en proportion le flux de chaleur latente (par transfert de l'eau du sous-sol vers la surface, qui ne modifie pas la quantité globale d'eau, mais sa répartition, et en l'occurrence son exposition au rayonnement et à la chaleur en surface).

Cette spéculation est-elle fondée selon vous ?

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Néanmoins, mon raisonnement est que cette évolution de l'usage de l'eau n'a pu qu'augmenter de manière quasi-permanente son évaporation au-dessus des surfaces terrestres, et donc augmenter en proportion le flux de chaleur latente (par transfert de l'eau du sous-sol vers la surface, qui ne modifie pas la quantité globale d'eau, mais sa répartition, et en l'occurrence son exposition au rayonnement et à la chaleur en surface).

Cette spéculation est-elle fondée selon vous ?

J'ai pas forcément bien compris ta question default_innocent.gifL'usage agricole de l'eau (2 600 km3/an) ne fait que transformer une ETP (évapotranspiration potentielle) en ET réelle. La chaleur "empruntée" lors de l'évapotranspiration n'est que restituée lors du processus de condensation. En bilan énergétique cela ne change rien...sauf si l'on fait intervenir l'énergie nécessaire à l'extraction de l'eau du sol ???

Les seules différences sont:

Un effet de serre plus important résultant d'un apport théorique de 2 600 km3 d'eau en plus dans l'atmosphère.

Une réduction éventuelle de l'albédo (par transformation d'une surface sèche en surface humide).

...

Exemple en France pour le mois de juillet 2006:

ETP probablement autour de 200 mm.

ET réelle en zone non irriguée sur de la prairie: en moyenne autour de 30 mm (entre 10 et 100 mm suivant les pluies de fin juin ou de juillet).

ET réelle en zone cultivée convenablement irriguée: 200 mm (voire plus si le coefficient cultural de la plante est supérieur à 1).

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C'est pas une spéculation, c'est une réalité.

Tant que la climatologie ne prend pas en compte toutes ces réalités, c'est qu'un jeu de nombre qui n'avancera à rien.

Je crois que ce qui est le plus anthropique, c'est l'acharnement à vouloir prendre l'humanité pour plus influente que ce qu'elle est réellement : "pauvre fourmi humaine qui prétend changer le climat !" a dit quelqu'un de célèbre..Plus scientifiquement, je ne citerai que 2 chiffres que je tire du livre "Combien pèse un nuage ?" de Jean-Pierre Chalon (ISBN 2-86883-610-0.

1)"L'évaporation est globalement 5 fois plus importante au-dessus des océans qu'au-dessus des continents".

2) La surface des mers représente 70 % de la surface totale du globe.

Conclusion : l'évaporation au-dessus des océans représente 35 lorsque l'évaporation qu-dessus des terres représente 3. On peut bien expliquer qu'il y a eu des modifications importantes dans 3, ça reste moins de 10 % du total.

L'ordre de grandeurs, chers amis, n'oubliez jamais l'ordre de grandeur...

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J'ai pas forcément bien compris ta question default_happy.png/emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

En fait... je n'ai pas forcément bien compris ta réponse. :-(

Si je te suis, le cycle évaporation / condensation sera de toute façon un bilan à somme nulle du point de vue énergétique. Mais si tel est le cas, cela change au moins la distribution verticale du transfert radiatif, et éventuellement sa traduction thermique en surface et basse troposphère, non ?

Par ailleurs et comme tu le rappelles, la vapeur d'eau supplémentaire liée aux pratiques agricoles renvoie aussi l'IR (par rapport à une même zone sans supplément de vapeur d'eau). En faisant des recherches là-dessus, je viens juste de trouver un article récent des GRL (abstract ci-dessous). Il s'agit d'une comparaison des flux de vapeur d'eau sur une zone pré-agricole et une zone agricole. Les auteurs trouvent une augmentation annuelle moyenne de 17%, correspondant à un flux de chaleur latente de 9 W/m2.

Si je me pose ces questions sur l'eau (et les modications d'usage du sol en général), c'est parce que le bilan radiatif du GIEC inclut maintenant des phénomènes assez mineurs comme l'aviation civile (0,02 W/m2 pour les contrails et les cirrus, de mémoire). Dans ce cas, je ne saisis pas bien pourquoi on n'intègre pas dans ce même bilan les modifications thermiques / énergétiques liées à l'ensemble des activités humaines en surface (en dehors de la seule approche par GES). Le passage de 600 millions (1750) à 6 milliards d'individus (2000), de la campagne à la ville, de l'artisanat à l'industrie, de l'agriculture extensive à l'agriculture intensive... ce ne doit quand même pas être neutre dans ce bilan.

GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33, L14403, doi:10.1029/2006GL026550, 2006

Changes in moisture and energy fluxes due to agricultural land use and irrigation in the Indian Monsoon Belt

Ellen M. Douglas, Dev Niyogi, S. Frolking, J. B. Yeluripati, Roger A. Pielke Sr., Nivedita Niyogi, C. J. Vörösmarty, U. C. Mohanty

Abstract - We present a conceptual synthesis of the impact that agricultural activity in India can have on land-atmosphere interactions through irrigation. We illustrate a “bottom up” approach to evaluate the effects of land use change on both physical processes and human vulnerability. We compared vapor fluxes (estimated evaporation and transpiration) from a pre-agricultural and a contemporary land cover and found that mean annual vapor fluxes have increased by 17% (340 km3) with a 7% increase (117 km3) in the wet season and a 55% increase (223 km3) in the dry season. Two thirds of this increase was attributed to irrigation, with groundwater-based irrigation contributing 14% and 35% of the vapor fluxes in the wet and dry seasons, respectively. The area averaged change in latent heat flux across India was estimated to be 9 Wm−2. The largest increases occurred where both cropland and irrigated lands were the predominant contemporary land uses.

On peut lire l'intégralité du draft (pdf) à :

http://www.nasa-ids.unh.edu/pdfs/Douglas_e...atl_Hazards.pdf

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il faudrait aller plus loin et comparer également la fixation de carbone par les cultures essentiellement par les céréales- et celle faites par la forêt. la vapeur d'eau et le gaz carbonique ne constituent pas deux variables véritablement indépendantes.

l'examen à l'échelle du continent indien à une grande valeur car on ne se contente pas d'une zone restreinte mais d'un ensemble suffisamment vaste pour qu'il représente une valeur expérimentale extensible à la Terre.

--

lc30

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Dans ce cas, je ne saisis pas bien pourquoi on n'intègre pas dans ce même bilan les modifications thermiques / énergétiques liées à l'ensemble des activités humaines en surface (en dehors de la seule approche par GES).

pages 49 et 50 /chapitre 2/AR4
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L'ET transforme une partie de l'énergie reçue en chaleur latente au lieu d'une chaleur réelle. Mais le total des 2 valeurs reste à peu près inchangé en terme d'énergie.

S'il fait 30 degrés au dessus d'un champ de blé sec (ET~=0) il va faire 26 ou 27 °c au dessus de la forêt voisine en pleine végétation. Les 3 ou 4 °C de différence représentent au minimum la chaleur latente correspondant à l'énergie empruntée par la transpiration de la végétation. Au minimum, car l'énergie perçue par la forêt devrait être supérieure à celle perçue par le champ (albédo moindre pour la forêt). Si ces 2 masses d'air se rencontrent à 10 km d'altitude elles auront (théoriquement si l'on ne tient pas compte de l'albédo et de l'effet de serre) la même température, la même humidité et la même énergie. La seule différence est que la masse d'air forestière aura abandonné plus d'eau en chemin.

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Je crois que ce qui est le plus anthropique, c'est l'acharnement à vouloir prendre l'humanité pour plus influente que ce qu'elle est réellement : "pauvre fourmi humaine qui prétend changer le climat !" a dit quelqu'un de célèbre..

Plus scientifiquement, je ne citerai que 2 chiffres que je tire du livre "Combien pèse un nuage ?" de Jean-Pierre Chalon (ISBN 2-86883-610-0.

1)"L'évaporation est globalement 5 fois plus importante au-dessus des océans qu'au-dessus des continents".

2) La surface des mers représente 70 % de la surface totale du globe.

Conclusion : l'évaporation au-dessus des océans représente 35 lorsque l'évaporation qu-dessus des terres représente 3. On peut bien expliquer qu'il y a eu des modifications importantes dans 3, ça reste moins de 10 % du total.

L'ordre de grandeurs, chers amis, n'oubliez jamais l'ordre de grandeur...

Evaporation ou évapotranspiration?ICI

Il est donné une évapotranspiration de 72 000 km3/an sur les continents.

Ce qui ferait dans ce cas la une ET totale de 828 000 + 72 000 = 900 000 km3/an.

Il est aussi donné des précipitations de 116 000 km3/an sur les continents.

Ce qui voudrait dire qu'il pleut 3,5 fois plus en mer que sur terre (à surface égale) ? default_clover.gif

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Je crois que ce qui est le plus anthropique, c'est l'acharnement à vouloir prendre l'humanité pour plus influente que ce qu'elle est réellement : "pauvre fourmi humaine qui prétend changer le climat !" a dit quelqu'un de célèbre..

Plus scientifiquement, je ne citerai que 2 chiffres que je tire du livre "Combien pèse un nuage ?" de Jean-Pierre Chalon (ISBN 2-86883-610-0.

1)"L'évaporation est globalement 5 fois plus importante au-dessus des océans qu'au-dessus des continents".

2) La surface des mers représente 70 % de la surface totale du globe.

Conclusion : l'évaporation au-dessus des océans représente 35 lorsque l'évaporation qu-dessus des terres représente 3. On peut bien expliquer qu'il y a eu des modifications importantes dans 3, ça reste moins de 10 % du total.

L'ordre de grandeurs, chers amis, n'oubliez jamais l'ordre de grandeur...

Bien sûr. Je signalais d'ailleurs que tout cela est faible dans le cycle global de l'eau. Mais toutes les modifications comptent lorsqu'il s'agit de dresser un bilan global et de déduire ensuite la sensibilité climatique (en fait thermique) de chaque facteur de ce bilan (cf. l'intégration de l'aviation civile dans la formation de cirrus, qui n'est pas franchement centrale dans "l'ordre de grandeur" de la nébulosité). Par ailleurs, la plupart des mesures rigoureuses sur lesquelles on se base pour faire un bilan sur un siècle de profondeur sont terrestres (l'évaluation des T océaniques avant les satellites, je leur accorde pour tout dire une fiabilité minime). Je m'interroge donc en priorité sur les mesures de base à peu près consensuelles, à savoir une hausse de 0,6°C des températures de surface entre 1900 et 2000 (et l'ensemble des facteurs pouvant l'expliquer).

Sinon, pour rester (vaguement) dans le thème aquatique, je constate depuis plusieurs discussions que tout le monde souligne l'importance centrale des océans dans le climat. Or, j'ai l'impression qu'ils sont un peu les "parents pauvres" des manuels de climatologie aujourd'hui.

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pages 49 et 50 /chapitre 2/AR4

Merci de la référence. Je suis surpris du 1% de la vapeur d'eau globale attribuée à l'homme, en début de paragraphe. C'est bien plus que je ne pensais. (L'effet de serre naturel est d'env. 155 W/m2 provoqué à env. 55% par la vapeur d'eau ; 1% de cela représenterait 0,85 W/m2, sans rapport avec les ordres de grandeur indiqués plus loin dans le paragraphe).
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Il est donné une évapotranspiration de 72 000 km3/an sur les continents.

Ce qui ferait dans ce cas la une ET totale de 828 000 + 72 000 = 900 000 km3/an.

Il est aussi donné des précipitations de 116 000 km3/an sur les continents.

Ce qui voudrait dire qu'il pleut 3,5 fois plus en mer que sur terre (à surface égale) ? default_stuart.gif

Le chiffre plus souvent avancé pour l'évaporation océanique tourne autour de 500 000 km3.
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Je suis surpris du 1% de la vapeur d'eau globale attribuée à l'homme, en début de paragraphe. C'est bien plus que je ne pensais. (L'effet de serre naturel est d'env. 155 W/m2 provoqué à env. 55% par la vapeur d'eau ; 1% de cela représenterait 0,85 W/m2, sans rapport avec les ordres de grandeur indiqués plus loin dans le paragraphe).

J'ai remarqué et je ne comprends pas non plus.je ne pense pas que le 1% vienne entièrement en plus au niveau global.

l'exemple donné, en Asie du SE, met en évidence une augmentation de +1% au niveau de la "lower troposphere".

Est-ce que c'est dans cette précision que réside la basse valeur de flux sup donnée?

à creuser.

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Sinon, pour rester (vaguement) dans le thème aquatique, je constate depuis plusieurs discussions que tout le monde souligne l'importance centrale des océans dans le climat. Or, j'ai l'impression qu'ils sont un peu les "parents pauvres" des manuels de climatologie aujourd'hui.

c'est etonnant parceque en paléoclimatologie, j'ai a l'inverse, l'impression que l'on se focalise beaucoup sur l'ocean sans maitriser les consequences des caracteristiques océaniques sur le climat.... n'y a t il pas une grosse lacune de connaissance quand aux liens entre l'océan et l'atmosphere....
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