Capsule 4 - Climat #1 : Le climat, c’est quoi ? L’effet de serre et l’équilibre climatique

Summary

Dans cette capsule sur l'effet de serre, nous explorons les mécanismes du réchauffement climatique. Le conférencier explique comment certains gaz, notamment la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre. Cette absorption entraîne un réchauffement, car une partie de cette énergie est réémise vers la Terre. L'effet de serre naturel contribue à maintenir une température moyenne d'environ 15°C, mais une augmentation des gaz à effet de serre renforce cet effet, perturbant l'équilibre climatique et entraînant des changements. Ce phénomène joue un rôle clé dans la stabilité du climat.

Takeaways

• 🌍 L'effet de serre est un phénomène naturel essentiel pour maintenir la température de la Terre, en piégeant une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.
• 💨 Les principaux gaz à effet de serre naturels sont la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, avec la vapeur d'eau jouant un rôle prédominant.
• 🔬 Un gaz à effet de serre absorbe et réémet une partie du rayonnement infrarouge vers la surface, augmentant ainsi la température de la Terre.
• 📉 Environ 99 % des gaz dans l'atmosphère sont transparents au rayonnement infrarouge, seuls les gaz à effet de serre l'absorbent.
• 📈 Plus la concentration de gaz à effet de serre augmente, plus la part du rayonnement infrarouge absorbée augmente, intensifiant ainsi le réchauffement.
• ☀️ Le rayonnement solaire chauffe la surface terrestre, mais le rayonnement infrarouge réémis par l'atmosphère contribue davantage au réchauffement de la surface.
• 🌡️ Sans effet de serre, la température moyenne de la Terre serait de -19°C, contre +15°C avec l'effet de serre naturel.
• ⚖️ L'équilibre climatique est maintenu lorsque l'énergie absorbée par la surface de la Terre est égale à l'énergie émise par celle-ci.
• 🔄 Cet équilibre énergétique permet de maintenir des conditions climatiques stables, avec une température moyenne et un cycle de l'eau constants.
• 🌪️ Si cet équilibre est rompu, les paramètres climatiques évoluent, entraînant des changements dans la température, les précipitations et les vents.

Q & A

Qu'est-ce que l'effet de serre?

L'effet de serre est un phénomène naturel résultant de l'absorption du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre par certains gaz dans l'atmosphère, qui le réémettent ensuite en partie vers la surface, réchauffant ainsi la Terre.

Quels sont les principaux gaz à effet de serre naturel?

Les principaux gaz à effet de serre naturel sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2) et l'ozone.

Quelle est la proportion des gaz à effet de serre dans l'atmosphère?

Les gaz à effet de serre représentent environ 3 g pour mille, soit 0.003% de la masse de l'air dans l'atmosphère.

Comment l'effet de serre contribue-t-il au réchauffement de la Terre?

L'effet de serre contribue au réchauffement de la Terre en absorbant et en réémettant le rayonnement infrarouge, ce qui augmente la température de la surface terrestre.

Quels sont les deux flux d'énergie qui réchauffent la surface terrestre?

Les deux flux d'énergie qui réchauffent la surface terrestre sont le rayonnement solaire absorbé après réflexion et le rayonnement infrarouge émis par l'atmosphère.

Quelle est l'importance de la vapeur d'eau en tant que gaz à effet de serre?

La vapeur d'eau est le premier gaz à effet de serre en raison de son importance dans l'atmosphère et de son rôle majeur dans l'absorption et la réémission du rayonnement infrarouge.

Quel est le rôle du gaz carbonique dans l'effet de serre?

Le gaz carbonique (CO2) est le deuxième gaz à effet de serre le plus important et contribue également au réchauffement de la surface terrestre en absorbant et en réémettant le rayonnement infrarouge.

Quel est l'équilibre climatique et comment est-il déterminé?

L'équilibre climatique est déterminé par la balance entre les flux d'énergie absorbés et émis par la surface de la Terre. Lorsque ces flux sont égaux, le climat reste stable.

Si l'équilibre climatique est rompu, que se passe-t-il?

Si l'équilibre climatique est rompu, le climat évolue et les paramètres comme la température et les précipitations peuvent changer, entraînant des changements climatiques.

Quelle est la température moyenne de la Terre en degrés Celsius sans l'effet de serre?

Sans l'effet de serre, la température moyenne de la Terre serait de -19 degrés Celsius.

Quels sont les impacts de l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l'atmosphère?

L'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre augmente l'effet de serre, ce qui conduit à un réchauffement de la surface terrestre et peut entraîner des changements climatiques.

Outlines

00:00

🌡️ Introduction à l'effet de serre

Le présentateur introduit le sujet de l'effet de serre en portant une chemise rouge, symbolisant la chaleur. Les objectifs sont de comprendre ce qu'est l'effet de serre, d'identifier les gaz responsables et d'expliquer les flux d'énergie qui influencent l'équilibre climatique. Un gaz à effet de serre absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, réémettant cette énergie, ce qui réchauffe la planète. Les gaz à effet de serre naturels incluent la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone.

05:00

🌍 Les gaz à effet de serre dans l'atmosphère

La composition de l'atmosphère est examinée, en mettant en avant les principaux gaz à effet de serre naturels : la vapeur d'eau et le CO2. La vapeur d'eau représente 2,5 g par kilogramme d'air, tandis que le CO2 en représente 0,6 g. Bien que ces gaz soient en faibles quantités, ils jouent un rôle crucial dans l'absorption du rayonnement infrarouge, contrairement aux autres gaz qui n'absorbent pas ce rayonnement.

10:03

🔭 Absorption et émission de l'infrarouge

Le rayonnement infrarouge émis par la Terre est principalement absorbé par les gaz à effet de serre, notamment la vapeur d'eau et le CO2. Ces gaz réémettent ensuite ce rayonnement vers l'atmosphère et la surface, augmentant ainsi la température terrestre. Plus la concentration de gaz à effet de serre augmente, plus la surface de la Terre se réchauffe, renforçant ainsi l'effet de serre.

15:05

🔄 L'équilibre climatique et le réchauffement

L'effet de serre naturel permet de maintenir la température moyenne de la Terre à environ 15°C. Sans cet effet, la température serait d'environ -19°C, rendant la planète invivable. L'équilibre climatique dépend de la balance entre les flux d'énergie reçus et émis par la surface terrestre. Lorsque cet équilibre est rompu, le climat évolue, affectant la température, les précipitations et les vents.

Keywords

💡Effet de serre

L'effet de serre est le processus par lequel certains gaz dans l'atmosphère terrestre captent le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et le renvoient vers cette dernière, ce qui entraîne un réchauffement de la surface. Dans la vidéo, l'effet de serre est présenté comme un phénomène naturel essentiel pour maintenir une température habitable sur Terre.

💡Gaz à effet de serre

Les gaz à effet de serre sont des gaz qui absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, contribuant ainsi au réchauffement de la surface. Parmi les principaux gaz mentionnés dans la vidéo, on retrouve la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone (CO2), qui jouent un rôle important dans la régulation de la température terrestre.

💡Rayonnement infrarouge

Le rayonnement infrarouge est un type de rayonnement émis par la surface terrestre sous forme de chaleur. Ce rayonnement est partiellement absorbé par les gaz à effet de serre. La vidéo explique que ce processus de captation et de réémission par l'atmosphère est au cœur de l'effet de serre et du réchauffement climatique.

💡Vapeur d'eau

La vapeur d'eau est le principal gaz à effet de serre naturel mentionné dans la vidéo. Elle représente une partie importante des gaz dans l'atmosphère et joue un rôle crucial dans l'absorption du rayonnement infrarouge. La vidéo souligne que la vapeur d'eau contribue pour environ deux tiers à l'effet de serre naturel.

💡Dioxyde de carbone (CO2)

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre essentiel mentionné dans la vidéo. Il représente environ un tiers de l'effet de serre naturel. Le CO2 est un gaz qui provient à la fois de sources naturelles et humaines, et son augmentation dans l'atmosphère est un facteur clé du changement climatique.

💡Flux d'énergie

Le flux d'énergie désigne la quantité d'énergie qui est émise ou absorbée par la Terre. Dans la vidéo, il est expliqué que l'équilibre climatique dépend de l'équilibre entre le flux d'énergie reçu de la part du Soleil et celui qui est émis par la Terre. Cet équilibre est essentiel pour maintenir des températures stables.

💡Équilibre climatique

L'équilibre climatique est le point d'équilibre où les flux d'énergie qui réchauffent la Terre sont égaux aux flux qui sont renvoyés dans l'espace. Si cet équilibre est perturbé, le climat change. La vidéo explique que l'augmentation des gaz à effet de serre peut rompre cet équilibre, entraînant un réchauffement global.

💡Réchauffement climatique

Le réchauffement climatique fait référence à l'augmentation des températures à la surface de la Terre en raison de l'augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. La vidéo explique que plus il y a de gaz à effet de serre, plus l'effet de serre s'intensifie, entraînant un réchauffement accru de la planète.

💡Rayonnement solaire

Le rayonnement solaire est la principale source d'énergie pour la Terre. Il est composé de rayonnements visibles et infrarouges. La vidéo mentionne que la majeure partie de l'énergie solaire est absorbée par la Terre, contribuant au réchauffement, tandis qu'une partie est réfléchie vers l'espace.

💡Cycle de l'eau

Le cycle de l'eau est un processus naturel où l'eau s'évapore, forme des nuages, puis retombe sous forme de précipitations. Ce processus est lié à l'équilibre énergétique de la Terre. Dans la vidéo, il est mentionné que l'évaporation et les précipitations sont influencées par l'effet de serre et contribuent à la régulation du climat.

Highlights

Définition de l'effet de serre et son rôle dans l'équilibre climatique.

Explication de ce qu'est un gaz à effet de serre.

Importance de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone comme gaz à effet de serre naturels.

La représentation visuelle de la distribution des gaz dans l'atmosphère.

La quantité relative de vapeur d'eau et de gaz carbonique dans l'atmosphère.

Explication du rôle de la vapeur d'eau en tant que principal gaz à effet de serre.

Description du spectre d'émission infrarouge de la surface terrestre et son absorption par les gaz à effet de serre.

L'effet de réchauffement de la surface de la Terre due à l'absorption du rayonnement infrarouge.

L'importance croissante de l'effet de serre en fonction de la concentration des gaz à effet de serre.

La différence entre le rayonnement solaire et le rayonnement infrarouge dans le contexte de l'effet de serre.

L'effet de serre augmentant la température de la Terre de près de 30 degrés.

Le rôle de la vapeur d'eau et du CO2 dans l'effet de serre naturel.

L'importance de l'équilibre entre les flux d'énergie absorbés et émis pour maintenir le climat stable.

L'impact de l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre sur le réchauffement de la Terre.

La contribution de l'effet de serre à la stabilité du climat et la température moyenne de la Terre.

L'importance du cycle de l'eau et du cycle convectif dans l'équilibre climatique.

La description de l'équilibre radiatif et son rôle dans le maintien du climat stable.

Transcripts

bonjour alors aujourd'hui j'ai mis une

chemise rouge parce qu'on va parler de

quelque chose de chaud vous avez deviné

on va parler de l'effet de serre

bienvenue dans climat un le climat 7

quoi

quatrième partie l'effet de serre et l'

équilibre climatique qui correspond donc

à tête 4e capsule

les objectifs sont de comprendre ce

qu'elle effet de serre connaître les

principaux gaz responsables de cet effet

pouvoir décrire d'où viennent les flux

d'énergie qui réchauffe la surface

terrestre

enfin savoir que l' équilibre climatique

provient d'un équilibre entre deux flux

d'énergie à la surface de la terre et

que ceci implique une stabilité du liban

alors avant de répondre à cette question

qu'est-ce que l'effet de serre

posons 11 ans une autre qu'est ce que

c'est qu'un gaz à effet de serre

un gaz à effet de serre c'est un gaz qui

absorbe une partie du rayonnement

infrarouge qui est mis par la surface de

la terre sol continent ou océan

qui ré mais totalement cette énergie

absorbée d'une part vers l'externe de la

terre d'autre part vers la surface

vous inquiétez pas on verra un petit

schéma là dessus un petit peu plus loin

ceci fait qu'une partie du rayonnement

infrarouge qui est émis par la surface

de la terre absorbés par l'atmosphère et

rémy vers cette surface est absorbée en

retour

un gaz à effet de serre a pour

impact de réchauffer la surface de la

terre

alors quels sont les principaux gaz à

effet de serre naturel

et bien regardons notre atmosphère

atmosphère qui repose sur un tout petit

une toute petite unité de surface 1

centimètres carrés de surfaces

continentales surface océanique peu

importe et on regarde l'ensemble de

l'atmosphère qui repose sur cette petite

surface c'est à dire jusqu'au sommet

jusqu'à pratiquement 100 km de hauteur

où on est déjà quasiment dans le dans le

vite

et bien l'ensemble des molécules d'air

qui repose sur ce centimètre carré de

surface pèse environ 1 kg on a 1 kg

d'air et dans ceux qui le g d'air nous

avons sans surprise les gaz majoritaire

qui sont là zot 7 155 g le dioxygène 231

g et puis d'autres gaz à plus faible

teneur mais quand même importante

et si on regarde de façon un petit peu

plus minutieuse d'autres gaz eh bien on

va pouvoir trouver les principaux gaz à

effet de serre qui sont la vapeur d'eau

la vapeur d'eau qui compte pour 2 5 g

sur cette colonne d'air d'un kilo et le

gaz carbonique qui lui pèse 0 6 k

ce sont donc les principaux gaz à effet

de serre naturel et on voit qu'ils

représentent vraiment très très peu dans

la proportion massique de l'atmosphère

c'est à dire qu'ils représentent environ

ensemble 3 g / milgram d'air donc 3 pour

mille

ce qui veut dire que la plupart des gaz

dans notre atmosphère la très grande

majorité à

99% sont transparents en rayonnement

infrarouge émis par la surface de la

terre c'est à dire qu'il ne l'absorbent

pas

alors voici représenter le flux

d'énergie émis par notre surface

terrestre en fonction des longueurs

d'onde qui vont de 3 microns à plus de

100 microns

ce flux d'énergie est centré sur environ

10 microns ce qui correspond au pic et

donc la gamme des longueurs d'onde

émises par notre surface et dans

l'infrarouge c'est à dire que ce

rayonnement n'est pas visible

on observe que l'ensemble des gaz à

effet de serre absorbent presque

entièrement le rayonnement qui est mis

par la surface de la terre en effet ici

les bandes d'absorption de la vapeur

d'eau en bleu du co2 en rouge sans

représenter et on voit bien que ces

bandes vont

absorber quasiment presque entièrement

le spectre d'émission infrarouge de la

surface terrestre

si on regarde plus précisément ces

bandes des missions et bien on voit que

la somme des bandes bleues qui

correspond à la vapeur d'eau est plus

grande que la somme des bandes rouges

qui correspond au co2 de ce fait la

vapeur d'eau est le premier gaz à effet

de serre de par son importance dans

l'atmosphère et en ce groupe c'est le

gaz carbonique

alors on observe que l'ozone joue aussi

un petit peu dans l'effet de serre mais

cette implication est vraiment

secondaire par rapport aux deux premiers

dont nous avons parlé

alors voici maintenant que nous avons

identifié les acteurs voici l'effet de

serre à proprement parler qui correspond

à la définition que je vous ai donné

tout à l'heure

regardez ce qu'il se passe

notre surface terrestre

continents et océans

et mais le flux d'énergie que je viens

de vous présenter entre 0 et 3 et sans

micro avec un pic à 10 microns c'est un

flux infrarouge ce flux un frag rouge ce

rayonnement lorsqu'ils traversent

l'atmosphère il va être quasiment

absorbé presqu'en totalité c'est à dire

1 90% par ces fameux gaz à effet de

serre donc vapeur d'eau et co2

mais ces gaz à effet de serre ne vont

pas le garder en quelque sorte ils vont

leurs maîtres ce rayonnement d'une part

vers l'extérieur de la terre et d'autre

part vers la surface de notre planète

et ce flux d'énergie infrarouge qui

arrive à la surface est absorbée par

notre surface

donc on voit bien qu'on un flux

d'énergie qui arrive à la surface et qui

va donc contribuer à la réchauffer

c'est ici donc décrit par ce petit texte

et on va ajouter une chose très

importante

c'est que plus la concentration des gaz

à effet de serre augmentent

plus la part du flux émis par la surface

de la terre dans l'infrarouge

absorbée augmente

et donc du coup plus le flux qui revient

la surface est important du coup ça

contribuer à réchauffer encore plus la

surface terrestre donc plus la

concentration de gaz à effet de serre

augmentent plus l'effet de serre est

fort et de coûts plus la surface se

réchauffe

on a représenté ici uniquement les

radiations qui correspond au rayonnement

solaire donc ici en jaune les courtes

longueurs d'onde entre 0 2 et 3 microns

et les radiations qui correspond au

rayonnement infrarouge donc entre 3 et

sans micro

les autres flux ne sont pas représentés

on observe donc le flux solaire qui est

au 1/3 renvoyer vers l'extérieur de la

thielle à terre par la réflexion

et les deux tiers qui contribuent à

réchauffer la surface de la terre

et puis le flux

émis par la surface de la terre dans

l'infrarouge qui est presque totalement

absorbés par les gaz à effet de serre

seule une petite partie repart vers à

l'extraire de la terre attention là les

flèches ne sont pas tout à fait bien

représenter en termes de rapport et ce

flux absorbée par les gaz à effet de

serre et rémy d'une part vers l'espace

d'autre part vers la surface terrestre

ce qui est intéressant de voir ici c'est

qu'on a bien effectivement deux flux qui

vont réchauffer notre surface de la

terre

suite à leur absorption le flux solaire

de 135 watts et puis une partie du passé

de 135 à une autre chose et puis une

partie du flux infrarouge qui

proviennent latmos donc on a bien un

supplément d'énergie

dans le bilan énergétique présentée

précédemment nous avions vu que notre

surface terrestre était chauffée par les

340 x 2 par mètre carré

qui perdait donc un tiers pour donner

uniquement de 135 watts et ses 235

croître nous faisait pas trouvé à l'

équilibre d'une température de - 19

degrés

à la surface de la terre on obtient 500

watts environ par mètre carré et une

température de environ + 15 degrés

nous avons donc un supplément d'énergie

entre le sommet d'atmosphère et la

surface de la terre

qui nous fait passer de -19 à +15

ceci au premier ordre on peut dire que

c'est dû à l'effet de serre et cet effet

de serre il nous fait donc augmenter la

surface de la terre

d'environ une trentaine de degrés

enfin cette trentaine de degrés

supplémentaires dus à l'effet de serre

est les environs du aux deux tiers par

la vapeur d'eau est à peu près un tiers

par le gaz carbonique naturel

donc vous voyez que son effet de serre

naturel la température de la terre

serait très très basse et donc les

conditions sera invivable tous seraient

gelées à la surface terrestre

cela nous fait déboucher sur la question

de l' équilibre climatique

on vient de voir que le climat nécessité

de disposer en permanence d'environ 500

watts par mètre carré à la surface de la

terre

les voici représenter ses 500 watts par

mètre carré

ils viennent d'une part du soleil après

réflexion des

340 watts par mètre carré

et d'autres processus il aurait environ

168 watts qui vont donc réchauffer la

surface de la terre

et puis du flux infrarouge qui provient

l'atmosphère

l'un et l'autre vont réchauffer notre

surface terrestre et parvenir à

maintenir le climat on observe que la

proportion de flux infrarouge émis par

l'atmosphère est quasiment le double de

celui du flux du soleil qui réchauffe

notre surface et ceci montre

effectivement l'importance de l'effet de

serre à la surface de la terre

ces 500 watts il vient donc ils

permettent de maintenir le climat qui

sont je vous rappelle les trois postes

principaux de la température 390 voix de

par mètre carré pour maintenir 15 degrés

celsius en moyenne sur le globe 78 kw

par mètre carré pour maintenir

l'évaporation et donc les précipitations

c'est à dire le cycle de l'eau et enfin

24 watts par mètre carré pour maintenir

le chauffage des masses d'air par le sol

la montée des ventes les vents

ascendants et donc tout le cycle

convectifs dans l'atmosphère

l'égalité entre ces deux flux absorbé

d'une part et émis par la surface de la

terre définit ce que l'on appelle l'

équilibre climatique

tant que cet équilibre est maintenu le

climat reste stable c'est à dire que les

valeurs des grandeurs physiques

température précipitations évents sont

constantes

en revanche si cet équilibre est brisé

au contraire le climat va évoluer les

paramètres vont changer

alors voici une illustration un petit

peu plus complète de ce bilan

énergétique à l' équilibre est ici vous

avez représenté notamment en noir les

flèches qui correspondent à

l'évaporation des masses d'eau pour

maintenir les pluies est donc une fine

et le cycle de l'eau 78 mètre par mètre

carré en noir également cette ce flux

cette flèche qui représente le flux

nécessaires pour maintenir le chauffage

des masses d'air la montée de l'air et

donc des vents à la surface du globe et

enfin un autre flux d'eau nous n'avons

pas encore parlé qui correspond à

l'absorption d'une petite partie du

rayonnement solaire par l'atmosphère

ici donc ils sont représentés avec

toutes les autres dont on a discuté

précédemment

et pour terminer voici une autre

illustration de cet équilibre radiatif

est plus général équilibres climatiques

avec d'autres données donc des données

réactualisées à travers ipcc 2014 en

jaune le rayonnement solaire avec la

réflexion et la quantité d'énergie le

flux d'énergie solaire qui vient

réchauffer la surface de la terre en

rouge le flux infrarouge non visible

d'une part émis par la surface de la

terre vers l'espace d'autre part émis

par l'atmosphère

et puis le flux

qui est liée au cycle de l'eau le flux

d'énergie liées au cycle de l'eau ici de

environ 80 4 à 2 par mètre carré et

enfin le flux qui est liée à la montée

des masses d'air et donc au vent

retenons le les points suivants l'effet

de serre naturel résulte essentiellement

de la présence de vapeur d'eau premier

gaz à effet de serre et de gaz

carbonique second gaz à effet de serre

naturel dans l'atmosphère

l'effet de serre est due à l'absorption

de ces gaz par ces gaz pardon du

rayonnement infrarouge qui est mis par

la surface terrestre

suivi de sa rémission vers la surface

le climat sur terre est déterminée par

le flux d'énergie qui alimente la

surface des continents et des hausses

héros

lorsque ce flux d'énergie est égal au

flux d'énergie qui est perdu par la

surface alors le climat est stable c'est

l'équilibré climatique

en revanche lorsque cet équilibre est

rompu

le climat va évoluer

à bientôt