L'albédo et le bilan du rayonnement solaire

Cette section se concentre sur l'albédo et son rôle dans le bilan radiatif terrestre. Elle explique également comment le rayonnement solaire interagit avec l'atmosphère et la surface de la Terre.

Définition: L'albédo est le rapport entre la puissance réfléchie par la surface de la Terre et la puissance incidente reçue par la surface terrestre. Il est exprimé sans unité ou en pourcentage.

Formule: A = Psolaire réfléchie / Psolaire reçue

L'albédo terrestre varie considérablement selon la nature de la surface. Par exemple :

• Océans : 10 à 20%
• Pôles : 60 à 80%
• Moyenne terrestre : environ 30%

Highlight: En moyenne, 70% du rayonnement solaire est absorbé par la Terre, contribuant à son réchauffement.

Le bilan du rayonnement solaire montre que :

• Environ 26% est réfléchi directement vers l'espace $principalement par les nuages$
• Environ 20% est absorbé par l'atmosphère
• Le reste $environ 54$ atteint la surface terrestre où il est absorbé ou réfléchi

Ces interactions complexes entre le rayonnement solaire, l'atmosphère et la surface terrestre sont essentielles pour comprendre le réchauffement climatique et les variations de température à l'échelle globale.

L'effet de serre et le rayonnement terrestre

Cette partie explique l'effet de serre et comment le rayonnement absorbé par la Terre est réémis sous forme d'infrarouge.

Définition: L'effet de serre est le processus par lequel certains gaz atmosphériques absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, puis le réémettent vers le sol, contribuant ainsi au réchauffement de la planète.

Le sol, après avoir absorbé une partie du rayonnement solaire, s'échauffe et émet un rayonnement infrarouge. Ce rayonnement est ensuite absorbé par les gaz à effet de serre dans l'atmosphère, tels que la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et le méthane.

Highlight: La puissance reçue localement par le sol est la somme de deux composantes :

1. Le rayonnement solaire incident $après diffusion, réflexion et absorption par l'atmosphère$ : 171 W/m²
2. Le rayonnement infrarouge lié à l'effet de serre : 220 W/m² Total : 391 W/m²

Cette combinaison de rayonnements conditionne la température moyenne du sol. Sans l'effet de serre, la température moyenne de la Terre serait d'environ -17°C, alors qu'elle est actuellement d'environ +15°C.

Exemple: Le schéma de l'effet de serre illustre comment le rayonnement solaire est partiellement réfléchi par les nuages, l'atmosphère et le sol, tandis qu'une partie est absorbée par la surface terrestre, provoquant son échauffement.

Comprendre ces mécanismes est crucial pour analyser le réchauffement climatique et prédire les changements futurs du climat terrestre. L'étude du bilan radiatif de la Terre permet aux scientifiques de modéliser les impacts des activités humaines sur le système climatique global.

Le bilan radiatif terrestre

Cette dernière section aborde le bilan radiatif terrestre global, synthétisant les informations des parties précédentes pour donner une vue d'ensemble du système énergétique de la Terre.

Le bilan radiatif terrestre est l'équilibre entre l'énergie reçue du Soleil et celle renvoyée vers l'espace. Ce bilan est influencé par plusieurs facteurs :

1. Le rayonnement solaire incident
2. L'albédo de la Terre
3. L'absorption atmosphérique
4. L'effet de serre

Highlight: Un équilibre parfait entre l'énergie reçue et émise maintiendrait une température constante sur Terre. Cependant, les variations de ces facteurs, notamment dues aux activités humaines, peuvent perturber cet équilibre et conduire au réchauffement climatique.

L'étude du bilan radiatif terrestre est essentielle pour :

• Comprendre les mécanismes du climat terrestre
• Prédire les changements climatiques futurs
• Évaluer l'impact des activités humaines sur l'environnement global

Exemple: Le calcul de l'albédo terrestre permet d'estimer la quantité d'énergie solaire réfléchie vers l'espace. Une diminution de l'albédo, par exemple due à la fonte des glaces polaires, peut accélérer le réchauffement en réduisant la quantité d'énergie réfléchie.

En conclusion, le bilan radiatif terrestre est un concept clé pour comprendre les mécanismes du climat et du réchauffement climatique. Il intègre des notions complexes telles que l'albédo, l'effet de serre, et les interactions entre le rayonnement solaire et l'atmosphère terrestre. Ces connaissances sont cruciales pour développer des stratégies d'atténuation et d'adaptation face aux changements climatiques en cours.

Le Soleil, notre source d'énergie

Ce chapitre examine comment l'énergie solaire est reçue et transformée par la Terre. Il aborde la puissance du rayonnement solaire, son interaction avec l'atmosphère terrestre, et introduit le concept d'albédo.

Définition: Le rayonnement électromagnétique solaire se compose de sept domaines en fonction de la longueur d'onde : rayons gamma, rayons X, ultraviolets, lumière visible, infrarouge, micro-ondes et ondes radio.

La puissance moyenne reçue à la surface de la Terre est d'environ 342 W/m², en tenant compte de la rotation de la Terre et de son inclinaison axiale.

Highlight: L'atmosphère terrestre interagit différemment avec les diverses longueurs d'onde du rayonnement solaire, étant opaque à certaines $comme les rayons gamma$ et transparente à d'autres $comme une partie des ondes radio$.

Le bilan radiatif terrestre est crucial pour comprendre comment l'énergie solaire est distribuée et utilisée sur notre planète. Ce concept est fondamental dans l'étude du réchauffement climatique et des changements environnementaux globaux.