L’effet de serre, un des facteurs du climat global

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Atmosphère, hydrosphère, climats
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L’effet de serre, un des facteurs du climat global

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1Principe de l’effet de serre

 L’atmosphère laisse passer, de jour, une grande majorité (70 %) du rayonnement solaire qui arrive à son sommet. La surface terrestre réfléchit une partie de ce rayonnement et absorbe l’autre partie, ce qui la réchauffe.

 De jour comme de nuit, la surface réchauffée réémet un rayonnement infrarouge (rayonnement thermique). La majorité de ce rayonnement est ensuite absorbée par certains gaz atmosphériques, dits gaz à effet de serre (GES). Cette action réchauffe l’atmosphère qui émet son propre rayonnement thermique dont une grande partie descend vers la Terre tandis que l’autre gagne l’espace.

 Les GES, gaz atmosphériques responsables de l’absorption du rayonnement infrarouge terrestre sont des molécules telles que : vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane, protoxyde d’azote, ozone.

 Chaque GES possède un pouvoir de réchauffement global (PRG) calculé à partir de son pouvoir d’absorption d’infrarouge par compa­raison avec le CO2 dont on fixe le PRG comme étant égal à 1 (>rabats,VI).

2Relation entre effet de serre et climat

 Le bilan entre la quantité d’énergie reçue par le système Terre-atmosphère et la quantité d’énergie réémise vers l’espace est nul, ceci explique pourquoi la température à la surface de la Terre reste constante.

 L’effet de serre est le processus naturel dû à l’atmosphère, qui contribue à maintenir la température moyenne à la surface de la Terre aux environs de 15 °C alors que celle-ci serait de – 18 °C sans atmosphère. Cette température moyenne est donc la résultante du rayonnement solaire absorbé et du rayonnement infrarouge absorbé par les GES réémis vers la surface terrestre dans un système Terre-atmosphère dont le bilan radiatif est à l’équilibre.

 L’effet de serre moyen est cependant très inégal : il est par exemple d’autant plus intense que la couverture nuageuse est forte et que l’atmosphère est riche en vapeur d’eau. La relation entre effet de serre et climat est donc complexe.

3Autres facteurs intervenant dans le climat global

 Le climat terrestre est directement lié à l’énergie solaire incidente qui arrive au sommet de l’atmosphère. Cette énergie varie au cours du temps, selon :

– l’activité du soleil (variations minimes tous les 11 ans) ;

– les modifications cycliques des paramètres orbitaux (excentricité de l’orbite, obliquité de l’axe de rotation, position des équinoxes sur l’orbite) responsables de variations périodiques de l’insolation et donc des climats mises en évidence dans les carottes de glace par exemple (>fiche57).

 L’activité volcanique peut avoir un double effet sur le climat :

– libération de CO2 et augmentation de l’effet de serre ;

– émission de poussières et diminution de l’insolation.

 L’albédo, rapport entre l’énergie solaire réfléchie et l’énergie solaire incidente, a aussi une influence sur le climat : plus l’albédo est élevé, plus le rayonnement solaire est réfléchi et moins il réchauffe la surface terrestre et l’atmosphère.

4Activités humaines et évolution future du climat

 Depuis le milieu du xixe siècle (début de la révolution industrielle), l’utilisation massive des combustibles fossiles (charbons, hydrocarbures) et diverses activités humaines (fabrication de ciments, déforestations, …) ont libéré de grandes quantités de GES dont certains à fort pouvoir de réchauffement (PRG) dans l’atmosphère.

 Cet accroissement rapide et notable des GES lié aux activités humaines est à l’origine d’un effet de serre d’origine anthropique qui s’ajoute à l’effet de serre naturel. Cette augmentation de l’effet de serre a contribué fortement au réchauffement climatique récent. Cependant, l’augmentation des GES par les activités humaines n’est pas la seule cause à l’origine de ce réchauffement car d’autres facteurs comme l’activité solaire en constante augmentation depuis le début du xxe siècle pourraient participer en partie à celui-ci.

 La difficulté pour modéliser l’évolution future du climat est donc d’établir la part de chacun des facteurs qui agissent sur le climat. Les modèles prenant en compte à la fois de la complexité du système climatique terrestre et de divers scénarios d’émissions de GES prévoient un réchauffement au cours du xxie siècle, de 2,5 à 6 °C.

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