Climatologie, météorologie, bilan radiatif

Climatologie, météorologie

Climatologie, météorologie

 

I. Le climat : un ensemble de moyenne

 

Un climat est défini par un ensemble de moyennes de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée.

Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, le degré d’hygrométrie, la pluviométrie, la nébulosité, la vitesse et la direction des vents.

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Le climat désigne le temps moyen d’une région donné. L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) définie une période type pour faire une étude statistique sur les moyennes des grandeurs atmosphériques. Cette période type est de 30 ans.

 

II. La météo : prévoir le temps qu’il fait

 

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques qu’elle prévoit à court terme (jours, semaines). Elle prévoit le temps qu’il fait dans l’immédiat, et son évolution probable dans les prochains jours, avec des incertitudes plus ou moins grandes. Alors que la climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires).

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III. Les indicateurs du climat global

 

La température moyenne de la Terre, calculée à partir de mesures in situ et depuis l’espace par des satellites, est l’un des indicateurs du climat global. Il en existe d’autres : volume des océans, étendue des glaces et des glaciers, etc.

Ainsi, à Lyon il existe un bloc erratique, déplacé par le glacier du Rhône il y a 140 000 ans environs. Plus de 400 km sépare Lyon du glacier du Rhône actuellement.

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Au moment de leur reproduction, les végétaux à fleurs disséminent des quantités considérables de grains de pollen. Les grains de pollen possèdent une enveloppe très résistante, qui leur permet d’être conservés et fossilisés. Les grains de pollen sont très différents selon les espèces végétales. Et les végétaux n’ont pas tous les mêmes préférences climatiques. Ainsi, en étudiant les pollens retrouvés dans les sédiments, on en déduit les espèces présentes, par exemple :

Sapin : climat froid tempéré, humide

Aulne : climat tempéré, zones humides

Bouleau : climat froid, sec ou humide

 

Conclusion

 

Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. Toutefois, depuis plusieurs centaines de milliers d’années, jamais la concentration du CO2 atmosphérique n’a augmenté aussi rapidement qu’actuellement.

Un bilan radiatif déséquilibré

Un bilan radiatif déséquilibré

 

I. Le bilan radiatif terrestre

 

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Lorsque le rayonnement solaire atteint l’atmosphère terrestre, une partie (environ 30 %) est directement réfléchie, c’est-à-dire renvoyée vers l’espace, par l’air, les nuages blancs et les surfaces claires de la Terre.

Les rayons incidents qui n’ont pas été réfléchis vers l’espace sont absorbés par l’atmosphère (20,7 %) et la surface terrestre (51 %). Cette dernière partie du rayonnement absorbée par la surface du sol lui apporte de la chaleur qu’elle restitue à son tour, le jour comme la nuit, en direction de l’atmosphère sous forme d’infrarouge. L’effet de serre ne s’intéresse qu’à ces rayonnements, qui seront absorbés en partie par les gaz à effet de serre, ce qui contribue à réchauffer l’atmosphère.

Dans un troisième temps, cette chaleur contenue par l’atmosphère est réémise dans toutes les directions : une partie s’échappe vers l’espace, mais une autre partie retourne vers la Terre. Cela s’oppose donc au refroidissement de la surface terrestre.

Le bilan radiatif étant équilibré, il y autant d’énergie qui rentre que d’énergie qui sort, la température moyenne de la Terre est théoriquement stable.

 

II. La notion de forçage radiatif

 

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Une diminution de la température résulte d’un bilan radiatif négatif, c’est-à-dire d’une quantité d’énergie reçue inférieure à celle réémise.

C’est l’inverse pour une augmentation de la température de l’atmosphère terrestre. Ces variations du bilan radiatif sont appelées forçage radiatifs.

Depuis un siècle et demi, on mesure un réchauffement climatique global (environ +1°C), qui est la réponse du système climatique à l’augmentation du forçage radiatif.

 

III. Les gaz à effet de serre et le réchauffement de l’atmosphère

 

Il existe différents gaz à effet de serre : le CO2 bien sur, mais aussi CH4, N2O, H2O.

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Si le système climatique se réchauffe, c’est qu’il gagne plus d’énergie qu’il n’en perd. Lorsque la concentration des GES augmente, l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance relative reçue par le sol de la part de l’atmosphère.

Cette puissance additionnelle entraîne une perturbation de l’équilibre radiatif qui existait à l’ère préindustrielle.

L’énergie supplémentaire associée est essentiellement stockée par les océans, mais également par l’air et les sols, ce qui se traduit par une augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre et la montée du niveau des océans.