* et plus précisément pour des pressions supérieures à 0,2 atm), les échanges sont très majoritairement convectifs (et non radiatifs).Cela nous rappelle ce qu'avait dit R. W. Wood en 1909 (voir ci-dessus)
* Les températures de la troposphère et de la surface terrestre sont majoritairement déterminées par le comportement adiabatique de la colonne d'air. En bref, c'est l'équivalent d'une sorte d'effet de Foehn : l'air comprimé (donc près de la surface) s'échauffe. Dilaté, il se refroidit.
bookTout ceci est expliqué en détail dans le chapitre 3 du livre de O. G. Sorokhtin, G. V. Chilingar et L. F. Khylyuk, qui est paru en 2007 aux éditions Elsevier "Developments in Earth and Envionmental Sciences", sous le titre "Global warming and global cooling -Evolution of climate on earth". Cette théorie "adiabatique" permet, entre autres, de retrouver, avec une précision étonnante (mieux que 1%), la variation quasi linéaire de la température avec l'altitude, de la troposphère. Cette théorie permet aussi d'expliquer l'effet de conservation de la chaleur terrestre, la nuit, par temps nuageux... sans effet radiatif et que j'évoque ci-dessous, et bien d'autres choses encore comme la température de l'atmosphère sur Vénus.
La théorie de l'effet de serre adiabatique montre qu'un doublement du taux de CO2 dans l'atmosphère augmenterait la température de seulement +0,06 °C ! Soit de 50 à 100 fois moins que la théorie du GIEC.
Lecteurs curieux : Vous trouverez ce livre, dont je vous conseille la lecture ici.
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Compléments de l'auteur du site pour démonter d'autres idées fausses pour la physique mais généreusement propagées :
Nuages, effet de serre et albedo.
On trouve très fréquemment, dans les médias et dans de très nombreux article scientifiques (hélas!), des affirmations plus ou moins erronées concernant "l'effet de serre des nuages". Voici quelques éléments de réflexion qui vous permettront d'y voir un peu plus clair sur cette importante et délicate question :
* Qu'est ce qu'un nuage ? Tout le monde sait qu'outre les gaz qui constituent l'air (N2 et 02), l'atmosphère contient aussi une proportion notable de molécules d'H2O sous forme de gaz (ou vapeur), très majoritaire par rapport aux concentrations des autres molécules telles CO2, NH4, 03 etc. Ces molécules triatomiques présentent toutes des bandes d'absorption infra rouge et sont dont donc susceptibles de conduire au fameux "effet de serre", s'il existe, comme je l'ai précisé ici. Comme je l'ai dit plus haut, ces molécules de gaz sont certes capables d'absorber certaines parties du spectre infra-rouge mais certainement pas de réfléchir la lumière de quelque nature qu'elle soit. Les nuages sont bien différents !
Dans certaines conditions de température (point de rosée) et de pression et aussi en présence de noyaux de condensation (tels que SO2, par exemple), les molécules d'eau sont capables de se condenser en minuscules gouttelettes d'eau liquide ou solide (glace). C'est ce qui constitue les nuages. Les nuages ne sont pas des gaz comme certains semblent le croire mais bien des amas de fines gouttes d'eau. Ces amas de gouttelettes font partie de ce que l'on appelle communément les aérosols qui ne sont rien d'autre que des ensembles de particules microscopiques en suspension dans l'air. Ainsi, et à la différence des gaz, les nuages peuvent réfléchir les rayonnemments issus de la terre ou du soleil. Vis à vis du problème qui nous préoccupe, La physique de ces objets est totalement différente de celle du gaz H20. Dépendant des conditions atmosphériques (comme, par exemple le degré d'humidité de l'air), les nuages peuvent se former à différentes altitudes. On les connaît sous les noms de cirrus (les plus élevés, en forme de barbules), les cumulus, les stratocumulus et les redoutables cumulonimbus qui peuvent exister à des faibles altitudes et s'élever jusqu'à plus de 10km. Les stratus, souvent situés près du sol, donnent ce que l'on appelle communément le brouillard. Mais tout cela n'est que de l'eau (ou de la glace comme dans les cumulonimbus). Rien que de l'eau condensée. C'est un liquide ou un solide en suspension et absolument pas un gaz ! A titre d'exemple d'observation courante, notez que lorsque vous faites bouillir de l'eau dans une casserole, c'est bien le gaz vapeur d'eau qui s'élève au dessus du récipient. Mais compte tenu de la température relativement basse de l'air ambiant, ce gaz, cette vapeur d'eau se condense immédiatement en un fin brouillard bleuté qui, lui, est constitué de gouttelettes d'eau condensée qui s'élèvent dans l'air à cause de la convection thermique qui règne au dessus de la casserole. Donc, c'est bien clair : hors les nuages et dans l'atmosphère, H20 est un gaz invisible à l'oeil nu. Les nuages, eux, sont constitués d'eau liquide (ou de glace solide). Ces nuages, visibles à l'oeil nu et qui nous apparaissent comme blanchâtres, bleuâtres ou grisâtres, réfléchissent et diffusent la lumière. La propriété de réflexion est mesuré par l'albedo. Les gaz (comme H20 gaz, CO2, NH4 etc.) n'ont pas d'albedo. Ils ne réfléchissent pas la lumière parce que la taille des molécules est trop petite par rapport à la longueur d'onde des radiations lumineuses, ce qui n'est pas le cas des gouttelettes d'eau qui, elles, sont beaucoup, beaucoup plus grosses.
* Qu'est ce que l'albedo ? : L'albedo (albedo est masculin contrairement à une opinion très répandue) se définit comme le rapport entre l'énergie lumineuse réfléchie par rapport à l'énergie incidente. Un corps parfaitement noir qui ne réfléchit rien (parce qu'il absorbe tout) a un albedo de 0. Une surface parfaitement blanche se comporte comme un miroir et a un albedo égal à 1. Rappelons une fois encore (pour Al Gore et bien d'autres) qu'il s'agit bien ici de réflexion et non d'absorption ! Cet albedo dépend de la longueur d'onde des rayons incidents. Ainsi, certaines vitres dites athermiques ont été conçues pour avoir un grand albedo pour les radiations infra-rouges (pour réfléchir les rayonnements chauffants) mais un très faible albedo pour les radiations visibles, ce qui permet de voir à travers. Par exemple, l'albedo de la terre, pour les rayonnements infra-rouges, est estimé à 0,31 environ, en moyennant sur les parties foncées de la planète (les forêts, les laves etc.) et les parties plus blanches comme les glaces des pôles.
L'albedo des nuages varie évidemment suivant leur densité en gouttelettes d'eau. Cependant et pour l'oeil humain, l'apparence est trompeuse. N'oubliez pas que c'est la réflexion (l'albedo) dans les longueurs d'onde infra rouges qui compte pour le réchauffement (ou le refroidissement) de la planète.
* nuagesL'absorption des rayonnements infra-rouges par les nuages. Comme vous le savez, c'est ce qui serait responsable de l'effet de serre causé par les nuages, car selon les modèles en vigueur, cette absorption infra-rouge aurait pour conséquence un émission (back-warming) de radiations infra rouges vers la terre. On sait que l'eau liquide (et donc l'eau des nuages) a un grand pouvoir absorbant vis à vis des radiations infra-rouges mais on éprouve les plus grandes difficultés à inclure les nuages dans les modèles d'effet de serre...au point qu'il sont le plus souvent négligés.
A en croire les résultats publiés, les nuages à haute altitude, les cirrus (les barbules en forme de langue de chats) auraient un faible albedo (ça se voit à l'oeil nu ! Ils sont très peu denses) et par contre, présenteraient un fort effet de serre, c'est à dire une ré-émission infra rouge très efficace. A l'inverse, les nuages à basse altitude présenteraient un fort albedo (fort pouvoir réfléchissant pour les radiations infra rouges) mais une faible ré-emission infra-rouge, c'est à dire un faible effet de serre. Tout cela est illustré dans le schéma ci-contre extrait d'un article du CNES (dans lequel on mentionne encore les fameux -18°C !) que vous trouverez ici.
* A ce sujet, mentionnons une observation d'expérience très courante que tout le monde connaît.
Voici le scénario classique : Après une belle journée ensoleillée, le sol s'est gorgé de soleil et la température a augmentée. Le soir venant, le ciel se couvre peu à peu jusqu'à étaler au dessus de notre tête, une épaisse couverture de nuages tels que, par exemple, des strato cumulus, très fréquents sous nos latitudes. La nuit vient et il est d'observation courante de constater que le thermomètre descend assez peu. Tout le monde sait que les nuits à forte couverture nuageuse sont plutôt douces et que la température n'est pas très différente de celle de la journée. En présence de nuages de basse altitude, il et certain que cela provient de l'albedo des nuages qui réfléchissent vers le sol, la chaleur que le sol à acquis pendant la journée. Autrement dit, l'effet de l'albedo des nuages est parfaitement sensible et perçu par tous. Rien à voir avec l'effet de serre, contrairement à ce que l'on vous dit...
A contrario, nous savons tous qu'un ciel clair, la nuit, provoque un abaissement notable de température. Au printemps, le sol est couvert de gelée blanche. En l'absence de couverture nuageuse à basse altitude, les radiations infra-rouges sont irradiées vers l'espace sans réchauffer la température terrestre. C'est l'expérience contraire de la précédente qui démontre l'efficacité évidente de l'albedo des nuages et non pas de l'effet de serre comme beaucoup s'obstinent à le croire et à le répéter inconsidérément !
Considérons de nouveau une belle journée ensoleillée qui se termine cette fois-ci par un léger voile, très haut dans le ciel. Ce voile constitué de cirrus est généralement annonciateur d'une perturbation. Il est situé à très haute altitude. Ces cirrus sont censés être des nuages d'albedo très faible mais dont l'efficacité serait redoutable pour produire de l'effet de serre autrement dit pour réchauffer la terre. Qu'observe t'on dans ce cas là ? Si la perturbation n'est pas arrivée dans la nuit et vous a recouvert de nuages, vous constaterez aisément que la température nocturne baisse notablement à peu près comme si le ciel était totalement clair ...
Autrement dit, si l'effet de serre des cirrus existe, il est peu perceptible pour un observateur attentif.
L'effet de l'albedo des nuages qui réfléchissent la chaleur durant la nuit, lui, est tout à fait évident.
* Bref, cher lecteur, ne laissez plus parler autour de vous de "l'effet de serre des nuages" (qui dépende la nature des nuages) sans mentionner le fort pouvoir réflecteur des nuages qui, lui, est très perceptible et qui n'a strictement rien à voir avec l'effet de serre !
Ce que beaucoup confondent, mais pas vous !
En guise de résumé, le tableau ci-dessous à droite (source ici) vous donne un représentation synoptique de nos connaissances actuelles en matière d'effet des nuages selon leur épaisseur et leur altitude. On observe que, pris dans leur globalité, les nuages refroidissent la planète. Ce refroidissement correspond à -27,7 W/m2 à comparer avec l'effet réchauffant du CO2, généralement donné pour + 1 à 2 w/m2. Il n'y a pas photo ! Les nuages jouent un rôle beaucoup plus important que le CO2 sur la température de la planète. Un peu plus ou un peu moins de nuages et l'effet du CO2 est imperceptible...
table1
C'est parce que l'effet des nuages doit être considérable que beaucoup de scientifiques sérieux se posent encore des questions au sujet de leur influence sur la température terrestre. Il est très difficile d'avoir des idées très claires à ce sujet et l'importance des nuages dans la température terrestre ne peut être sous-estimée quelle que soit la cause de la formation de ces nuages comme je vous l'explique ici. Les modèles de l'effet de serre sont actuellement gravement déficients sur cette question (voir ici), ce qui n'améliore ni leur crédibilité ni celle de leurs prévisions (prédictions) à 100 ans.
C'est pour en savoir plus long sur cette question fondamentale qu'un satellite appelé CALIPSO (Cloud-Aérosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observations) vient d'être lancé ( le 28 avril 2006 à 13h02 !) conjointement par la NASA et le CNES. Nous en saurons bientôt beaucoup plus sur les rayonnements infra-rouges que les nuages de haute altitude envoient vers notre planète par simple réflexion (albedo) ou.... par effet de serre (s'il existe !). Encore un peu de patience !
* Les températures de la troposphère et de la surface terrestre sont majoritairement déterminées par le comportement adiabatique de la colonne d'air. En bref, c'est l'équivalent d'une sorte d'effet de Foehn : l'air comprimé (donc près de la surface) s'échauffe. Dilaté, il se refroidit.
bookTout ceci est expliqué en détail dans le chapitre 3 du livre de O. G. Sorokhtin, G. V. Chilingar et L. F. Khylyuk, qui est paru en 2007 aux éditions Elsevier "Developments in Earth and Envionmental Sciences", sous le titre "Global warming and global cooling -Evolution of climate on earth". Cette théorie "adiabatique" permet, entre autres, de retrouver, avec une précision étonnante (mieux que 1%), la variation quasi linéaire de la température avec l'altitude, de la troposphère. Cette théorie permet aussi d'expliquer l'effet de conservation de la chaleur terrestre, la nuit, par temps nuageux... sans effet radiatif et que j'évoque ci-dessous, et bien d'autres choses encore comme la température de l'atmosphère sur Vénus.
La théorie de l'effet de serre adiabatique montre qu'un doublement du taux de CO2 dans l'atmosphère augmenterait la température de seulement +0,06 °C ! Soit de 50 à 100 fois moins que la théorie du GIEC.
Lecteurs curieux : Vous trouverez ce livre, dont je vous conseille la lecture ici.
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Compléments de l'auteur du site pour démonter d'autres idées fausses pour la physique mais généreusement propagées :
Nuages, effet de serre et albedo.
On trouve très fréquemment, dans les médias et dans de très nombreux article scientifiques (hélas!), des affirmations plus ou moins erronées concernant "l'effet de serre des nuages". Voici quelques éléments de réflexion qui vous permettront d'y voir un peu plus clair sur cette importante et délicate question :
* Qu'est ce qu'un nuage ? Tout le monde sait qu'outre les gaz qui constituent l'air (N2 et 02), l'atmosphère contient aussi une proportion notable de molécules d'H2O sous forme de gaz (ou vapeur), très majoritaire par rapport aux concentrations des autres molécules telles CO2, NH4, 03 etc. Ces molécules triatomiques présentent toutes des bandes d'absorption infra rouge et sont dont donc susceptibles de conduire au fameux "effet de serre", s'il existe, comme je l'ai précisé ici. Comme je l'ai dit plus haut, ces molécules de gaz sont certes capables d'absorber certaines parties du spectre infra-rouge mais certainement pas de réfléchir la lumière de quelque nature qu'elle soit. Les nuages sont bien différents !
Dans certaines conditions de température (point de rosée) et de pression et aussi en présence de noyaux de condensation (tels que SO2, par exemple), les molécules d'eau sont capables de se condenser en minuscules gouttelettes d'eau liquide ou solide (glace). C'est ce qui constitue les nuages. Les nuages ne sont pas des gaz comme certains semblent le croire mais bien des amas de fines gouttes d'eau. Ces amas de gouttelettes font partie de ce que l'on appelle communément les aérosols qui ne sont rien d'autre que des ensembles de particules microscopiques en suspension dans l'air. Ainsi, et à la différence des gaz, les nuages peuvent réfléchir les rayonnemments issus de la terre ou du soleil. Vis à vis du problème qui nous préoccupe, La physique de ces objets est totalement différente de celle du gaz H20. Dépendant des conditions atmosphériques (comme, par exemple le degré d'humidité de l'air), les nuages peuvent se former à différentes altitudes. On les connaît sous les noms de cirrus (les plus élevés, en forme de barbules), les cumulus, les stratocumulus et les redoutables cumulonimbus qui peuvent exister à des faibles altitudes et s'élever jusqu'à plus de 10km. Les stratus, souvent situés près du sol, donnent ce que l'on appelle communément le brouillard. Mais tout cela n'est que de l'eau (ou de la glace comme dans les cumulonimbus). Rien que de l'eau condensée. C'est un liquide ou un solide en suspension et absolument pas un gaz ! A titre d'exemple d'observation courante, notez que lorsque vous faites bouillir de l'eau dans une casserole, c'est bien le gaz vapeur d'eau qui s'élève au dessus du récipient. Mais compte tenu de la température relativement basse de l'air ambiant, ce gaz, cette vapeur d'eau se condense immédiatement en un fin brouillard bleuté qui, lui, est constitué de gouttelettes d'eau condensée qui s'élèvent dans l'air à cause de la convection thermique qui règne au dessus de la casserole. Donc, c'est bien clair : hors les nuages et dans l'atmosphère, H20 est un gaz invisible à l'oeil nu. Les nuages, eux, sont constitués d'eau liquide (ou de glace solide). Ces nuages, visibles à l'oeil nu et qui nous apparaissent comme blanchâtres, bleuâtres ou grisâtres, réfléchissent et diffusent la lumière. La propriété de réflexion est mesuré par l'albedo. Les gaz (comme H20 gaz, CO2, NH4 etc.) n'ont pas d'albedo. Ils ne réfléchissent pas la lumière parce que la taille des molécules est trop petite par rapport à la longueur d'onde des radiations lumineuses, ce qui n'est pas le cas des gouttelettes d'eau qui, elles, sont beaucoup, beaucoup plus grosses.
* Qu'est ce que l'albedo ? : L'albedo (albedo est masculin contrairement à une opinion très répandue) se définit comme le rapport entre l'énergie lumineuse réfléchie par rapport à l'énergie incidente. Un corps parfaitement noir qui ne réfléchit rien (parce qu'il absorbe tout) a un albedo de 0. Une surface parfaitement blanche se comporte comme un miroir et a un albedo égal à 1. Rappelons une fois encore (pour Al Gore et bien d'autres) qu'il s'agit bien ici de réflexion et non d'absorption ! Cet albedo dépend de la longueur d'onde des rayons incidents. Ainsi, certaines vitres dites athermiques ont été conçues pour avoir un grand albedo pour les radiations infra-rouges (pour réfléchir les rayonnements chauffants) mais un très faible albedo pour les radiations visibles, ce qui permet de voir à travers. Par exemple, l'albedo de la terre, pour les rayonnements infra-rouges, est estimé à 0,31 environ, en moyennant sur les parties foncées de la planète (les forêts, les laves etc.) et les parties plus blanches comme les glaces des pôles.
L'albedo des nuages varie évidemment suivant leur densité en gouttelettes d'eau. Cependant et pour l'oeil humain, l'apparence est trompeuse. N'oubliez pas que c'est la réflexion (l'albedo) dans les longueurs d'onde infra rouges qui compte pour le réchauffement (ou le refroidissement) de la planète.
* nuagesL'absorption des rayonnements infra-rouges par les nuages. Comme vous le savez, c'est ce qui serait responsable de l'effet de serre causé par les nuages, car selon les modèles en vigueur, cette absorption infra-rouge aurait pour conséquence un émission (back-warming) de radiations infra rouges vers la terre. On sait que l'eau liquide (et donc l'eau des nuages) a un grand pouvoir absorbant vis à vis des radiations infra-rouges mais on éprouve les plus grandes difficultés à inclure les nuages dans les modèles d'effet de serre...au point qu'il sont le plus souvent négligés.
A en croire les résultats publiés, les nuages à haute altitude, les cirrus (les barbules en forme de langue de chats) auraient un faible albedo (ça se voit à l'oeil nu ! Ils sont très peu denses) et par contre, présenteraient un fort effet de serre, c'est à dire une ré-émission infra rouge très efficace. A l'inverse, les nuages à basse altitude présenteraient un fort albedo (fort pouvoir réfléchissant pour les radiations infra rouges) mais une faible ré-emission infra-rouge, c'est à dire un faible effet de serre. Tout cela est illustré dans le schéma ci-contre extrait d'un article du CNES (dans lequel on mentionne encore les fameux -18°C !) que vous trouverez ici.
* A ce sujet, mentionnons une observation d'expérience très courante que tout le monde connaît.
Voici le scénario classique : Après une belle journée ensoleillée, le sol s'est gorgé de soleil et la température a augmentée. Le soir venant, le ciel se couvre peu à peu jusqu'à étaler au dessus de notre tête, une épaisse couverture de nuages tels que, par exemple, des strato cumulus, très fréquents sous nos latitudes. La nuit vient et il est d'observation courante de constater que le thermomètre descend assez peu. Tout le monde sait que les nuits à forte couverture nuageuse sont plutôt douces et que la température n'est pas très différente de celle de la journée. En présence de nuages de basse altitude, il et certain que cela provient de l'albedo des nuages qui réfléchissent vers le sol, la chaleur que le sol à acquis pendant la journée. Autrement dit, l'effet de l'albedo des nuages est parfaitement sensible et perçu par tous. Rien à voir avec l'effet de serre, contrairement à ce que l'on vous dit...
A contrario, nous savons tous qu'un ciel clair, la nuit, provoque un abaissement notable de température. Au printemps, le sol est couvert de gelée blanche. En l'absence de couverture nuageuse à basse altitude, les radiations infra-rouges sont irradiées vers l'espace sans réchauffer la température terrestre. C'est l'expérience contraire de la précédente qui démontre l'efficacité évidente de l'albedo des nuages et non pas de l'effet de serre comme beaucoup s'obstinent à le croire et à le répéter inconsidérément !
Considérons de nouveau une belle journée ensoleillée qui se termine cette fois-ci par un léger voile, très haut dans le ciel. Ce voile constitué de cirrus est généralement annonciateur d'une perturbation. Il est situé à très haute altitude. Ces cirrus sont censés être des nuages d'albedo très faible mais dont l'efficacité serait redoutable pour produire de l'effet de serre autrement dit pour réchauffer la terre. Qu'observe t'on dans ce cas là ? Si la perturbation n'est pas arrivée dans la nuit et vous a recouvert de nuages, vous constaterez aisément que la température nocturne baisse notablement à peu près comme si le ciel était totalement clair ...
Autrement dit, si l'effet de serre des cirrus existe, il est peu perceptible pour un observateur attentif.
L'effet de l'albedo des nuages qui réfléchissent la chaleur durant la nuit, lui, est tout à fait évident.
* Bref, cher lecteur, ne laissez plus parler autour de vous de "l'effet de serre des nuages" (qui dépende la nature des nuages) sans mentionner le fort pouvoir réflecteur des nuages qui, lui, est très perceptible et qui n'a strictement rien à voir avec l'effet de serre !
Ce que beaucoup confondent, mais pas vous !
En guise de résumé, le tableau ci-dessous à droite (source ici) vous donne un représentation synoptique de nos connaissances actuelles en matière d'effet des nuages selon leur épaisseur et leur altitude. On observe que, pris dans leur globalité, les nuages refroidissent la planète. Ce refroidissement correspond à -27,7 W/m2 à comparer avec l'effet réchauffant du CO2, généralement donné pour + 1 à 2 w/m2. Il n'y a pas photo ! Les nuages jouent un rôle beaucoup plus important que le CO2 sur la température de la planète. Un peu plus ou un peu moins de nuages et l'effet du CO2 est imperceptible...
table1
C'est parce que l'effet des nuages doit être considérable que beaucoup de scientifiques sérieux se posent encore des questions au sujet de leur influence sur la température terrestre. Il est très difficile d'avoir des idées très claires à ce sujet et l'importance des nuages dans la température terrestre ne peut être sous-estimée quelle que soit la cause de la formation de ces nuages comme je vous l'explique ici. Les modèles de l'effet de serre sont actuellement gravement déficients sur cette question (voir ici), ce qui n'améliore ni leur crédibilité ni celle de leurs prévisions (prédictions) à 100 ans.
C'est pour en savoir plus long sur cette question fondamentale qu'un satellite appelé CALIPSO (Cloud-Aérosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observations) vient d'être lancé ( le 28 avril 2006 à 13h02 !) conjointement par la NASA et le CNES. Nous en saurons bientôt beaucoup plus sur les rayonnements infra-rouges que les nuages de haute altitude envoient vers notre planète par simple réflexion (albedo) ou.... par effet de serre (s'il existe !). Encore un peu de patience !
