Capsule 4 - Climat #1 : Le climat, c’est quoi ? L’effet de serre et l’équilibre climatique
Summary
TLDRDans 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
🌡️ 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.
🌍 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.
🔭 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.
🔄 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.
Mindmap
Keywords
💡Effet de serre
💡Gaz à effet de serre
💡Rayonnement infrarouge
💡Vapeur d'eau
💡Dioxyde de carbone (CO2)
💡Flux d'énergie
💡Équilibre climatique
💡Réchauffement climatique
💡Rayonnement solaire
💡Cycle de l'eau
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
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