Nous entendons (presque) tous les jours parler du changement climatique, mais qui a déjà entendu parler du forçage radiatif ?
C’est une notion peu médiatisée, rarement expliquée, et c’est bien dommage : elle est absolument centrale pour comprendre le changement climatique actuel. Voici un article de Laydgeur pour y voir plus clair.
De l’effet de serre au forçage radiatif
Avant d’entrer dans le vif du sujet, permettez-moi un bref rappel de ce qu’est l’effet de serre :
- Le soleil émet un rayonnement en lumière visible dont une partie est absorbée et réchauffe la Terre.
- En réaction, elle émet un rayonnement infrarouge (qui s’appelle en physique le rayonnement du corps noir).
- Ce rayonnement remontant est en grande partie absorbé par des gaz qui ont la propriété d’absorber une partie du spectre infrarouge (les fameux gaz à effet de serre), qui les réémettent ensuite dans toutes les directions : un peu vers l’espace, et beaucoup vers la Terre.
L’effet de serre joue un rôle absolument majeur dans l’équilibre thermique de la Terre. En effet s’il n’existait pas, la température moyenne serait d’environ -20°C, au lieu de 15°C actuellement. La Terre serait une boule de glace, figée pour l’éternité, sur laquelle la vie telle que nous la connaissons n’existerait pas.
Note : ce schéma est à but pédagogique et la taille des flèches ne rend pas correctement compte du bilan radiatif de la terre, voir cette vidéo pour les explications techniques
L’effet de serre est naturel
L’effet de serre est donc naturel : il n’a pas été créé par l’homme. Celui de la Terre est bien dosé pour l’apparition de la vie (contrairement à celui de Vénus ou Mars) car il permet l’eau liquide et évite une trop grande amplitude de températures.
Nous avons tous déjà expérimenté cet effet de serre : les nuits claires et dégagées sont plus fraîches que les nuits nuageuses, car la base des nuages (constituée des particules liquides et solides) agit comme la paroi d’une serre sur le rayonnement infrarouge montant du sol, et “retient” ainsi la chaleur terrestre.
Le terme scientifique pour désigner l’effet de serre et plus généralement tous ces rayonnements qui partent et qui arrivent sur la Terre avec les énergies associées est le bilan radiatif. Qui dit bilan, dit équilibre. Les flux d’énergie se compensent : la Terre est dans un état stable.
Arrivent alors les activités humaines qui rejettent dans l’atmosphère des quantités considérables de gaz à effet de serre, ce qui modifie les valeurs du rayonnement. Telle une couverture, les gaz à effet de serre empêchent une partie du rayonnement infrarouge de partir dans l’espace. Un déséquilibre se crée alors dans le bilan. C’est le forçage radiatif.
Ce déséquilibre se fait par rapport à un état stable : il est ainsi calculé en relatif, par rapport à l’année 1750 qui est l’aube de l’ère industrielle. Son unité est le Watt par mètre carré (W/m²) (donc un débit d’énergie par surface).
Mais on va laisser de côté les valeurs pour l’instant, pour se concentrer sur les explications et on parlera des chiffres à la fin.
De quoi est composé ce forçage radiatif ?
D’abord, une vue globale avec les grandes catégories :
“GESMH” ce sont les gaz à effet de serre (dont les principaux sont CO2, CH4, N2O), qui créent un forçage radiatif positif, donc tendance au réchauffement. Et pour la barre verte “Autres forçages anthropiques”, la valeur est négative ce qui est une tendance au… refroidissement !
Cette vue d’ensemble est complétée avec une composante naturelle, quasi sans implication dans le déséquilibre constaté. Le forçage radiatif global est donc quasiment entièrement dû à la somme des deux composantes anthropiques (“humaines”) :
- L’une qui chauffe (beaucoup)
- Et l’autre qui refroidit (un peu)
Maintenant que le cadre est posé, voici le tableau complet avec le détail des gaz, les valeurs, intervalles, degrés de confiance etc.. :
Pas de panique ! Nous allons détailler les 6 blocs un par un, chacun étant absolument indispensable.
Bloc n°1 : les gaz à effet de serre
Les gaz à effet de serre sont dits “homogènes”, car ils sont suffisamment mélangés et persistants dans l’atmosphère pour que leur concentration puisse se mesurer depuis un petit nombre de sites et être pertinente et utilisable au niveau global, malgré des sources (émissions) et des puits (absorption) forcément locaux.
Que voit-on ?
- Le CO2 est le principal gaz à effet de serre.
- Certains gaz se décomposent en d’autres (exemple le méthane se décompose en : CO2 + vapeur d’eau stratosphérique + ozone).
- Le degré de confiance est élevé ou très élevé : on connaît très bien leurs propriétés et leurs effets.
- Les hydrocarbures halogénés (HFC, CFC) détruisent l’ozone O3, ce qui a un effet négatif (car l’ozone troposphérique est un gaz à effet de serre), mais qui est largement contrebalancé par leur propre effet de serre positif.
Notes :
- Il y a en fait 7 gaz à effet de serre qui sont comptabilisés : le CO2 bien sûr, mais aussi le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), les deux familles Hydrofluorocarbures (HFC) et Hydrocarbures perfluorés (PFC), et deux gaz mineurs mais au fort pouvoir réchauffant (NF3 et SF6), qui ne sont pas montrés dans ce graphique.
- Il faut distinguer le bon ozone, celui dans la stratosphère qui nous protège des UV ; et le mauvais ozone, celui dans la troposphère qui participe à l’effet de serre et en plus est un polluant.
Bloc n°2 : les gaz à courte durée de vie
Ces gaz à courte durée de vie sont considérés comme des polluants. Ce sont par exemple le monoxyde de carbone (CO), les Oxydes d’Azote (NOx) et les Composés Organiques Volatiles (COVNM), qui sont issus de la combustion d’énergies fossiles (moteur de voitures, chaudières, centrales électriques, …) ou de certains procédés industriels (fabrication d’engrais, raffinage de pétrole, …). Ils ne sont pas eux-mêmes des gaz à effet de serre, mais ils réagissent plus ou moins rapidement dans l’atmosphère pour former ou détruire d’autres composés qui eux le sont.
Exemple avec le monoxyde de carbone (CO) émis par les feux de forêt et la combustion d’énergies fossiles :
- 1er effet : le CO réagit avec l’oxygène pour donner du CO2
- Et 2ème effet : il réagit aussi avec d’autres composés chimiques qui auraient autrement détruit du méthane et de l’ozone, ce qui empêche la concentration de ces deux derniers de diminuer
Ce double effet Kiss Cool détruit les composés en question, mais les réactions chimiques impliquées produisent des gaz à effet de serre, ou ralentissent leur épuration dans l’atmosphère, ce qui augmente le forçage radiatif.
Bloc n°3 : les aérosols
Contrairement à ce que certains ont pu penser à tort (par exemple Didier Raoult dans ses tribunes), les aérosols ne sont pas des gaz, mais des fines particules de toutes sortes en suspension dans l’atmosphère.
Vous voyez sur cette magnifique image 3 types d’aérosols : les embruns marins (typhons, ouragans), le carbone sous forme de suie (principalement issu des feux de forêts, ici en Amérique du Nord et en Afrique équatoriale), et le sable et poussières soulevés par le vent dans les déserts.
Quels sont les effets des aérosols ?
Ces aérosols ont plusieurs effets : ceux de la partie gauche négative du graphique (poussière minérale, sulfate, nitrate, carbone organique) vont réfléchir le rayonnement solaire et donc avoir une tendance à refroidir (forçage radiatif négatif).
Émettre ce genre de particules dans l’atmosphère est d’ailleurs une piste de géo-ingénierie climatique pour réduire le rayonnement solaire atteignant la Terre et ainsi limiter le réchauffement climatique.
La partie droite du graphique, positive, correspond à du carbone suie, issu de combustions incomplètes (des imbrûlés), qui va absorber le rayonnement solaire et donc réchauffer l’atmosphère (forçage radiatif positif).
Il y a aussi un effet réchauffant supplémentaire lorsque cette suie se dépose sur de la neige ou de la glace et la noircit, diminuant ainsi la réflexion de la surface (changement d’albédo) ce qui renforce l’absorption solaire et provoque donc une accélération de la fonte.
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Bloc n°4 : les ajustements des nuages dûs aux aérosols
Tous les aérosols en suspension dans l’atmosphère ont une multitude d’interactions chimiques et physiques avec les nuages : formation de cristaux glace, déclenchement de précipitations, condensation, changement de la durée de vie, de l’albédo, …
Source : 5ème rapport sur GIEC, groupe I, chapitre 7
La quantification et modélisation précises de ces nombreux processus de microphysique sont plus compliquées que pour les autres effets, d’où une grande incertitude résultante de cette partie là, malgré un forçage radiatif global très probablement négatif (donc tendance au refroidissement).
Et les traînées de condensation, ça donne quoi dans le forçage radiatif ?
Tant qu’on parle des nuages : il faut aussi aborder les traînées de condensation de l’aviation, même si elles n’apparaissent pas sur le graphique. Car l’aviation a de multiples impacts sur le climat, en plus des émissions de CO2.
Les effets les plus notables sont les traînées de condensation résultant de l’humidité rejetée par les réacteurs, et également la formation de nuages de haute altitude appelés cirrus, résultant des particules fines émises lors de la combustion du kérosène (imbrulés, NOx, …).
Ces deux effets augmentent l’effet de serre et créent au global un léger forçage positif, malgré leur réflexion de la lumière solaire.
Pour en savoir plus et comprendre l’impact du secteur aérien sur le réchauffement climatique, lire cet article complet.
Bloc n°5 : le changement d’utilisation des sols
Cette catégorie est principalement de la déforestation, qui a augmenté l’albédo (le pouvoir réfléchissant) des surfaces. Vous voyez clairement sur cette photo la différence de “clarté” entre les deux côtés. La forêt sombre absorbe beaucoup plus de rayonnement que les prairies ou les cultures.
Ce changement de la surface réfléchissante des terres a donc induit un léger forçage négatif depuis l’ère pré-industrielle (car éclaircissement de la surface => renvoi d’une partie du rayonnement solaire => refroidissement).
Ces changements ont eu lieu principalement dans les zones peuplées, ce qui est logique (déforestation pour la construction de villes, d’infrastructures, pour des cultures agricoles, des zones d’élevage, …).
Bloc n°6 : les causes naturelles
Il y a deux principales causes naturelles qui influent sur le climat, aux échelles de temps du siècle : d’abord le changement de l’irradiance solaire (= énergie qui nous arrive du soleil).
Les cycles solaires sont de 11 ans et sont mesurés par satellite depuis la fin des années 80. Dans ces cycles l’irradiance varie très peu : environ 0,07% entre le haut et le bas d’un cycle.
Source : 5ème rapport du GIEC, groupe I, chapitre 8
Les reconstitutions de l’irradiance solaire depuis 1750 ont pu être faites en se basant sur la modélisation des flux magnétiques et les relations avec les taches solaires. Selon les estimations il n’y a soit aucune augmentation du forçage radiatif, soit très faible.
Source : 5ème rapport du GIEC, groupe I, chapitre 8
2ème cause naturelle : les volcans. Les volcans émettent du CO2 lors des éruptions, et si ces émissions sont un enjeu majeur aux échelles de temps géologiques (de l’ordre du million d’années), elles ont un impact mineur à l’échelle du siècle. Sur ces temps-là, la principale contribution des volcans au climat n’est pas le CO2 ni même les cendres, mais le dioxyde de soufre (SO2).
Ce dernier va former dans l’atmosphère des gouttelettes d’acide sulfurique, avec une durée de vie de quelques années si l’éruption est assez forte pour l’envoyer dans la stratosphère (entre ~10 et ~50 km) et si le volcan se situe à proximité de l’équateur. Ces gouttelettes sont en fait des aérosols qui vont réfléchir le rayonnement solaire et donc induire un refroidissement de la basse atmosphère (inférieure à ~10 km).
L’éruption du Mont Pinatubo : cas pratique
L’éruption du Mont Pinatubo aux Philippines en 1991 est une des plus importantes éruptions du 20ème siècle, et a envoyé près de 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre jusqu’à 35 km d’altitude.
Ces aérosols se sont propagés sur la quasi totalité de la planète en quelques mois, et ont provoqué une baisse d’environ 0,5°C de la température moyenne planétaire pendant 2 ans.
En haut à gauche avant l’éruption, en haut à droite le mois qui suit l’éruption de juin, en bas à gauche 2 mois après, et en bas à droite 6 mois après.
Regardez ces clichés pris depuis la navette spatiale. A gauche une photo quelques années avant l’éruption. Et à droite une autre deux mois après l’éruption : on voit clairement les couches des aérosols rejetés par le volcan (traits noirs épais au dessus des nuages).
Un refroidissement généralisé et durable causé par des aérosols libérés par des éruptions volcaniques considérables est d’ailleurs une des causes probables de l’extinction des dinosaures il y a 65 millions d’années.
Résumé du forçage radiatif
Récapitulons les différentes composantes du forçage radiatif, dans l’ordre :
1 – Les gaz à effet de serre
2 – Les polluants à courte durée de vie
3 – Les aérosols
4 – Et leurs interactions avec les nuages
5 – Le changement d’albédo causé par la modification des sols
6 – Les causes naturelles : variations solaires et éruptions volcaniques
Lorsque l’on met tout ça ensemble, voici l’évolution des composantes du forçage radiatif depuis l’ère pré-industrielle jusqu’à 2011 :
Du côté négatif de l’axe (tendance au refroidissement) :
- Les pics sont les éruptions volcaniques : puissant effet refroidissant mais très court et n’influe pas sur la tendance
- Le changement d’albédo et les aérosols sont plus constants, avec une légère stabilisation sur la fin
Du côté positif de l’axe (tendance au réchauffement) :
- Les gaz à effet de serre (gris pour le CO2, vert clair pour les autres), qui présentent de loin la plus grande influence
- Le carbone sous forme de suie (BC, pour Black Carbon)
- Les traînées de condensation des avions
- Les variations solaires
La résultante de toutes ces composantes (courbe noire) est largement positive, et la valeur correspond à celle de la barre rouge de ce schéma qu’on a vu tout au début : 2,3 Watts par m².
2,3 Watts par m².
Que 2,3 Watts par m² : c’est tout ?
Dit comme ça, ça ne semble pas énorme et ça n’impressionne personne. Et pourtant… regardez les ordres de grandeurs qui suivent. Si l’on applique ce forçage radiatif sur un carré de 25m x 25m (soit 650 m²), on obtient 1500 W de forçage. 1500 W, c’est la puissance de ce genre d’appareil qu’on utilise (de manière absurde d’ailleurs) pour chauffer les terrasses l’hiver.
Donc ce petit 2,3 W/m² qui n’a l’air de rien revient finalement à poser ce genre de chauffage tous les 25m, sur toute la surface du globe, et de le faire fonctionner 7j/7, 24h/24, 365j/an. 1,2 millions de milliards de Watts en tout.
Si l’on raisonne en énergie, les chiffres sont encore plus fous. Sur une année, le forçage radiatif induit par ce supplément d’effet de serre renvoie vers la surface 37 mille milliards de milliards de joules. C’est absolument colossal, et complètement impossible à se représenter avec nos sens.
Regardez cette vidéo. C’est un essai nucléaire soviétique fait en 1955. Et bien l’énergie du forçage radiatif sur Terre, c’est cette explosion 80 fois par seconde, en permanence. Soit une en France toutes les 10 secondes : la durée de la vidéo…
Pour continuer sur cette lancée, depuis 1945 il y a eu dans le monde environ 2500 essais nucléaires, pour une énergie libérée totale de 540 millions de tonnes de TNT. Et bien toute cette énergie correspond juste à 32 minutes de forçage radiatif…
Les armes nucléaires vous inquiètent ? C’est légitime. Le changement climatique devrait vous inquiéter tout autant.
46 Responses
Bonjour,
Les photos dans l’article ne s’affichent pas dans mon navigateur !
Bonjour, oui je m’en occupe tout de suite ça sera bon dans l’heure !
Bonjour monsieur,
Il semblerait que les conditions ne soient pas réunies pour un effet radiatif du Co2 (sauf dans la Thermosphère, au-delà de 80 kilomètres d’altitude, où l’atmosphère est presque totalement dissipée).
Il s’agit de la position défendue, en autres, par le docteur en chimie Georges Geuskens dont vous pouvez consulter librement l’article “Effet de serre et bilan énergétique de la Terre” (publié le 11 décembre 2020) sur le site “Science, climat & énergie”.
N’étant pas scientifique, je ne suis pas en mesure de débattre avec vous. Souhaitant (seulement si vous le voulez bien) avoir votre avis sur sa position et/ou sa production scientifique.
Bien à vous.
Bien à vous.
Philippe
Bonjour,
Merci pour cet article (et les nombruex autres).
Pouvez-vous m’éclairer sur 2 points :
– Dans le premier bloc vous dites que les “hydrocarbures halogénés (HFC, CFC) détruisent l’ozone O3” ce qui a un effet négatif sur le forçage. Dans le graphique on voit bien que O3 est associé à un forçage négatif, cependant je ne comprend pas si c’est la disparition de l’ozone qui cause le forçage négatif ou bien sa présence.
– Je ne suis pas sûr de bien comprendre l’effet albedo. Un albedo plus élevé renvoie plus d’énergie du soleil donc a une tendance à refroidir la terre. Cette énergie renvoyée n’est pas “conservée” par les GES car ce ne sont pas les mêmes longueurs d’onde que le rayonnement de la terre. Est-ce correct de penser cela ?
Dernier point, est-ce que le graphique que vous montrer a été mis à jour dans le dernier rapport du Giec ? Les intervalles de confiance et les degrés de confiance sont-ils meilleurs ?
Encore merci pour votre travail
– Effectivement, comme il y a 2 ozones (bien dit dans le texte), le schéma issu du GIEC reprend les deux.
L’ozone stratosphérique naturel est majoritaire par rapport à l’ozone troposphérique anthropique, mais les deux ont un effet réchauffant par effet de serre (Forçage Radiatif positif).
Dans les deux cas, les HFC/CFC détruisent O3 (donc, avec un résultat d’un FR négatif pour O3 par rapport à l’état normal). Toutefois, dans les deux cas, les HFC/CFC amènent un FR positif (étant eux-mêmes des GES) qui surpasse le RF négatif de la destruction de l’ozone. C’est ce qui est retranscrit dans le schéma.
– Albédo (rapport énergie renvoyée/énergie absorbée) : vous avez bien compris. Exemple : les calottes glaciaires qui avaient un albédo proche de 1. Elles réfléchissaient presqu’entièrement le rayonnement solaire déjà faible à ces latitudes, et de fait, n’absorbaient pas ou peu d’énergie, ce qui expliquait la persistance de l’état de glace.
Aujourd’hui, les aérosols + le réchauffement global entament cet albédo et augmentent la part d’énergie absorbée. Les calottes transforment le rayonnement solaire en chaleur. Les calottent fondent, cette fonte participant à la diminution de l’albédo (effet rétroactif positif). Ce processus est le même partout. Plus l’albédo est élevé (proche de 1), plus le rayonnement solaire est renvoyé dans l’espace intersidéral (l’atmosphère étant transparente à 85% pour ces faibles longueurs d’onde).
Je n’ai pas encore regardé et comparé les graphiques…
Bonjour Mat,
– 1er point : c’est bien la disparition de l’ozone qui crée ce forçage négatif : l’ozone, qu’il soit stratosphérique (naturel) ou troposphérique (anthropique), est un GES. Le supprimer a donc un effet refroidissant, c’est à dire un forçage radiatif négatif. Il est largement compensé par l’apport des HFC/CFC (ce que dit bien le GIEC dans ses commentaires, et ce qui apparaît dans le schéma).
-2ème point : votre réflexion est juste. Albedo = énergie réfléchie/énergie absorbée. Dans le cas du rayonnement solaire, la part d’énergie réfléchie (re)traverse l’atmosphère vers le vide intersidéral, du fait d’une transparence importante de l’atmosphère (85% environ). Le rayonnement solaire est dans la gamme des faibles longueurs d’onde par rapport aux infra-rouges émis par la Terre pour lesquelles les molécules au moins triatomiques de l’atmosphère sont réactives (absorbent pour faire simple).
– 3ème point : je n’ai pas vu de tableau équivalent dans l’AR6 (mais j’ai pu passer à côté).
Merci pour vos réponses. C’est plus clair pour moi maintenant.
Bonjour,
Il y a une assez grosse erreur au tout début de cet article :
Vous avez écrit “Le soleil émet un rayonnement en lumière visible dont une partie est absorbée et réchauffe la Terre”, suivi de “En réaction, elle émet un rayonnement infrarouge”
Chacune des deux phrases est fausse, et le cumul des deux donne l’impression que la “lumière visible” est convertie en infrarouge par la terre, ce qui est aussi complètement faux.
Une version corrigée :
– Le soleil émet un rayonnement à large spectre composé à peu près, d’un point de vue énergétique, à 40% de lumière visible, et à 60% d’infra-rouges.
Une partie de ce rayonnement (à peu près 50%) est filtré (réfléchi) par l’atmosphère, et le reste nous éclaire et réchauffe la terre.
– De son côté la terre “se refroidit” continuellement en émettant un rayonnement infrarouge, dont une grande partie est aussi filté par l’atmosphère et reste donc “sur terre”, c’est l’effet de serre.
C’est encore très imprécis, mais déjà beaucoup plus juste et je pense suffisant pour une introduction.
En vous remerciant.
Franchement, là, c’est exagérer. D’une part c’est chercher la petite bête, et d’autre part votre commentaire peut encore être soumis à la critique. On n’en sort plus.
“Chacune de ces phrases est fausse” dites-vous… Sur la première phrase que vous contestez :
“Le soleil émet un rayonnement en lumière visible”… ben oui (sinon on ne se verrait pas… hein ?). Ok, il émet aussi des UV (et même de la longueur d’onde plus faible), et des infra-rouges que vous avez oublié de qualifier en “short-wave” pour le distinguer justement du rayonnement terrestre.
“dont une partie est absorbée et réchauffe la Terre” qu’y a-t-il de faux là-dedans ? Une partie est renvoyée (albedo à 0,3 globalement), une partie est absorbée (les short-wave IR), et une partie absorbée par la Terre et… “réchauffe la Terre” comme vous le reprenez vous-même (incroyable, non ?).
Bon, jusque là, pas d’erreur. On poursuit….
“En réaction, elle émet un rayonnement IR”…. en réaction… du réchauffement. Sans ce chauffage, pas de rayonnement. Bon, d’accord, il y a un flux radiatif interne qui fait que notre astre pendant encore quelques temps ne sera pas à 0°K. Mais enfin, la T de surface de la Terre est bien la conséquence du rayonnement solaire !!
Bon, d’accord, et c’est une omission, du coup, ce rayonnement “IR long-wave” (ce que vous avez oublié de dire, et ce qui permet de le distinguer du rayonnement solaire depuis un satellite) est bien la cause du refroidissement permanent de surface. Le reste de votre phrase est d’ailleurs incompréhensible. Vous auriez du expliquer les phénomènes d’absorption de ce rayonnement par les molécules au moins triatomiques de l’atmosphère, des vibrations des liaisons de ces molécules et du rayonnement IR LW en retour, à nouveau absorbé par la Terre etc….
Bref, si vous voulez dégouter les lecteurs non aguerris à ces phénomènes, et les rebuter à la compréhension des dits phénomènes, il n’y a pas mieux.
Franchement, quand j’ai lu l’article la première fois, rien ne m’a choqué, mais peut être parce que je connaissais déjà les processus, j’en conviens.
Mais chercher les poux là où ils ne sont pas n’est pas franchement sympa, et on a mieux à faire.
Bien à vous
Whaou …
Alors non, ce n’est pas chercher les poux, mais vu la qualité de votre réponse, l’article n’était finalement pas si mal.
Vous répondez complètement à côté de la plaque, avec tellement d’erreurs, tant techniques que sur ce que j’ai écrit que c’en est déroutant, Relisez mon commentaire, puis votre réponse, et corrigez vous, parce que je n’ai pas le courrage de le faire.
Mais l’objectif n’était pas de démarrer une polémique ou quoi que ce soit, juste de corriger plusieurs erreurs techniques cumulées.
Si cela ne vous intéresse pas, c’est bien dommage, le site descend d’autant dans mon estime, et va finir au rang des étalages de confiture sans background technique ni réel intérêt.
Je viens de découvrir votre article.
Un point me gêne quand vous dites que les infrarouges absorbés par les gaz dits à ‘effet de serre’ (terme hélas très mal choisi!) sont réémis dans toutes les directions. Cela ne peut se passer à basse altitude car la pression atmosphérique est trop élevée et la probabilité d’observer la fluorescence de ces gaz très faible.
L’énergie est perdue par chocs avec les autres molécules de l’air et non par réémission radiative. Seule la partie haute de l’atmosphère où la pression devient faible peut mettre en jeu une réémission radiative. L’altitude à laquelle cela se produit est controversée: certain parle de 10 à 12 km d’autre plus de 50 à 70km.
Mais ce qui est certain c’est que la perte d’énergie ne se fait pas par réémission radiative.
C’est un combat d’arrière garde qui date de plus de 10 ans, et qui a été balayé par la communauté scientifique de façon unanime (cf le consensus du dernier rapport). Si vous avez raison d’un point de vue microscopique, cela ne change rien d’un point de vue macroscopique. Vous ergotez à juste titre sur les vrais phénomènes de transfert de chaleur. Et vous savez très bien que le rayonnement n’est qu’un mode de transfert parmi d’autres. L’agitation moléculaire résultant des collisions avant réémission (réémission que vous appelez maladroitement fluorescence, qui ne concerne que certaines longueurs d’onde) en est justement un (de mode de transfert de chaleur). La température n’étant que le marqueur de cette agitation moléculaire, il en résulte que les basses couches en question augmentent en température (ce qui justifie par ailleurs l’augmentation de l’instabilité constatée, entraînant les phénomènes extrêmes orageux).
Pour finir rapidement d’un point de vue macroscopique, la captation des infra-rouges a augmenté avec la concentration en CO2, augmentant de fait la réserve énergétique de la troposphère, laquelle augmente son rayonnement par la loi de Stephan. On peut chercher les petites bêtes par les processus microscopiques en jeu, mais cela ne fait qu’alimenter les caisses de ceux qui tentent par tous les moyens de tirer profit de cette situation malheureuse pour l’humanité.
Je ne suis pas d’accord avec une partie de votre réponse. La réémission radiative, si elle existe, met en jeu un rayonnement infrarouge qui transporte de l’énergie et peut de ce fait augmenter la chaleur d’un corps capable d’absorber cette énergie et ceci à éventuellement grande distance. Si cette émission radiative n’a pas lieu parce que les molécules ont perdu l’énergie infrarouge emmagasinée suite à une collision, l’énergie infrarouge ainsi reçue va être redistribuée au niveau local et va donc effectivement augmenter localement la température mais l’absence de rayonnement modifie fortement la manière dont l’énergie apportée par les infrarouges est absorbée puis redissipée pour augmenter les températures.
Pourquoi par ailleurs la réémission ne peut être appelée fluorescence? et pourquoi maladroitement? seules effectivement ne sont concernées que les longueurs d’ondes permises par les niveaux excités du gaz et si réémission il y a elle ne peut se faire qu’à cette longueur (ou éventuellement à des longueurs d’ondes plus faibles si la structure du gaz le permet). Je suis donc d’accord sur le fait que la troposphère gagne de l’énergie en absorbant les infrarouges terrestres mais je reste convaincu que cette énergie ne peut générer un rayonnement qu’à très haute altitude. Il y a donc pour moi deux phénomènes distincts de redistribution de l’énergie absorbée suivant la pression environnante: une conversion directe en agitation moléculaire à basse altitude et une conversion via la réémission de rayonnement à haute altitude. Ce ne sont pas que des phénomènes microscopiques, et sur le plan macroscopique cela change pas mal de choses en termes de modélisation.
La dernière phrase de votre réponse me parait par contre complètement inadaptée dans le cadre d’un échange à vocation scientifique et pourriez vous préciser qui sont pour vous ceux qui essayent de tirer profit de cette situation malheureuse pour l’humanité?
Les lecteurs apprécieront le degré de “cheveux en quatre” de ce dialogue… Vous êtes en train de me dire que globalement les basses couches gagnent en température par absorption de photon et transfert de l’énergie acquise par collision, alors que les photons sont réémis directement par désexcitation radiative à haute altitude.
Dans tous les cas il y a gain d’énergie, avec augmentation des températures de basses couches (avec dans ce cas un rayonnement -désexcitation radiative – a posteriori par la la loi de Stephan, ce qui corrobore l’idée d’une augmentation de l’instabilité troposphérique.
La désexcitation, qu’elle soit radiative immédiate (donc sans gain de température) à haute altitude (ce qui renforce une fois de plus l’instabilité troposphérique), ou après collision et gain de température, profite dans tous les cas au principe d’effet de serre. Les deux types de réémission étant captés en partie par le sol.
On n’oubliera pas que l’augmentation en température de l’atmosphère génère une rétroaction positive par augmentation de la masse de vapeur d’eau, autre gaz autrement plus puissant que le CO2, et qui participe à peu près pour la moitié de l’augmentation globale de de la température de surface constatée.
Pour moi, il y a bien deux phénomènes distincts qui ne se modélisent pas et ne conduisent pas de la même façon à réchauffer l’atmosphère et le sol. Le rayonnement, quel que soit sa fréquence, n’est qu’un transporteur d’énergie qui peut se transformer en chaleur après absorption par un corps: en termes de modélisation et d’effet sur l’élévation des températures de l’environnement ce n’est pas la même chose et ce n’est pas ‘couper les cheveux en quatre’, compte tenu de la complexité des phénomènes mis en jeu
Quant à la rétroaction produite par la vapeur d’eau qui résulterait de la faible augmentation des températures produites par le gaz carbonique (élévation des températures qui permettrait donc à l’atmosphère de contenir plus de vapeur d’eau, dont l’absorption infrarouge est bien plus efficace que celle du gaz carbonique), elle permet d’expliquer l’ordre de grandeur des élévations effectivement constatées; sans cela l’action du CO2 seul ne pourrait expliquer ces observations.
Cher Bon Pote,
Merci pour ce bel article ! J’aime bien les ordre de grandeurs donnés.
Je souhaiterais te partager celui-ci que l’on m’a partagé récemment, peut être te parlera-il à toi aussi 🙂
1,2 millions de Mega Watts de supplément énergétique,
c’est 1.000.000 de réacteurs nucléaires (le nouveau modèle !)
qui chauffent presque exclusivement nos océans (91%),
en permanence.
Moi, ca m’a parlé 🙂
Bonjour,
Merci pour cet article, je me permets une question un petit peu à côté mais concernant le forçage radiatif quand même. Je lis parfois le RF ou ERF forçage radiatif effectif. Est ce que quelqu’un pourrait me dire la différence entre les deux? Merci d’avance
Le forçage effectif (ERF) est la résultante des forçages positifs (GES) et négatifs (aérosols).
Il est au final positif, et sa valeur s’approche inexorablement des 3 W/m².
Bonjour
Merci pour cet article très instructif. Faut se concentrer pour le lire mais cela eclaire beaucoup sur tous ces notions.
Pour ma part un certain nombre des graphes ne s’affiche pas dans l’article, je ne sais pas si je suis la seule ?
Bonjour,
Les GES augmentent le forçage radiatif en réduisant la part du rayonnement infrarouge émis par la terre vers l’espace. Pourquoi ne réduisent ils pas dans les même proportions le rayonnement solaire capté par notre planète ?
Parce que le rayonnement solaire n’est pas dans la même gamme de longueurs d’onde. Le spectre solaire contient un peu d’infra-rouges, mais qui sont déjà absorbés par la vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère, et donc, augmenter les GES n’arrête pas davantage d’énergie en provenance du soleil.
Le spectre est pour le reste composé d’UV, principalement filtrés par l’ozone stratosphérique, et surtout d’ondes dans la gamme de fréquences de la lumière. Ces ondes traversent les gaz atmosphériques qui ne réagissent pas à ces fréquences. Elles sont en revanche absorbées par la Terre, soit sous forme de chaleur (excitation moléculaire) soit pour des transformations chimiques (photosynthèse).
La Terre, une fois chauffée, rayonne principalement dans l’infra-rouge.
La longueur d’onde (inverse de la fréquence) est une fonction quatrième de la température à l’émission.
Le Soleil rayonne à 6000°K, la Terre à 288°K (15°C).
Les longueurs d’ondes n’ont donc rien à voir.
Hello,
J’ai refais le calcul d’ordre de grandeur à la toute fin de l’article, sur le “temps équivalent essais nucléaires”. Je retrouve la même chose (ouf !). Au début je m’étais trompé d’un facteur 1000 (à cause de TJ = 10^9 J au lieu de 10^12 J… classique), ce qui m’avait fait trouver que ce temps équivalent serait plutôt de l’ordre de 2s… Mais bref, c’est bien environ une demie heure au final.
Pour éviter de jeter l’exercice, je poste la démonstration ci-dessous pour celles et ceux de passage que ça intéresse. 😀
PS : je confirme, cette analogie “bourine” fonctionne très bien, testée et approuvée sur la famille… Et encore bravo pour l’article, il me sert de référence et je ne dois pas être le seul !
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Si je note :
– En = l’énergie cumulée libérée par les essais nucléaires, en J ;
– F = le forçage radiatif actuel, en W/m^2 ;
– S = la surface terrestre, en m^2 ;
On cherche t tel que : En = F x S x t (temps qu’il faut pour que fournir la puissance F x S amène à la même quantité d’énergie que En)
C’est-à-dire : t = En / (F x S)
On a :
– En = 2.22 x 10^18 J [0] ;
– F = 2.3 W/m^2 [1] ;
– S = 4πR^2 = 4π x (6.37×10^6)^2 [2] = 5.1×10^14 m^2 ;
Donc : F x S = 2.3 x 5.1 x 10^14 J = 1.2 x 10^15 W (NB : on retrouve le “1.2 millions de milliards de watts” de l’article)
D’où : t = (2.22 x 10^18) / (1.2×10^15) = 2.22/1.2 x 10^3 = 1850s = 30min et 50s
=> Donc oui, en gros une demie-heure, et “32min” c’est OK aussi. 🙂
[0]: La valeur 2.1 x 10^18 J vient de https://fr.wikipedia.org/wiki/Puissance_des_armes_nucl%C3%A9aires#Exemples, qui cite un bouquin de 1996 qui évaluait l’énergie cumulée sur 1945-1996 à 510 000 ktTNT. Or 1 ktTNT = 4.2 TJ = 4.2 x 10^12, d’où la valeur. L’article cite plutôt 540 Mt, donc j’ai rehaussé proportionnellement : 2.1 x 540 / 510 = 2.22.
[1]: Retrouvé dans l’article, sinon il y a la formule approchée F = 5.35 x ln(C/C0) qu’on a ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7age_radiatif qui donne, pour C0 = 270ppm et C = 418ppm, F = 2.33 W/m2. C’est cohérent, ouf !
[2]: Rayon de la Terre = 6370km environ.
Merci pour cet article. Avez vous des références à propos de l’aspect temporel des choses, en effet certains gaz restent plus longtemps que d’autres dans l’atmosphere… cet effet d’accumulation est d’ailleurs difficile a apprehender…Avez vous deja developper ce sujet ou le GIEC le fait il déja …Merci encore
Bonjour, oui bien sûr c’est abordé dans les travaux du groupe 1 du GIEC dans l’AR5. Si vous êtes un tout petit peu patient, ça sera à nouveau expliqué dans le prochain rapport du GIEC qui sort le 9 août !
Bonjour,
Vous pouvez aussi prendre le cours des Mines 2019 sur le changement climatique par Jancovici, disponible en pdf à l’adresse
https://drive.google.com/drive/folders/1fqoACrCFtlXKonP266DkFUcmMVj22yj_
Vous trouverez un schéma en page 29 sur le forçage radiatif des GES avec le temps (sorte de loi de vidange pour les principaux GES résidents dans l’atmosphère).
merci bcp, surtout de vos réponses constructives ce qui me conforte sur votre sérieux, excellent travail encore
Commentaire technique: sur Firefox, les images stockées sur twimg sont bloquées par l’anti-tracker quand configuré en mode strict, ce qui empêche certaines illustrations de s’afficher (https://github.com/mozilla/blok/issues/187). Quand c’est le cas, il suffit de désactiver l’anti-tracker pour bonpote.com en cliquant sur le petit écusson bleu qui s’affiche dans la barre d’adresse.
Salut Bon pote, merci pour ton article !
Question naïve : que répondre à un climato sceptique qui affirme que la vapeur d’eau a un effet bien plus important que le CO2 en effet de serre et donc que ce dernier est négligeable.
Bonjour, nous allons traiter le sujet en article, mais en attendant, voici un thread très instructif sur le sujet : https://twitter.com/fmbreon/status/1189639242999316488?s=20
Je me permets un petit grain de sel : pour répondre à la question sur le rapport de masse H2O/CO2 largement en faveur de l’eau, il faut bien comprendre que le bilan à l’origine est à l’équilibre. La masse énorme de vapeur d’eau assure aux 3/4 cet état d’équilibre. Un peu comme un funambule et sa barre d’équilibre. La barre elle-même, c’est la masse de vapeur d’eau.
Un peu plus de vapeur d’eau est régulé dans les quelques heures par les précipitations (le système s’auto-régule).
Le CO2 intervient dans l’équilibre fin du bilan radiatif (au bout de la barre du funambule, on ajoute quelques grammes et il bascule). Mais la grande différence est qu’un surplus de CO2 dans l’atmosphère y reste ! Le système Terre-Atmosphère n’est pas capable de le vidanger, et il s’accumule. Ce n’est donc pas linéaire, et la barre bascule de plus en plus vite.
En clair, La grande masse de vapeur d’eau est l’équilibre naturel, et notre problème de CO2 vient rompre l’équilibre (au final des émissions de GES,anthropique, l’effet de chauffage, aujourd’hui, n’est que de 2,5 W/m², alors que l’effet de serre naturel est de l’ordre de 340 W/m²).
Cette histoire change la donne, par l’effet de rétroactivité expliqué dans le lien de Bon Pote (augmentation de la température globale de l’atmosphère => capacité plus forte à contenir de la vapeur d’eau, et là, c’est la masse globale de vapeur d’eau qui va augmenter, de façon pérenne, ce qu’on va commencer à voir, avec d’autres effets, dans les années à venir).
Merci à Bon Pote pour cette intrusion.
La compréhension des phénomènes est indispensable à leur acceptation, et toute idée ou image pour la comprenette est souvent bonne à prendre.
Merci pour votre réponse, c’est très clair !
Merci et bravo pour la qualité et le travail de votre indispensable vulgarisation scientifique. J’ose cependant un commentaire : parmi les GES, ne faudrait-il pas approfondir le cas de la vapeur d’eau, le premier d’entre eux. Et là, l’incertitude est encore plus grande. Je propose cette ressource qui à mon avis « plante bien le décors : https://planeteviable.org/vapeur-eau-role-rechauffement-planetaire/
Comme discuté dans mon post du 5 janvier (j’en profite pour corriger ce pauvre Clapeyron que j’ai malencontreusement estropié), la prise en compte de l’augmentation de vapeur d’eau est bien effective dans les modèles (en suivant le lien dans la réponse de Bon Pote).
Je ne voulais pas repolémiquer, mais, compte-tenu de la difficulté des modèles à gérer correctement la masse nuageuse résultante (quantitativement et qualitativement), il est vraisemblable que la modélisation revête encore une haute valeur d’incertitude sur ce point.
Et de fait, il est vraisemblable que l’avenir nous réserve quelques surprises.
Les effets radiatifs des nuages sont très différents suivant leur genre. Un cirrus, qui a un albédo assez faible et une émission d’IR faible, aurait au final un effet plutôt réchauffant (ce qui explique que les trainées de condensation des avions ont un effet radiatif bien supérieur au seul impact d’injection de GES supplémentaires, en générant une nébulosité significative de ce type de nuage).
Les nuages moyens et bas ont plutôt un effet refroidissant par forte occultation du soleil (de jour évidemment, la nuit étant plutôt générateur de réchauffement). Enfin, les nuages convectifs, appartiennent plutôt à la catégorie cirrus en termes de bilan radiatif (d’autant qu’ils ont un fort échauffement interne lié à la chaleur latente, et leur diabatisme reste fort, notamment dans les cyclones).
Cette dernière catégorie devrait être en augmentation, du fait de l’augmentation de l’instabilité de la troposphère (les couches basses, fortement imprégnées d’H2O et de CO2 se réchauffent, alors que la tropopause se refroidit, augmentant ainsi le gradient moyen de température de la troposphère et son instabilité.
Dernier paramètre : les aérosols. Grande inconnue, puisqu’à l’origine du déclenchement de la condensation. Ils sont bien pris en compte dans les modèles, qui nous montrent que la dépollution globale entraîne plutôt un réchauffement d’un point de vue brut radiatif (moins d’occultation et moins d’absorption), mais pourrait aussi modifier globalement l’ensemencement propice à la condensation).
En conclusion, cette rétroaction d’H2O au sein de la troposphère est assez mal maîtrisée au plan de la rétroaction nuageuse et de son impact thermique.
Bonjour,
tout d’abord bonne année.
J’apprécie beaucoup le ton et les publications de votre site. Cependant, j’ai vu dans cette article une mauvaise explication du forçage radiatif. Mauvaise illustration principalement provenant de … l’ADEME !
Je trouve dommage car cela rend faux l’explication. La Terre est à l’équilibre radiatif… avoir des flêches de taille différente est donc très… approximative voir fausse.
Je vous renvoie à la carte de la fresque du climat et à la vidéo associé qui explique très bien le soucis…
https://www.youtube.com/watch?v=q1xZHWJy8GI
Vous avez une grosse audience tant mieux ! J’espère que vous publiera un petit errata 🙂
https://fresqueduclimat.org/wiki/index.php?title=Discussion:Fr-fr_adulte_carte_15_for%C3%A7age_radiatif
Merci encore pour vos efforts
Merci et vous faites bien de le spécifier. L’auteur est au courant, nous avons voulu vulgarisé et donc faire au plus simple mais plusieurs personnes ont rebondi dessus (à juste titre) donc nous allons mettre à jour.
Bonjour et merci pour votre commentaire.
L’explication textuelle est correcte malgré sa simplification, le schéma n’est là que pour illustrer de manière simple l’effet de serre en guise d’introduction à l’article, et n’a pas pour but d’expliquer de manière complète le bilan radiatif.
Nous avons ajouté une note avec une explication et un vers la vidéo que vous avez donné, pour que ceux qui veulent creuser ce sujet complexe puissent le faire.
Bravo pour avoir abordé de front et en détails les notions de bilan et de forçage radiatifs. Quand je pense qu’en aout dernier, vous ne souhaitiez pas entrer dans des sujets trop techniques sur le changement climatique… vous faites très fort et très bien !
Mais, en tant qu’ancien météorologue (avant d’être climatologue et réciproquement!), j’ai trouvé une erreur dans la partie introductive “De l’effet de serre au forçage radiatif”. Il s’agit du deuxième paragraphe sous les 3 schémas ADEME de l’effet de serre, lorsque vous comparez des nuits claires et nuageuses. Il a bien un “effet de serre” à l’oeuvre mais il s’agit essentiellement de la “paroi” qui est constituée des particules liquides et solides de la base des nuages. Le fait que ces particules se soient formées à partir d’un gaz (la vapeur d’eau) qui est effectivement un “gaz à effet de serre” est un élément mineur.
A la réflexion, je ne suis pas certain que l’on puisse expérimenter facilement l’effet de serre en version gazeuse. Il faudrait prendre le temps de fabriquer une enceinte transparente qu’on puisse doper au CO2 (avec des cartouches de gonflage de bicyclette par exemple) et constater que la température s’élève plus vite en version dopée lorsqu’on braque une lampe médicale infra-rouge dessus.
Que pensez-vous de remplacer la fin de votre phrase par “…, car la base des nuages agit comme la paroi d’une serre, sur le rayonnement infra-rouge montant du sol.”?
Ca n’enlève rien à la qualité du reste
Bonjour, et merci pour votre commentaire.
Cette phrase sur les nuits claires provient de cet article du site Climat en Questions : https://www.climat-en-questions.fr/reponse/fonctionnement-climat/effet-serre-par-jean-louis-fellous
Votre proposition me convient, nous allons faire la modification dans l’article.
A des fins de curiosité, avez-vous un lien vers une étude ou un article expliquant ce phénomène de parois ?
Merci d’avance.
Bonjour,
J’ai regardé l’article de Jean-Louis Fellous et il est bien indiqué que “les nuages renvoient le rayonnement infra-rouge vers le sol” dans le paragraphe 2. Par contre les deux dernières phrases ont pu engendrer de la confusion car si les deux constats sont vrais, le raisonnement est incorrect.
Le refroidissement nocturne se fait au contact du sol, dans des épaisseurs d’atmosphère faibles. Ce qui est en cause est donc essentiellement une question de capacité calorifique (facilité à varier de température). Or cette capacité est sensiblement plus petite pour l’air sec (environ 1000J/kg/K aux températures ordinaires) que pour la vapeur d’eau (environ 1800J/kg/K). Donc, sans parler d’une éventuelle saturation, un air est d’autant plus difficile à refroidir et à réchauffer qu’il est humide et ceci est largement indépendant des propriétés optiques de captation, ou pas, du rayonnement infrarouge par les gaz constitutifs.
Votre question d’un choix d’articles explicatifs sur le “renvoi” des rayonnements infrarouge par la base des nuages est difficile car la moindre diminution des températures nocturnes en cas de nuit nuageuse est un “classique” de la météorologie enseigné depuis de nombreuses décennies (j’ai testé moi-même, il y a 35 ans de cela…). On en trouve cependant un certain nombre d’allusions, comme dans des cours universitaires sur le transfert radiatif (page 12 de https://www.lmd.jussieu.fr/~fcodron/COURS/notes_radiatif.pdf “…un nuage même peu épais absorbera donc rapidement la quasi-totalité du rayonnement (Infrarouge)…”). Les documents d’origine sont probablement bien antérieurs à l’ère numérique. Désolé.
Vous pouvez cependant en faire vous-même une constatation en comparant des images satellite simultanées en lumière visible et en IR. Les nuages fins, pour peu qu’ils aient une température différente de celle du sol, à peine détectables en lumière visible sont très nets en IR, preuve qu’ils bloquent le rayonnement issu du sol. Ca vous donne même une idée de l’épaisseur de la “paroi” nuageuse nécessaire pour bloquer une grande partie du rayonnement IR : quelques dizaines de mètres seulement.
Les articles récents s’intéressent plus généralement au caractère amplificateur ou tampon, vis à vis du Changement Climatique, des nuages considérés dans leur totalité.
Beau travail ! Merci
Il va falloir décroître…. et vite !
Le problème est de faire accepter cette idée et ses implications comme la baisse du pouvoir d’achat, la baisse des retraites, la fin de la civilisation des loisirs … Pas facile de se faire élire avec de telles promesses.
Les imbrications sont complexes… Pour ne prendre qu’un seul exemple, dans l’effet radiatif du CO2, qui dépend de sa concentration, est cachée de façon indirecte l’effet positivement radiatif de la déforestation.
La forêt est un puits de carbone, qui participe à la vidange du CO2 atmosphérique, et le diminuer correspond à une augmentation indirecte de la concentration de notre GES préféré.
Donc, au final, la déforestation qui augmente l’albédo et la concentration de CO2 est-elle bonne ou mauvaise ? la modélisation semble pencher pour un bilan plutôt en notre défaveur.
Autre problème caché : la réponse nuageuse à l’augmentation de température de l’atmosphère. La charge en vapeur d’eau a du augmenter (Claperon) puisque l’atmosphère peut maintenant accueillir davantage de vapeur d’eau avant condensation.
Et donc… plusieurs questions :
– plus ou moins de nuages ? de quel type ?
– Quid de l’augmentation d’H20 atmosphérique due au réchauffement (toujours Claperon), qui pourrait bien avoir une rétroaction sur son pouvoir d’absorption des infra-rouge (les fenêtres sont-elles fermées ou saturées, ou bien reste-t-il des bandes de longueur d’ondes encore disponibles ?). Car là, nous ne sommes plus à l’échelle anthropique (qui représente zéro en termes d’ajouts de vapeur d’eau), mais dans un processus d’ordre planétaire.
Il y a de quoi alimenter quelques billets… !
Bonjour,
C’est effectivement complexe, d’où la nécessité de vulgariser simplement certains concepts.
– La modélisation des nuages est une grosse source d’incertitudes et sauf erreur de ma part le débat scientifique n’est pas encore tranché
– La rétroaction avec la vapeur d’eau est prise en compte, voir par exemple cet article écrit par un climatologue lead author du 5ème rapport du GIEC sur le forçage radiatif : https://www.climat-en-questions.fr/reponse/mecanismes-devolution/vapeur-deau-effet-serre-par-francois-marie-breon
Merci pour cet article, très bien fait et expliqué. Energétiquement vous donnez des chiffres impressionnants : Forçage radiatif : une puissance de 1,2 millions de TW fonctionnant pendant un an, donc x 8760 heures = une énergie annuelle de 10.512 Millions de TWh.
Voici une autre idée par rapport à l’énergie consommée dans le monde par les activités humaines : dans le monde, l’énergie finale = 14.000 Mtep. Pour 1 Tep il faut diviser par 86000 pour avoir les TWh. Soit 14000000000/86000 = 162.790 TWh.
Le rapport 10.512.000.000 TWh de forçage radiatif versus 162.790 TWh d’énergie finale consommée dans le monde = 64.574 ; l’énergie du forçage radiatif provenant principalement du CO2 et du CH4 est donc 64.574 fois plus grande que toute l’énergie finale que nous consommons dans le monde.
Bravo aux auteurs pour l’article, très bien expliqué !
J’ai eu comme @Jean-Charles Piketty en commentaire envie de comparer la chaleur totale de toutes nos activités à l’énergie totale absorbée. Je retrouve bien vos conclusions mais avec seulement un facteur de 60 (et non pas 64 000). Ce qui ne change pas les conclusions : l’énergie retenue annuellement par les gaz à effet de serre issus de la combustion est 100x supérieure à celle libérée par la combustion elle-même. (ou de manière plus approximative, mais imagée : pour se réchauffer vite il vaut mieux mettre un pull plutôt que de faire un feu !)
Détail des calculs :
Conversions : 1 Gtep = 11600 TWh = 4.2e19 J
Consom mondiale primaire [principalement fossile donc qui finit en chaleur] : 14 Gtep (2017) = donc 5.9e20
Chaleur retenue par les GES : 2.3 W/m2 * surface d’une sphere de 6300 km de rayon * 8760 h / an * 3600 s/h = 3.6e22 J (comme dans l’article)
Donc 3.6e22 J / 5.9e20 = 61 :
Attention, Erwan a raison ci-dessous : 14000 Mtep, cela fait bien 162 000 TWh et pas 162. Heureusement, parce que par exemple rien que la capacité de production d’électricité nucléaire en France est de 350 TWh.
Merci Erwan et Olivier, je corrige car j’avais mal calculé l’énergie du forçage radiatif : une puissance de 1,2 millions de milliards de Watts, cela fait 1200 TW fonctionnant pendant un an, donc x 8760 heures = une énergie annuelle de 10.512.000 TWh. (et non pas 10.512.000.000 TWh de mon précédent commentaire).
Le rapport 10.512.000 TWh de forçage radiatif / 162.790 TWh d’énergie finale consommée dans le monde = 64,57 ; l’énergie du forçage radiatif provenant principalement du CO2 et du CH4 est donc 64,57 fois plus grande que toute l’énergie finale que nous consommons dans le monde. C’est le même ordre de grandeur du calcul en joules d’Erwan qui trouve un rapport de 61.