Fr-fr adulte carte 15 forçage radiatif

Carte adulte #15 : Forçage radiatif

Sources

• Page 699, IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis  :

Radiative forcing (RF) quantifies the change in energy fluxes caused by changes in these drivers for 2011 relative to 1750, unless otherwise indicated.

• (OT) Passages du rapport IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis justifiant la proposition de modification du verso de la carte :

P. 661, 2ème paragraphe : le forçage radiatif effectif (ERF) est le déséquilibre qui existerait si la température des océans et de la banquise était resté bloqué aux valeurs de 1750.

Whereas in the RF concept all surface and tropospheric conditions are kept fixed, the ERF calculation presented here allow all physical variables to respond to perturbations except for those concerning the ocean and sea ice. (…) RF and ERF are estimated over the Industrial Era from 1750 to 2011 if other periods are note explicitly stated. (…) The total anthropogenic ERF over the Industrial Era is 2.3 W m-2.

Page 664, introduction de 8.1 : In this chapter, we discuss RF from natural and anthropogenic components during the industrial period, presenting values for 2011 relative to 1750 unless otherwise stated, and projected values through 2100.

Page 664, dernier paragraphe de 8.1.1.1  : …radiative forcing was defined as the change in net irradiance at the tropopause after allowing for stratospheric temperatures to readjust tor radiative equilibrium, while holding surface and tropospheric temperatures… at the unperturbed values.

Page 665, Box 8.1 : Definition of Radiative Forcing and Effective Radiative Forcing

RF is defined as the change in net downward radiative flux at the tropopause… while holding surface and tropospheric temperatures…at the unperturbed values. ERF is the change in net TOA downward radiative flux after allowing atmospheric temperatures… to adjust but with surface temperature or a portion of surface conditions unchanged.

Page 669, Figure 8.1 : une illustration de la définition du forçage radiatif

Cartoon (b) : RF, Tropospheric temperature fixed Cartoon (d) : ERF, Ocean temperature fixed Cartoon (e) : present state, the net flux is zero

En 2011, le bilan radiatif est nul (e) mais le forçage radiatif est de 2.3 W m-2 (d) !

(/OT)

Contenu additionnel

Points clés

• (OT) La carte n°15 laisse croire qu’il arrive 2,3 W/m2 d’énergie de plus qu’il n’en sort, à chaque instant. Il n’en est rien ! Cette définition est celle du « bilan radiatif » est sa valeur est presque nulle : il entre autant d’énergie qu’il n’en sort (ou alors 1 W/m2 maximum pour prendre en compte le temps de mise à l’équilibre à cause du réchauffement).

Dans le rapport du GIEC, le forçage radiatif est le déséquilibre de flux d’énergie qui existerait si on avait interdit à la surface de la Terre (ou des océans) de se réchauffer par rapport aux valeurs qui existaient en 1750. Mais la surface de la Terre s’est réchauffée (d’environ 1°C) et le « bilan radiatif », à ne pas confondre avec le forçage radiatif, est presque nul.

La légende de la figure 8.18 page 699 du rapport du GIEC, au verso de la carte n°15, doit se comprendre comme le flux d’énergie qui ne serait pas restituée à l’espace si la surface de la Terre étaient restée bloquée à sa température de 1750. Comme le bilan radiatif est nul, ce flux d’énergie, appelé « forçage radiatif », est celui qui a réchauffé la Terre. On peut donc simplifier l’explication de la carte n°15 comme proposé ci-dessus. (/OT)

• Il existe une manière simple et graphique d'expliquer le forçage radiatif en reprenant l'image de la carte effet de serre. Notons les flèches de la carte de 1 à 4 (1 pour réflexion, 2 pour insolation, 3 pour infrarouge, et 4 pour la flèche effet de serre). Rajoutons aussi une valeur 5 qui est la quantité d'énergie émise par rayonnement infrarouge à la surface de la Terre. Tout d'abord, il faut dire que chaque corps chaud émet un rayonnement. Plus le corps est chaud, plus il rayonne et renvoye de l'énergie. La quantité d'énergie qui arrive sur terre vaut 2-1. La quantité d'énergie qui sort de la Terre est 3. La quantité d'énergie émise par la terre en rayonnement infrarouge est 5. En 1750, ce qui rentrait vallait ce qui sortais, donc 2-1 = 3. On est à l'équilibre. L'effet de serre s'amplifiant, la flèche 4 grossit. C'est la contribution de 3.1W/ m2. D'une autre coté, les aérosols augmente la taille de la flèche 1. C'est le -0.8W/ m2 car c'est de la quantité d'énergie qui n'arrive pas sur Terre.
• En reprenant les notations du point précédent, on peut rajouter que comme la terre se réchauffe, la fléche 5 grossit, les deux flèches 3 et 4 grossissent donc. Or le grossissement de la flèche 3 n'est pas compté dans le bilan du forçage radiatif. Ainsi, la Terre n'absore une quantité d'energie effective que de 0.9W/ m2.
• Cette carte est à enlever pour la version simplifiée.

Détail poste par poste

Effets réchauffants

• Solar : l'intensité des tâches solaires varie dans le temps, avec une période de 11 ans. D'où les petites bosses.
• BC [Black Carbon] on snow : Le carbone noir est de la suie (voir carte 10 Aérosols) qui se dépose sur la neige qui est blanche, et par effet d'albédo, ça réchauffe.
• Contrails : Les Contrails sont les trainées des avions dues aux aérosols et à la vapeur d’eau présente et émise. Ces trainées sont comme des nuages artificiels (des cirrus, en l'occurrence, vu leur altitude et leur forme). A cette altitude, l'effet réchauffant des nuages (effet de serre) l'emporte sur l'effet refroidissant (albédo).
• Strat H20 [stratospheric water vapor] : les avions brûlent du kérozène pour se propulser. Cette combustion, comme toute combustion, dégage du CO2 et de la vapeur d’eau. D’habitude, on ne compte pas la vapeur d’eau dans l’empreinte carbone des hydrocarbures car ces molécules d’eau sont destinées à rester une à trois semaines dans l’atmosphère avant d’être lavées par la pluie. Concernant les avions, c’est un peu différent car ils volent à une altitude, proche de la stratosphère, où comme son nom l’indique, l’air est stratifié. Il n’y a pas de mouvements convectifs verticaux, presque pas de nuages, pas de pluie. Quand la vapeur d’eau est émise par les avions, elle va donc pouvoir rester là plusieurs années et à ce moment-là, on peut commencer à prendre en compte son effet de serre.
• Trop. O3 [Tropospheric Ozone] : Ozone troposphérique. L’ozone, c’est comme le cholestérol : il y a le bon et le mauvais. Le « bon ozone », c’est l’ozone stratosphérique, c’est-à-dire celui de la couche d’ozone, très haut dans l’atmosphère. Il nous protège des rayons ultraviolets du soleil. Le « mauvais ozone », c’est l’ozone troposphérique, c’est celui qui est au niveau du sol, dans la « pollution à l’ozone », particulièrement dans les villes par forte chaleur. L’ozone est un gaz à effet de serre, donc comme nos activités en produisent, sa présence occasion un forçage radiatif positif. Pour autant, on ne parle pas de l’ozone dans les bilans carbone. C’est parce que nous n’en produisons pas directement. On produit par-contre des précurseurs de l’ozone comme les oxydes d'azote (NOx), les composés organiques volatils (COV), le méthane (CH4) et le monoxyde de carbone (CO).
• Other WMGHG [Well Mixed GreenHouse Gases] : Les autres GES bien mélangés, ou GES à longue durée de vie (c’est synonyme car s’ils ont une longue durée de vie, alors ils ont le temps de bien se mélanger) sont principalement le méthane, le protoxyde d’azote et quelques autres gaz comme des HFC.
• CO2 : On voit bien ici, que c’est quantitativement l’élément principal.

Effets refroidissants

• Aer – Rad Int. [Aerosols – Radiation Interaction] : c’est l’interaction des aérosols avec les rayons du soleil. En clair, c’est l’effet occultant. Ils empêchent les rayons du soleil d’arriver au sol. On dit aussi que c’est leur effet direct.
• Aer – Cld Int. [Aerosols – Clouds Interaction] : C’est l’effet indirect des aérosols. En effet, les aérosols servent à la fabrication des nuages.
• Land Use : Usage des sols. Par exemple, quand on déforeste, on remplace une surface vert foncé par une surface beige clair. Par effet albédo, ça refroidit la terre.
• Stat. O3 [stratospheric Ozone] : Ozone stratosphérique. L’ozone de la stratosphère, le « bon ozone », qui nous protège des ultraviolets. Comme la quantité d’ozone a diminué à cause des CFC (c’est le trou dans la couche d’ozone), l’effet de serre de cet ozone a logiquement diminué. C’est cela qu’on voit sur cette partie du graphe.
• Volcanic : les grosses éruptions volcaniques envoient des cendres jusque dans la stratosphère. Les cendres qui sont dans la troposphère sont lavées par la pluie en une à trois semaines, mais celles qui atteignent la stratosphère restent beaucoup plus longtemps. En effet, comme son nom l’indique, dans la stratosphère, l’air est stratifié, c’est-à-dire stable verticalement. Il n’y a pas de mouvements convectifs verticaux, mais il y a des courants horizontaux très puissants, les jetstreams, qui mélangent ces cendres sur l’ensemble de la surface de la terre. Le résultat est un refroidissement de la terre pendant quelques mois à quelques années. Le phénomène est similaire à celui des aérosols, c’est juste que l’origine des aérosols n’est pas la même

Questions fréquentes

Question 1

Exemple de réponse 1

Question 2

Exemple de réponse 2

Exemples de manifestation du phénomène

• Exemple 1
• Exemple 2

Explications théoriques

Des super explications.

Ressources complémentaires

Des ressources

Conseils d'animation

Des conseils