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N°7 - La résistance thermique de l’atmosphère a-t-elle augmenté? - niv 2

N°7 - La résistance thermique de l’atmosphère a-t-elle augmenté? - niv 2

En formation de niveau 5 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] (voir dossier Le réchauffement climatique Partie 1).

clima

Le maintien à +15 [°C] du sol de la Terre est 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 à 87% 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 5000 [m] d’altitude (selon les mesures effectuées par ballon sonde).

Par ailleurs, la température de –19 [°C] est celle qui permet à la planète d’évacuer vers l’espace, la chaleur qu’elle reçoit du soleil et du centre de la Terre, sous forme de rayonnements.

Comme nous l’avons vu dans les paragraphes précédents, la variation ou non de la température à laquelle la planète est « vue » de l’espace conditionne l’interprétation du réchauffement climatique :

  • Si cette température a augmenté dans la même proportion que le « sol », l’augmentation du flux thermique transmis vers l’espace est actuellement 60 fois supérieure à notre production énergétique. Ceci ne pourrait être du qu’à une variation de l’activité solaire ou, ce qui serait beaucoup plus grave, à une augmentation du coefficient d’absorption de notre atmosphère.
  • Si cette température n’a pas varié, l’hypothèse d’une variation de l’activité du soleil ou du coefficient d’absorption de l’atmosphère ne pourrait être envisagée, faute d’augmentation du flux thermique transmis vers l’espace. Le réchauffement au « sol » pourrait alors  être  du à notre activité du fait d’une augmentation de la résistance thermique de l’atmosphère.

La faiblesse de la variation du rayonnement vers l’espace à détecter rend peu probable qu’une analyse a pu être effectuée à partir de mesures réalisées par des sondes spatiales ces 10 dernières années.

Faute de mieux, nous allons étudier l’évolution des températures à 1000 [m]  et aux environs de 5000 [m]  d’altitude mesurées par les ballons sondes entre 1999 et 2008.

Il n’est pas évident que la température de l’air aux alentours de 5000 [m]  soit parfaitement représentative de la température de « rayonnement » de la planète. Ainsi une part (de l’ordre de 17%) des rayonnements IR transmis vers l’espace est en provenance directe du « sol » de la Terre.
Cependant, le fait que cette altitude corresponde sensiblement au partage à égalité des couches supérieures et inférieures de l’atmosphère pour ce qui est de leurs masses, permet d’envisager une certaine corrélation.

graph
    
calcul

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Source AMSU-A Températures

Question

Q1: Si l'on compare les températures mesurées à 1000 [m] et aux environs de 5000 [m], la résistance thermique de l'atmosphère entre ces 2 altitudes semble-t-elle avoir augmenté entre 1999 et 2008?

La résistance thermique de l’atmosphère entre 1000 [m] et 5000 [m] d’altitude, semble avoir augmenté.

 


Explication :

A l’altitude 1000 [m], on constate un réchauffement notable entre 1999 et 2008.

Dans le même temps  on constate qu’à 4400 [m] d’altitude la température n’a que faiblement varié.

En conséquence, l’écart de température entre ces 2 altitudes a augmenté.  

Appelons R la résistance thermique de l’atmosphère.

R = ΔT / Flux (voir dossier réchauffement climatique partie 1)

On peut donc écrire :
ΔT = R x Flux

L’augmentation du ΔT pourrait être due à une élévation de la résistance thermique de l’atmosphère ou à celle du flux thermique transmis.

Si l’on admet que la température à 4400 [m] d’altitude est (au moins en partie) représentative de la température de la planète « vue de l’espace », sa faible variation suppose une  certaine stabilité du flux transmis.

 

Dans cas, ce serait donc la résistance thermique de l’atmosphère qui aurait augmenté.

Ceci conforterait l’hypothèse d’un réchauffement au moins en partie d’origine anthropique (dû à notre activité) car si le réchauffement était pour l’essentiel dû à la variation de l’activité solaire, il se serait traduit par une augmentation du flux thermique de la Terre vers l’espace ce que la stabilité de la température à 4400 [m] semble infirmer.

Notons enfin que le réchauffement à 1000 [m] d’altitude est très supérieur à ce que l’on constate au sol de la planète. Ceci est du à la couverture nuageuse et à l’inertie apportée par la terre et les océans.
Il se peut de ce fait que l’étude des variations de température de l’atmosphère à 1000 [m] soit plus riche d’enseignement que l’évolution très amortie des températures au sol.

Malheureusement, le site AMSU-A Température a cessé courant août 2009 de mettre en ligne l’évolution des températures à 1000 [m] d’altitude, ce qui empêche pour le moment le suivi de l’évolution étudiée.

Sur la 1ère moitié de 2009, il est apparu une nouvelle hausse très sensible de la température à 1000 [m], également visible à 4400 [m]. Cette hausse semble s’être prolongée aux 2 altitudes tout l’été 2009.