Dans la basse atmosphère, il y a prédominance d’un état d’équilibre thermodynamique local. Cela signifie que les molécules GES transfèrent leur énergie d’excitation sous forme thermique aux molécules voisines (principalement N2 et O2). Et cette énergie thermique est ensuite en partie transférée à la surface de la Terre par les mouvements induits par les grandes cellules de convection.
Dans la haute atmosphère, il n’y a pas d’équilibre thermodynamique local. Cela signifie que les molécules GES qui sont dans un mode vibratoire excité vont émettre un photon IR libérant ainsi l’énergie absorbée. Cette émission de photons IR se fait de façon aléatoire dans toutes les directions, donc aussi vers le bas en direction de la surface de la Terre. Ainsi, dans la haute atmosphère, l’énergie des photons IR du flux d’énergie montant est réémise en partie vers le bas, et, par cascades successives, cette énergie atteindra la basse atmosphère. Là, elle sera transformée en énergie thermique et transférée à la surface de la Terre par les grandes cellules de convection.
Plus il y a de gaz à effet de serre et plus il y aura d’énergie interceptée au sein de l’atmosphère, cette énergie ne va pas pouvoir s’échapper directement dans l’espace, avec comme conséquence une diminution du flux sortant (Outgoing Longwave Radiation). Cette diminution du flux sortant va provoquer une augmentation de l’énergie interne du système Terre-atmosphère, donc de la température du système. Cette augmentation a comme conséquence une augmentation des flux suivants: Surface Radiation, Back Radiation Evapo-transpiration, Thermals et Emitted by Atmosphere (voir figure). Ainsi, le bilan entre l’énergie qui s’échappe en direction de l’espace et l’énergie solaire qui entre dans l’atmosphère peut retrouver un nouvel équilibre. Et la température moyenne de la Terre se stabilise à un niveau plus élevé.
L’influence des Gaz à Effet de Serre (GES)
Exemples de thèmes
abordés dans les conférences
Le schéma à droite est tiré de la source suivante : Kevin E. Trenberth & al., Earth’s Global Energy Budget, Center for Atmospheric Research Boulder Colorado, ©2009 American Meteorological Society, doi: 10.1175/2008BAMS2634.1.
Il représente les flux moyens d’énergie au sein de l’atmosphère entre mars 2000 et mai 2004, valeurs en Wm-2.
Le flux induit par les gaz à effet de serre (Back Radiation) vaut 333 Wm-2. Il s’agit d’une interaction entre le rayonnement infrarouge terrestre (Surface Radiation) et les molécules de gaz à effet de serre (GES) présentes dans l’atmosphère. Cette interaction se produit lorsque la fréquence d’un photon infrarouge (IR) correspond à celle d’un mode vibratoire des molécules GES, le photon est absorbé et la molécule se trouve dans un état vibratoire excité. Cette énergie d’excitation va ensuite être libérée par les molécules et transmise à leur environnement.
Les phénomènes physiques mis en jeu lors de cette libération d’énergie dépendent de l’état thermodynamique local des molécules GES.
Conférences Climat & Energie, site créé par Jean-Claude Keller
Dernière mise à jour : 30/3/2011
Climat
