Augmentation de la température avec le rayonnement global ?

[mm91]

 

Je constate un phénomène curieux dans la journée complètement ensoleillée d'hier 6 novembre 2020

 

Il y a une augmentation (bosse) de température très inhabituelle autour de 14h20.

 

Cette bosse correspond à une augmentation du rayonnement solaire global (voir graphiques ci-dessous)

 

Certes il y avait hier une masse de nuages bien blanche qui se baladait, mais sans jamais cacher le soleil.

 

On peut comprendre que celle-ci augmente le rayonnement global (direct + diffus), mais je n'ai jamais remarqué que cela puisse augmenter directement la température à ce point là (environ + 1.5°C)

 

Autrement dit, à masse d'air identique, il peut faire plus chaud avec un ciel partiellement couvert (hors soleil) qu'avec un ciel entièrement dégagé ?

 

Une autre explication pourrait-être l'absorption du rayonnement (global) par l'abri lui-même qui fausserait la mesure de température de l'air ?

 

Qu'en pensez-vous ?

 

ma station à Gif sur Yvette:

 

 

Station StatIC de Villemoisson / Orge:

 

 

 

 

 

 

StatIC d'Evry-Courcouronne:

 

 

 

Modifié 7 novembre 2020 par mm91

[adri34]

Bonsoir, 

 

Je vois ce sujet très intéressant auquel personne n'a répondu. Je vais tenter d'y apporter une explication. 

Ce pic d'augmentation tu le décris bien comme étant lié à la présence de nuages, augmentant fortement le rayonnement diffus, et s'ils ne sont pas couvrants ne limitent pas le rayonnement direct. On peut atteindre des valeurs supérieures au ciel clair. 

Un autre point qui peut s'ajouter, c'est que les nuages absorbent et émettent l'infrarouge montant. Ils peuvent apporter potentiellement plus de 50 w/m2 supplémentaires par rapport à un ciel clair.

 

En fait ce qui est intéressant c'est de regarder l'énergie nette absorbée par la surface qui est égale à : Rayonnement global descendant (lumière uv, visible et proche infra rouge) - reflechi (albedo de surface) + rayonnement infrarouge incident (atmosphère) - rayonnement infrarouge sortant (terrestre)

 

Les valeurs typiques pour une journée que tu décris :

Ciel clair : 

Rg = 440w/m2

Albedo ~0.15/0.20 donc 100w/m2 disons de rayonnement réfléchi 

Température du "ciel" au sens rayonnement : -10 degrés donc un rayonnement de 270 w/m2

Température de l'air : 12 degrés 

Température du sol : 17 degrés ? (Une herbe bien verte) soit un rayonnement de 400 w/m2

 

Cela fait Rnet = 440 - 100 + 270 - 400 =210 w/m2

 

Maintenant considérons une couche partielle de nuages bas (genre cumulus avec une base à 1000m)

RG = 550 w/m2

Rg montant = 125 w/m2

Rciel = 330 W/m2 (température du ciel = 5 degrés = base des nuages) 

R montant = 400 w/m2

 

Rnet = 550 - 125 + 330 - 400 = 355 w/m2

 

Donc la simple présence de nuages provoque une hausse de 145 w/m2 soit +70% (contre seulement 25% en ne considérant que le rayonnement solaire) ! 

1.5 degrés c'est totalement justifié ! La turbulence mélange très bien en journée, la température du sol peut augmenter bien plus. Sachant que le rayonnement net est transformé à 80% en flux turbulents (évaporation et chaleur sèche) la réponse est quasi immédiate. 

D'ailleurs en cette saison l'humidité du sol et de la végétation crée un flux d'évaporation assez fort (on voit nettement l'augmentation du td)

 

En espérant avoir pu éclaircir ce point 🙂

 

Ps : la température solaire que tu mesures est normalement sensible en partie au rayonnement infrarouge. J'avais fait un montage proche du tien et la nuit la température était inférieure à la température sous abri, jusqu'à environ 2 degrés. 

 

Pour ce qui est de l'abri, je ne pense pas. Il avait l'air bien ventilé (10/15 kmh de vent environ). Et en général la surchauffe liée au rayonnement varie peu , le rayonnement direct étant quasiment toujours le même pour des hauteurs du soleil supérieures à 20 degrés. Le rayonnement diffus peut apporter de l'énergie mais si l'abri joue son rôle ça ne devrait pas produire 1.5 degrés d'augmentation (peut être une addition de 0.1-0.3 maximum avec vent faible ?)

Modifié 19 février 2021 par adri34

[jackT]

Il y a 21 heures, adri34 a dit :

Je vois ce sujet très intéressant auquel personne n'a répondu. Je vais tenter d'y apporter une explication. 

Bonjour,

 

Oui, c'est la présence de nuages très proches du soleil qui provoque cette hausse.  On en  a  d'ailleurs discuté récemment : 

 

[mm91]

Merci adri34 pour ces tentatives d'explications détaillées.

 

Donc:

avec soleil direct + une grande partie du ciel (hors soleil) couverte de nuages bien blancs,

la température (de l'air, sous abri à 1m50) peut être plus élevée qu'avec soleil direct seul ?

 

Cela serait dû à l'énergie supplémentaire rayonnée par les nuages eux-même qui s' ajouterai au soleil direct pour réchauffer l'air ?

 

Mais cela pourrait aussi être une masse d'air plus chaude qui arrive (d'ailleurs) justement avec cette couverture nuageuse partielle ?

 

Il y a 9 heures, jackT a dit :

...

Oui, c'est la présence de nuages très proches du soleil qui provoque cette hausse.  On en  a  d'ailleurs discuté récemment : 

 

Ce n'est pas exactement la même chose dans ce sujet:

 

on parlait seulement de l'énergie globale qui augmente (par rapport au soleil direct) quand un petit nuages est juste sur le bord du disque solaire et que la mesure tombe juste à ce moment-là.

 

On ne parlait pas dans ce sujet d'augmentation de la température de l'air.

Modifié 20 février 2021 par mm91

[adri34]

Il y a 13 heures, jackT a dit :

Bonjour,

 

Oui, c'est la présence de nuages très proches du soleil qui provoque cette hausse.  On en  a  d'ailleurs discuté récemment : 

 

En fait pour que le rayonnement soit supramaximal, il ne faut pas que le soleil soit masqué. Le rayonnement diffus dépendra de la présence (du type aussi) de nuages mais pas tellement de la position du soleil. 

Donc 100% de rayonnement direct plus le rayonnement diffus/réfléchi des nuages (supérieur à celui du ciel clair) ça peut donner des intensités supérieures de 20% environ). En rayonnement visible . 

 

A cela peut éventuellement s'ajouter d'autres composantes comme l'infrarouge 🙂 mais celles ci ne sont pas mesurées par un pyranomètre

Modifié 20 février 2021 par adri34

[adri34]

 

Le 20/02/2021 à 07:57, mm91 a dit :

Merci adri34 pour ces tentatives d'explications détaillées.

 

Donc:

avec soleil direct + une grande partie du ciel (hors soleil) couverte de nuages bien blancs,

la température (de l'air, sous abri à 1m50) peut être plus élevée qu'avec soleil direct seul ?

 

Cela serait dû à l'énergie supplémentaire rayonnée par les nuages eux-même qui s' ajouterai au soleil direct pour réchauffer l'air ?

 

Mais cela pourrait aussi être une masse d'air plus chaude qui arrive (d'ailleurs) justement avec cette couverture nuageuse partielle ?

 

 

Ce n'est pas exactement la même chose dans ce sujet:

 

on parlait seulement de l'énergie globale qui augmente (par rapport au soleil direct) quand un petit nuages est juste sur le bord du disque solaire et que la mesure tombe juste à ce moment-là.

 

On ne parlait pas dans ce sujet d'augmentation de la température de l'air.

 

Une question que je ne t'ai pas demandé, quel était le type et la hauteur approximative des nuages ?

Le rayonnement infrarouge emis dépend de la température du nuage, donc de son altitude, mais aussi de sa composition (un nuage de glace émet 2 fois moins qu'un nuage d'eau à température égale, c'est ce qu'on appelle l'emissivité). 

 

Il faut retenir de ça que ce qui compte c'est le rayonnement net absorbé par la surface. On a tendance à considérer que le solaire incident (car c'est celui qu'on mesure et aussi celui qui occupe la plus grande part), mais l'infrarouge compte beaucoup aussi (d'ailleurs sans lui la nuit la température ne baisserait pas. 

 

Une advection ? Possible, mais compte tenu du fait que la température ait rebaissé ensuite lorsque le soleil a retrouvé une courbe normale, je pencherait plus pour un phénomène de couche limite. D'ailleurs suivant le type de nuage, ils peuvent n'avoir aucun lien avec ce qui se passe en surface. Et globalement à leur passage le rayonnement diminue en général (masque du soleil), donc une advection qui serait plutôt fraiche. 

 

La température de surface (et à 2m) a une grande sensibilité au rayonnement net, le temps de réponse est très rapide. Tu peux observer que lorsque une journée est ensoleillée mais avec des passages nuageux régulier (4/8 ème de ciel disons), la température fluctue beaucoup dans l'heure, autour de 2 degrés au moment d'équilibre thermique (pas de pente ascendante ni descendante). 

La nuit ce phénomène peut arriver avec des passages de nuages bas suivis d'eclaircies, mais c'est cette fois ci le rayonnement infrarouge 

Modifié 22 février 2021 par adri34

[jackT]

Bonjour,

Je viens de rechercher dans mes données des situations similaires, pour lesquelles un pic de température est associé à un pic de radiation solaire globale lors de passages nuageux.  Voici un exemple :

 

avec les images webcam (archivées toutes les 10 minutes) les plus proches de chacun des deux pics. On voit sur la première image le disque du soleil (rendu en noir par la webcam) derrière la fine couche nuageuse à cet endroit  :

 

 

 

Modifié 21 février 2021 par jackT