Bilan énergétique de la Terre

La comptabilisation des flux d'énergie solaire entrants et terrestres sortants qui détermine la température moyenne de la planète et son déséquilibre.

Definition

Le bilan énergétique de la Terre est l'équilibre entre l'énergie radiante que la planète reçoit du Soleil et l'énergie qu'elle renvoie dans l'espace, ainsi que les flux internes de chaleur qui la redistribuent.

Scope

Couvre la répartition du rayonnement solaire incident entre la réflexion, l'absorption atmosphérique et l'absorption de surface ; le bilan énergétique de surface incluant les flux de chaleur sensible et latente ; le rayonnement infrarouge sortant ; l'albédo planétaire ; et le faible déséquilibre au sommet de l'atmosphère associé au réchauffement en cours et à l'absorption de chaleur par les océans.

Core questions

• Comment l'énergie solaire incidente est-elle répartie entre la réflexion, l'absorption et le réchauffement de surface ?
• Quelles sont les magnitudes des principaux flux d'énergie entrant et sortant du système climatique ?
• Qu'implique un déséquilibre persistant au sommet de l'atmosphère pour le système climatique ?

Key theories

Comptabilité du bilan énergétique global

Un cadre quantitatif qui suit les flux d'ondes courtes et d'ondes longues ainsi que les échanges de chaleur turbulente et latente pour boucler le bilan énergétique planétaire et diagnostiquer tout déséquilibre net.

Mechanisms

Sur environ 340 watts par mètre carré de rayonnement solaire incident en moyenne sur le globe, environ 100 sont réfléchis par les nuages, les aérosols et la surface, et le reste est absorbé. La surface renvoie de l'énergie sous forme d'émission de grandes longueurs d'onde, de chaleur sensible et de chaleur latente transportée par l'évaporation ; l'atmosphère rayonne vers l'espace à sa température d'émission effective. Un faible déséquilibre résiduel, actuellement légèrement positif, est stocké principalement dans les océans.

Clinical relevance

Le bilan énergétique constitue la base observationnelle pour la détection du changement climatique, la validation des modèles climatiques et la quantification de l'absorption de chaleur par les océans à partir d'un déséquilibre mesuré au sommet de l'atmosphère.

History

Les premières estimations du bilan par Dines et Houghton ont été affinées à l'ère des satellites ; l'Expérience sur le Bilan Radiatif de la Terre (Earth Radiation Budget Experiment) et plus tard les instruments CERES ont fourni des mesures de flux mondiales, et des études de synthèse par Trenberth et ses collaborateurs et par Stephens et ses collaborateurs ont établi le bilan moderne.

Key figures

• Kevin Trenberth
• Graeme Stephens

Seminal works

• trenberth2009
• stephens2012

Frequently asked questions

Qu'est-ce que l'albédo planétaire de la Terre ?

L'albédo planétaire est la fraction du rayonnement solaire incident réfléchie vers l'espace, environ 0,3, déterminée principalement par les nuages, les aérosols, la neige, la glace et les surfaces claires.