N°4 - L’effet de serre - niv. 5 à 7

En formation de niveau 3 à 4 (CAP à Bac), on n'étudiera pas ce dossier.

Bien que la température de surface de la terre soit de +15 [°C], vue de l’espace la température de la planète est de -19 [°C].

Le maintien à +15 [°C] du sol de la terre est bien sûr dû aux rayons solaires qui ne sont pas immédiatement réfléchis vers l’espace ou immédiatement absorbés par l’atmosphère.

Une grande partie de ces rayons traverse donc l’atmosphère et atteint «le sol». Réchauffé, celui-ci émet en retour des rayons de type infra rouge.

Ces rayons IR en provenance «du sol» sont pour partie captés par l’atmosphère ce qui permet à la planète de rester autour de +15 [°C] à proximité «du sol» tout en étant à -19 [°C] aux alentours de 5 000 [m] d’altitude.

Nous sommes ainsi «protégés» des -19 [°C] par une sorte de «cocon atmosphérique» selon un processus que l’on appelle l’ "effet de serre".

Au final, tout se passe un peu comme si l’atmosphère était une couche d’isolant transparent (du type lame d’air), et dont la résistance thermique engendrerait l’écart de température de:
15 - (-19) = 34 [K].

On peut tout à fait faire une analogie avec la résistance thermique de la lame d'air d'un double vitrage.

Pour un flux quittant la terre de 235 [W/m²] et un écart de température «aux bornes» de 15 - (-19) = 34 [K], on peut ainsi dire que la résistance thermique de l’atmosphère est de:
R = 34 / 235 = 0,15 [m²K/W]

Cette valeur ne surprendra pas les thermiciens du bâtiment…

La résistance thermique des lames d’air n’augmente pas avec l’épaisseur du fait de l’augmentation des mouvements convectifs, mais elle peut augmenter selon la nature des gaz constitutifs de la lame…

Si la résistance thermique de l'atmosphère au passage de la chaleur augmente, la terre est obligée de monter en température "au sol" pour maintenir son évacuation d'énergie vers l'espace.

Nous avons donc à ce stade défini 2 explications possibles de la montée en température "au sol" de la planète.

• Une réduction du coefficient d'émissivité de l'atmosphère
• Une augmentation de la résistance thermique de l'atmosphère

Dans les 2 cas, la terre serait obligée de monter en température pour maintenir l'évacuation de l'énergie reçue du soleil vers l'espace. Dans le dossier "Le réchauffement climatique-partie 2" nous nous intéresserons à ces 2 hypothèses. Avant cela, continuons de lister les autres possibilités.