Effet de serre -Greenhouse effect

Les gaz à effet de serre permettent à la lumière du soleil de traverser l'atmosphère, chauffant la planète, mais absorbent et retransmettent ensuite le rayonnement infrarouge (chaleur) émis par la planète
Analyse quantitative : L'énergie circule entre l'espace, l'atmosphère et la surface de la Terre, les gaz à effet de serre dans l'atmosphère absorbant et émettant de la chaleur rayonnante, affectant le bilan énergétique de la Terre .

L' effet de serre est un processus qui se produit après que l'énergie de l'étoile hôte d'une planète traverse l' atmosphère de la planète et chauffe la surface de la planète. Lorsque la planète renvoie la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge, les gaz à effet de serre dans l'atmosphère absorbent une partie de la chaleur, puis en renvoient une partie vers la planète, la réchauffant. Sans l'effet de serre, la température de surface moyenne de la Terre serait d'environ -18 ° C (-0,4 ° F) par rapport à la température de surface moyenne réelle de la Terre d'environ 14 ° C (57,2 ° F). En plus des gaz à effet de serre naturellement présents, les augmentations d'origine humaine des gaz à effet de serre emprisonnent de plus grandes quantités de chaleur. La combustion de combustibles fossiles a augmenté le dioxyde de carbone atmosphérique d'environ 50 % par rapport aux niveaux préindustriels, ce qui est le principal moteur du réchauffement climatique .

La matière émet de l'énergie à une longueur d'onde liée à sa température. Le Soleil est à environ 5 500 ° C (9 930 ° F), il émet donc la majeure partie de son énergie dans le proche infrarouge et les longueurs d'onde visibles (comme la lumière du soleil). La température moyenne à la surface de la Terre est d'environ 15 ° C (59 ° F), elle émet donc un rayonnement infrarouge de plus longue longueur d'onde (chaleur rayonnée). Différents gaz absorbent différentes longueurs d'onde de rayonnement. L'atmosphère terrestre est constituée de gaz transparents aux longueurs d'onde visibles de la lumière, permettant à la lumière du soleil de chauffer la surface. La plupart des gaz de l'atmosphère sont également transparents au rayonnement infrarouge, mais une petite partie de l'atmosphère est constituée de gaz à effet de serre qui l'absorbent. Ces molécules de gaz à effet de serre absorbent une partie de la chaleur émise par la Terre, puis réémettent la chaleur dans toutes les directions, la transmettant à l'air ambiant et réchauffant d'autres molécules de gaz à effet de serre. La chaleur rayonnée vers le bas augmente encore la température de la surface, qui renvoie ensuite la chaleur à l'atmosphère dans un cycle de rétroaction positive .

Un effet de serre incontrôlable se produit lorsque les gaz à effet de serre s'accumulent dans l'atmosphère par un cycle de rétroaction positive à un point tel qu'ils empêchent sensiblement la chaleur rayonnée de s'échapper dans l'espace, empêchant ainsi la planète de se refroidir. Un effet de serre incontrôlable impliquant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau semble s'être produit sur Vénus . Cependant, il est peu probable que les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine puissent à elles seules déclencher un effet d'emballement sur Terre.

Le terme effet de serre vient d'une analogie erronée avec les serres . La principale façon dont les serres retiennent l'énergie du soleil est d'empêcher le mouvement de l'air (bloquant la convection ), bien que leurs panneaux retiennent également la chaleur en limitant le rayonnement et la conduction de la chaleur .

Histoire

L'effet de serre et son impact sur le climat ont été succinctement décrits dans cet article de 1912 de Popular Mechanics destiné à être lu par le grand public.

L'existence de l'effet de serre, bien que non nommé en tant que tel, a été proposée par Joseph Fourier en 1824. L'argument et les preuves ont été encore renforcés par Claude Pouillet en 1827 et 1838. En 1856, Eunice Newton Foote a démontré que l'effet de réchauffement du soleil est plus grand pour l'air avec de la vapeur d'eau que pour l'air sec, et l'effet est encore plus grand avec le dioxyde de carbone. Elle a conclu que "Une atmosphère de ce gaz donnerait à notre terre une température élevée..." John Tyndall a été le premier à mesurer l'absorption et l'émission infrarouge de divers gaz et vapeurs. À partir de 1859, il a montré que l'effet était dû à une très petite proportion de l'atmosphère, les principaux gaz n'ayant aucun effet, et était en grande partie dû à la vapeur d'eau, bien que de faibles pourcentages d'hydrocarbures et de dioxyde de carbone aient un effet significatif. L'effet a été plus complètement quantifié par Svante Arrhenius en 1896, qui a fait la première prédiction quantitative du réchauffement climatique dû à un hypothétique doublement du dioxyde de carbone atmosphérique. Cependant, le terme «serre» n'a été utilisé pour désigner cet effet par aucun de ces scientifiques; le terme a été utilisé pour la première fois de cette manière par Nils Gustaf Ekholm en 1901.

Définition

Le spectre de rayonnement solaire pour la lumière directe au sommet de l'atmosphère terrestre et au niveau de la mer

L'effet de serre est défini comme suit :

L'effet radiatif infrarouge de tous les constituants absorbant l'infrarouge dans l'atmosphère. Les gaz à effet de serre (GES), les nuages ​​et certains aérosols absorbent le rayonnement terrestre émis par la surface de la Terre et ailleurs dans l'atmosphère. Ces substances émettent un rayonnement infrarouge dans toutes les directions, mais, toutes choses étant égales par ailleurs, la quantité nette émise vers l'espace est normalement inférieure à celle qui aurait été émise en l'absence de ces absorbeurs en raison de la baisse de température avec l'altitude dans la troposphère et de la affaiblissement de l'émission. Une augmentation de la concentration de GES augmente l'ampleur de cet effet; la différence est parfois appelée l'effet de serre renforcé. La modification d'une concentration de GES due aux émissions anthropiques contribue à un forçage radiatif instantané. La température à la surface de la Terre et la troposphère se réchauffent en réponse à ce forçage, rétablissant progressivement l'équilibre radiatif au sommet de l'atmosphère.

La Terre reçoit de l'énergie du Soleil sous forme de rayonnement ultraviolet , visible et proche infrarouge . Environ 26 % de l'énergie solaire entrante est réfléchie vers l'espace par l'atmosphère et les nuages, et 19 % est absorbée par l'atmosphère et les nuages. La majeure partie de l'énergie restante est absorbée à la surface de la Terre. Parce que la surface de la Terre est plus froide que le Soleil, elle rayonne à des longueurs d'onde beaucoup plus longues que les longueurs d'onde qui ont été absorbées. La majeure partie de ce rayonnement thermique est absorbée par l'atmosphère et la réchauffe. L'atmosphère acquiert également de la chaleur par les flux de chaleur sensible et latente de la surface. L'atmosphère émet de l'énergie à la fois vers le haut et vers le bas ; la partie rayonnée vers le bas est absorbée par la surface de la Terre. Cela conduit à une température d'équilibre plus élevée que si l'atmosphère ne rayonnait pas.

Un corps noir thermiquement conducteur idéal à la même distance du Soleil que la Terre aurait une température d'environ 5,3 ° C (41,5 ° F). Cependant, comme la Terre réfléchit environ 30% de la lumière solaire entrante, la température effective de cette planète idéalisée (la température d'un corps noir qui émettrait la même quantité de rayonnement) serait d'environ -18 ° C (0 ° F). La température de surface de cette planète hypothétique est de 33 ° C (59 ° F) inférieure à la température de surface réelle de la Terre d'environ 14 ° C (57 ° F). L'effet de serre est la contribution des gaz à effet de serre et des aérosols à cette différence, la modélisation imparfaite des nuages ​​étant la principale incertitude.

Détails

Le modèle de serre idéalisé est une simplification. En réalité, l'atmosphère près de la surface de la Terre est largement opaque au rayonnement thermique et la plupart des pertes de chaleur depuis la surface se font par convection . Cependant les pertes d'énergie radiative deviennent de plus en plus importantes plus haut dans l'atmosphère, en grande partie à cause de la concentration décroissante de vapeur d'eau, un important gaz à effet de serre. Plutôt que la surface elle-même, il est plus réaliste de penser que l'effet de serre s'applique à une couche de la moyenne troposphère , qui est effectivement couplée à la surface par un taux de déchéance . Une image simple suppose également un état stable, mais dans le monde réel, le cycle diurne , ainsi que le cycle saisonnier et les perturbations météorologiques, compliquent les choses. Le chauffage solaire s'applique uniquement pendant la journée. La nuit, l'atmosphère se refroidit quelque peu, mais pas beaucoup car l' inertie thermique du système climatique résiste aux changements de jour comme de nuit, ainsi que pendant de plus longues périodes. Les changements de température diurnes diminuent avec la hauteur dans l'atmosphère.

Dans la région où les effets radiatifs sont importants, la description donnée par le modèle de serre idéalisé devient réaliste. La surface de la Terre, réchauffée à une "température effective" d'environ -18 ° C (0 ° F), émet une chaleur infrarouge à longue longueur d'onde dans la plage de 4 à 100 μm. À ces longueurs d'onde, les gaz à effet de serre qui étaient largement transparents au rayonnement solaire entrant sont plus absorbants. Chaque couche de l'atmosphère contenant des gaz à effet de serre absorbe une partie de la chaleur émise vers le haut par les couches inférieures. Il rayonne dans toutes les directions, vers le haut et vers le bas ; à l'équilibre (par définition) la même quantité qu'il a absorbée. Cela se traduit par plus de chaleur en dessous. L'augmentation de la concentration des gaz augmente la quantité d'absorption et de re-rayonnement, et réchauffe ainsi davantage les couches et finalement la surface en dessous.

Les gaz à effet de serre, y compris la plupart des gaz diatomiques à deux atomes différents (tels que le monoxyde de carbone, CO) et tous les gaz à trois atomes ou plus, sont capables d'absorber et d'émettre un rayonnement infrarouge. Bien que plus de 99 % de l'atmosphère sèche soit transparente aux infrarouges (parce que les principaux constituants - N
2
, O
2
, et Ar - ne sont pas capables d'absorber ou d'émettre directement le rayonnement infrarouge), les collisions intermoléculaires entraînent le partage de l'énergie absorbée et émise par les gaz à effet de serre avec les autres gaz non actifs dans l'IR.

Exemples dans l'atmosphère

Comment le CO2 provoque l'effet de serre.

Gaz à effet de serre

Un gaz à effet de serre (GES) est un gaz capable de piéger l'énergie du rayonnement solaire dans l'atmosphère d'une planète. Les gaz à effet de serre contribuent à l'essentiel de l'effet de serre dans le bilan énergétique de la Terre.

Les gaz à effet de serre peuvent être divisés en deux types, directs et indirects. Les gaz qui peuvent absorber directement l'énergie solaire sont les gaz à effet de serre directs, par exemple la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et l'ozone. Les molécules de ces gaz peuvent absorber directement le rayonnement solaire à certaines gammes de longueurs d'onde. Certains gaz sont des gaz à effet de serre indirects, car ils n'absorbent pas l'énergie solaire directement ou de manière significative, mais ont la capacité de produire d'autres gaz à effet de serre. Par exemple, le méthane joue un rôle important dans la production d'ozone troposphérique et la formation de plus de dioxyde de carbone. Les NO x et le CO peuvent également produire de l'ozone troposphérique et du dioxyde de carbone par des processus photochimiques .

Les gaz atmosphériques n'absorbent que certaines longueurs d'onde d'énergie mais sont transparents pour les autres. Les schémas d'absorption de la vapeur d'eau (pics bleus) et du dioxyde de carbone (pics roses) se chevauchent dans certaines longueurs d'onde. Le dioxyde de carbone n'est pas un gaz à effet de serre aussi puissant que la vapeur d'eau, mais il absorbe l'énergie dans des longueurs d'onde plus longues (12 à 15 micromètres) que la vapeur d'eau, fermant partiellement la "fenêtre" à travers laquelle la chaleur rayonnée par la surface s'échapperait normalement vers l'espace . (Illustration NASA, Robert Rohde)

Par leur pourcentage de contribution à l'effet de serre global sur Terre, les quatre principaux gaz à effet de serre sont :

Il n'est pas pratique d'attribuer un pourcentage spécifique à chaque gaz car les bandes d'absorption et d'émission des gaz se chevauchent (d'où les plages indiquées ci-dessus). Une molécule d'eau ne reste dans l'atmosphère que 8 à 10 jours en moyenne, ce qui correspond à une forte variabilité de la contribution des nuages ​​et de l'humidité à tout moment et en tout lieu.

Il existe d'autres gaz influents qui contribuent à l'effet de serre, notamment l'oxyde nitreux (N 2 O), les perfluorocarbures (PFC), les chlorofluorocarbures (CFC), les hydrofluorocarbures (HFC) et l'hexafluorure de soufre (SF 6 ). Ces gaz sont principalement produits par les activités humaines, ils ont donc joué un rôle important dans le changement climatique.

Changement de concentration des gaz à effet de serre de 1750 à 2019 (ppm : parties par million ; ppb : parties par milliard) :

  • Dioxyde de carbone (CO 2 ), 278,3 à 409,9 ppm, en hausse de 47 % ;
  • Méthane (CH 4 ), 729,2 à 1866,3 ppb, en hausse de 156 % ;
  • Protoxyde d'azote (N 2 O), 270,1 à 332,1 ppb, en hausse de 23 %.

Le potentiel de réchauffement global (PRG) d'un gaz à effet de serre est calculé en quantifiant la durée de vie et l'efficacité d'effet de serre du gaz. En règle générale, le protoxyde d'azote a une durée de vie d'environ 121 ans et un GWP plus de 270 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone sur une période de 20 ans. L'hexafluorure de soufre a une durée de vie de plus de 3 000 ans et un GWP 25 000 fois plus élevé que le dioxyde de carbone.

Des nuages

Les nuages ​​jouent un rôle important dans l'équilibre radiatif global et les cirrus fins ont des effets de serre. Ils peuvent absorber et émettre des rayonnements infrarouges et affecter ainsi les propriétés radiatives de l'atmosphère. Les nuages ​​comprennent les nuages ​​liquides, les nuages ​​à phases mixtes et les nuages ​​de glace. Les nuages ​​liquides sont des nuages ​​bas et ont un forçage radiatif négatif. Les nuages ​​à phase mixte sont des nuages ​​qui coexistent avec de l'eau liquide et de la glace solide à des températures inférieures au point de congélation et leurs propriétés radiatives (profondeur optique ou épaisseur optique) sont considérablement influencées par la teneur en liquide. Les nuages ​​de glace sont des nuages ​​élevés et leur forçage radiatif dépend de la concentration en nombre de cristaux de glace, de l'épaisseur des nuages ​​et de la teneur en eau glacée.

Les propriétés radiatives des nuages ​​liquides dépendent fortement des propriétés microphysiques des nuages, telles que la teneur en eau liquide des nuages ​​et la distribution de la taille des gouttes de nuages. Les nuages ​​liquides avec une teneur en eau liquide plus élevée et des gouttelettes d'eau plus petites auront un forçage radiatif négatif plus fort. Le contenu en liquide des nuages ​​est généralement lié aux circulations de surface et atmosphérique. Au-dessus de l'océan chaud, l'atmosphère est généralement riche en vapeur d'eau et les nuages ​​​​liquides contiennent donc une teneur en eau liquide plus élevée. Lorsque les flux d'air humide convergent dans les nuages ​​et génèrent de forts courants ascendants, la teneur en eau peut être beaucoup plus élevée. Les aérosols influenceront la distribution de la taille des gouttes de nuages. Par exemple, dans les régions industrielles polluées avec beaucoup d'aérosols, les gouttelettes d'eau dans les nuages ​​liquides sont souvent petites.

Les nuages ​​à phases mixtes ont un forçage radiatif négatif. Le forçage radiatif des nuages ​​à phases mixtes a une plus grande incertitude que les nuages ​​liquides. Une des raisons est que la microphysique est beaucoup plus compliquée à cause de la coexistence d'eau liquide et solide. Par exemple, le processus Wegener – Bergeron – Findeisen peut épuiser de grandes quantités de gouttelettes d'eau et agrandir de petits cristaux de glace en gros en peu de temps. Le processus Hallett-Mossop brisera les gouttelettes de liquide lors de la collision avec de gros cristaux de glace et gèlera en de nombreux petits éclats de glace. Les propriétés radiatives des nuages ​​peuvent changer considérablement au cours de ces processus, car les petits cristaux de glace peuvent refléter beaucoup plus de lumière solaire et générer un forçage radiatif négatif plus important, par rapport aux grosses gouttelettes d'eau.

Les cirrus peuvent augmenter ou réduire les effets de serre, selon l'épaisseur des nuages. Les cirrus minces sont généralement considérés comme ayant un forçage radiatif positif et les cirrus épais ont un forçage radiatif négatif. La teneur en eau glacée et la distribution de la taille de la glace déterminent également les propriétés radiatives des cirrus. Plus la teneur en eau glacée est grande, plus les effets de refroidissement des cirrus sont importants. Lorsque la teneur en eau de la glace des nuages ​​​​est la même, les cirrus avec plus de cristaux de glace plus petits ont des effets de refroidissement plus importants, par rapport aux cirrus avec moins de cristaux de glace plus gros. Certains scientifiques suggèrent de faire des semis de cirrus dans des cirrus fins afin de diminuer la taille des cristaux de glace et donc de réduire leur effet de serre, mais d'autres études doutent de son efficacité et pensent qu'il serait inutile de lutter contre le réchauffement climatique.

Aérosols

Les aérosols atmosphériques sont généralement définis comme des suspensions de particules liquides, solides ou mélangées avec diverses propriétés chimiques et physiques, qui jouent un rôle très important dans la modulation du bilan énergétique de la Terre qui entraînera davantage le changement climatique. Il existe deux sources principales d'aérosols atmosphériques, l'une étant des sources naturelles et l'autre des sources anthropiques. Par exemple, la poussière du désert, le sel marin, les cendres volcaniques, les composés organiques volatils (COV) de la végétation et la fumée des incendies de forêt sont quelques-unes des sources naturelles importantes d'aérosols. En effet, les aérosols générés par les activités humaines, tels que la combustion de combustibles fossiles, les incendies de déforestation et la combustion de déchets agricoles, sont considérés comme des aérosols anthropiques. La quantité d'aérosols anthropiques a considérablement augmenté depuis l'époque préindustrielle, ce qui est considéré comme une contribution majeure à la pollution atmosphérique mondiale. Étant donné que ces aérosols ont une composition chimique et des propriétés physiques différentes, ils peuvent produire différents effets de forçage radiatif pour réchauffer ou refroidir le climat mondial.

L'impact des aérosols atmosphériques sur le climat peut être classé comme direct ou indirect par rapport au forçage radiatif du système climatique. Les aérosols peuvent diffuser et absorber directement le rayonnement solaire et infrarouge dans l'atmosphère, d'où un forçage radiatif direct sur le système climatique mondial. Les aérosols peuvent également agir comme des noyaux de condensation des nuages ​​(CCN) pour former des nuages, entraînant une modification de la formation et de l'efficacité des précipitations d'eau liquide, de glace et de nuages ​​en phase mixte, provoquant ainsi un forçage radiatif indirect associé à ces changements dans les propriétés des nuages.

Les aérosols qui diffusent principalement le rayonnement solaire peuvent renvoyer le rayonnement solaire vers l'espace, ce qui provoquera un effet de refroidissement sur le climat mondial. Tous les aérosols atmosphériques ont une telle capacité à diffuser le rayonnement solaire entrant. Mais seuls quelques types d'aérosols peuvent absorber le rayonnement solaire, tels que le carbone noir (BC), le carbone organique (OC) et les poussières minérales, qui peuvent induire un effet de réchauffement non négligeable sur l'atmosphère terrestre. L'émission de carbone noir est très importante dans les pays en développement, comme la Chine et l'Inde, et cette tendance à la hausse devrait encore se poursuivre. Le carbone noir peut être transporté sur de longues distances et mélangé avec d'autres aérosols en cours de route. L'efficacité de l'absorption solaire a une corrélation positive avec le rapport du carbone noir au sulfate, ainsi les gens devraient se concentrer à la fois sur les émissions de carbone noir et le rapport atmosphérique de carbone en sulfate. La taille des particules et le rapport de mélange peuvent non seulement déterminer l'efficacité d'absorption du BC, mais également affecter la durée de vie du BC. L'albédo de surface des surfaces recouvertes de neige ou de glace pourrait être réduit en raison du dépôt de ces types d'aérosols absorbants, ce qui provoquera également un effet de chauffage. L'effet chauffant du noir de carbone à haute altitude est tout aussi important que le dioxyde de carbone dans la fonte des manteaux de neige et des glaciers. En plus de ces aérosols absorbants, on a constaté que l'aérosol stratosphérique peut également induire un fort effet de réchauffement local en augmentant le rayonnement à ondes longues vers la surface et en réduisant le rayonnement à ondes longues sortant.

Rôle dans le changement climatique

Le taux de réchauffement de la Terre (graphique) est le résultat de facteurs qui incluent l'augmentation de l'effet de serre.

Le renforcement de l'effet de serre par les activités humaines est connu sous le nom d'effet de serre renforcé (ou anthropique ). En plus d'être déduite des mesures du satellite CERES tout au long du 21e siècle, cette augmentation du forçage radiatif de l'activité humaine a été observée directement et est principalement attribuable à l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique. Selon le rapport d'évaluation de 2014 du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat , « les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone, de méthane et d'oxyde nitreux sont sans précédent depuis au moins 800 000 dernières années. Leurs effets, ainsi que ceux d'autres facteurs anthropiques, ont été détectés partout dans le monde. le système climatique et sont extrêmement susceptibles d'avoir été la cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle ».

Le CO 2 est produit par la combustion de combustibles fossiles et d'autres activités telles que la production de ciment et la déforestation tropicale . Les mesures de CO 2 de l' observatoire du Mauna Loa montrent que les concentrations ont augmenté d'environ 313 parties par million (ppm) en 1960, passant le cap des 400 ppm en 2013. La quantité actuelle de CO 2 observée dépasse les maxima des records géologiques (≈300 ppm ) à partir des données des carottes de glace. L'effet du dioxyde de carbone produit par la combustion sur le climat mondial, un cas particulier de l'effet de serre décrit pour la première fois en 1896 par Svante Arrhenius , a également été appelé effet Callendar .

Au cours des 800 000 dernières années, les données des carottes de glace montrent que le dioxyde de carbone a varié de valeurs aussi basses que 180 ppm au niveau préindustriel de 270 ppm. Les paléoclimatologues considèrent les variations de la concentration en dioxyde de carbone comme un facteur fondamental influençant les variations climatiques sur cette échelle de temps.

De vraies serres

Une serre moderne à RHS Wisley

L'"effet de serre" de l'atmosphère est nommé par analogie avec les serres qui se réchauffent au soleil. Cependant, une serre n'est pas principalement chauffée par "l'effet de serre". "L'effet de serre" est en fait un terme impropre puisque le chauffage dans la serre habituelle est dû à la réduction de la convection , tandis que "l'effet de serre" agit en empêchant la chaleur absorbée de quitter la structure par transfert radiatif .

Une serre est construite avec n'importe quel matériau qui laisse passer la lumière du soleil : généralement du verre ou du plastique. Le soleil réchauffe le sol et le contenu à l'intérieur comme à l'extérieur, et ceux-ci réchauffent ensuite l'air. À l'extérieur, l'air chaud près de la surface monte et se mélange à l'air plus frais en altitude, maintenant la température plus basse qu'à l'intérieur, où l'air continue de se réchauffer car il est confiné dans la serre. On peut le démontrer en ouvrant une petite fenêtre près du toit d'une serre : la température va chuter considérablement. Il a été démontré expérimentalement ( RW Wood , 1909) qu'une "serre" (non chauffée) avec un couvercle de sel gemme (qui est transparent à l'infrarouge) chauffe une enceinte de la même manière qu'une enceinte avec un couvercle en verre. Ainsi, les serres fonctionnent principalement en empêchant le refroidissement par convection .

Les serres chauffées sont encore une autre affaire : comme elles ont une source de chauffage interne, il est souhaitable de minimiser la quantité de chaleur qui s'échappe par refroidissement radiatif. Cela peut être fait grâce à l'utilisation de vitrages adéquats.

Il est en théorie possible de construire une serre qui abaisse son émissivité thermique pendant les heures sombres ; une telle serre piégerait la chaleur par deux mécanismes physiques différents, combinant plusieurs effets de serre, dont l'un ressemble plus étroitement au mécanisme atmosphérique, rendant le débat impropre sans objet.

Effets associés

Effet anti-serre

L'effet anti-serre est un mécanisme similaire et symétrique à l'effet de serre : dans l'effet de serre, l'atmosphère laisse entrer le rayonnement tout en ne laissant pas sortir le rayonnement thermique, réchauffant ainsi la surface du corps ; dans l'effet anti-serre, l'atmosphère retient le rayonnement tout en laissant passer le rayonnement thermique, ce qui abaisse la température de surface d'équilibre. Un tel effet a été proposé pour Titan , la lune de Saturne .

Effet de serre incontrôlable

Un effet de serre incontrôlable se produit si des rétroactions positives entraînent l'évaporation de tous les gaz à effet de serre dans l'atmosphère. On a depuis longtemps émis l'hypothèse qu'un effet de serre incontrôlable impliquant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau s'était produit sur Vénus , cette idée est encore largement acceptée. La planète Vénus a connu un effet de serre incontrôlable , résultant en une atmosphère composée à 96% de dioxyde de carbone et une pression atmosphérique de surface à peu près la même que celle trouvée à 900 m (3 000 pieds) sous l'eau sur Terre. Vénus a peut-être eu des océans d'eau, mais ils auraient bouilli lorsque la température moyenne de surface a atteint les 735 K actuels (462 ° C; 863 ° F).

Un article de journal de 2012 a déclaré que presque toutes les sources de preuves indiquent qu'il est peu probable qu'il soit possible de déclencher une serre complètement incontrôlable sur Terre, simplement en ajoutant des gaz à effet de serre à l'atmosphère. Cependant, les auteurs ont averti que "notre compréhension de la dynamique, de la thermodynamique, du transfert radiatif et de la physique des nuages ​​des atmosphères chaudes et humides est faible", et que nous "ne pouvons donc pas complètement exclure la possibilité que des actions humaines puissent provoquer une transition, sinon à un emballement complet, puis au moins à un état climatique beaucoup plus chaud que le climat actuel ». Un article de 2013 concluait que l'emballement des effets de serre "pourrait en théorie être déclenché par un forçage accru des effets de serre", mais que "les émissions anthropiques sont probablement insuffisantes".

Corps autres que la Terre

Outre la Terre, il existe d'autres planètes du système solaire qui ont également un effet de serre. L'effet de serre sur Vénus est particulièrement important, ce qui porte sa température de surface à 462 ° C (864 ° F). Cela est dû à plusieurs raisons :

  1. Elle est plus proche du Soleil que la Terre d'environ 30 %.
  2. Son atmosphère très dense est constituée principalement de dioxyde de carbone, à environ 97 %.

"Vénus a connu un effet de serre incontrôlable dans le passé, et nous nous attendons à ce que la Terre le fasse dans environ 2 milliards d'années à mesure que la luminosité solaire augmente".

Titan est un corps à effet de serre et anti-effet de serre . La présence de N 2 , CH 4 et H 2 dans l'atmosphère contribue à un effet de serre, augmentant la température de surface de 21K par rapport à la température attendue du corps sans atmosphère. L'existence d'une brume de haute altitude, qui absorbe les longueurs d'onde du rayonnement solaire mais est transparente à l'infrarouge, contribue à un effet anti-serre d'environ 9K. L'effet net de ces deux phénomènes est un réchauffement net de 21K - 9K = 12K, donc Titan est 12 K plus chaud qu'il ne le serait s'il n'y avait pas d'atmosphère.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes