L'effet de serre et le forçage radiatif

Comment le piégeage atmosphérique du rayonnement à grandes longueurs d'onde réchauffe la surface, et comment les changements de composition perturbent l'équilibre énergétique planétaire.

Definition

L'effet de serre est le réchauffement d'une surface planétaire causé par l'absorption et la réémission atmosphériques du rayonnement à grandes longueurs d'onde ; le forçage radiatif est le changement d'irradiance nette à la tropopause causé par une perturbation telle qu'un changement de concentration de gaz à effet de serre.

Scope

Aborde les bases physiques de l'effet de serre, le rôle de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, du méthane et d'autres gaz à effet de serre, la distinction entre l'effet de serre naturel et l'effet de serre renforcé, ainsi que le concept de forçage radiatif en tant que mesure standardisée de la perturbation de l'équilibre énergétique au sommet de l'atmosphère par un agent.

Core questions

• Quels constituants atmosphériques sont responsables de l'effet de serre ?
• Comment le forçage radiatif est-il défini et quantifié ?
• Pourquoi l'ajout de dioxyde de carbone réchauffe-t-il la surface même lorsque ses bandes d'absorption sont partiellement saturées ?

Key theories

Concept de forçage radiatif

Un cadre qui quantifie la perturbation de l'équilibre énergétique de la Terre par un agent comme un changement de flux en watts par mètre carré, permettant la comparaison de différents facteurs climatiques.

Réchauffement par le dioxyde de carbone d'Arrhenius

La première estimation quantitative selon laquelle les changements de dioxyde de carbone atmosphérique modifient la température de surface par l'absorption du rayonnement à grandes longueurs d'onde, établissant le lien entre la composition et le climat.

Mechanisms

Les gaz à effet de serre sont largement transparents au rayonnement solaire entrant, mais absorbent le rayonnement infrarouge thermique sortant, le réémettant dans toutes les directions, y compris vers le bas. Cela élève le niveau d'émission effectif vers des altitudes plus élevées et plus froides, de sorte que la surface doit se réchauffer pour restaurer l'équilibre au sommet de l'atmosphère. L'augmentation de la concentration d'un gaz intensifie l'absorption dans les ailes de ses bandes, produisant un forçage additionnel qui, pour le dioxyde de carbone, augmente approximativement de manière logarithmique avec la concentration.

Clinical relevance

Le forçage radiatif est la métrique centrale reliant les émissions au changement climatique dans les évaluations scientifiques et sous-tend les métriques d'équivalence des émissions ainsi que les objectifs des politiques climatiques.

History

Fourier a suggéré que l'atmosphère retient la chaleur dans les années 1820, Tyndall a mesuré l'absorption infrarouge des gaz dans les années 1860, et Arrhenius a produit la première estimation quantitative de la sensibilité au dioxyde de carbone en 1896. Le concept de forçage radiatif a été formalisé à la fin du XXe siècle et codifié dans les évaluations successives du GIEC.

Key figures

• Joseph Fourier
• John Tyndall
• Svante Arrhenius

Seminal works

• arrhenius1896
• myhre2013

Frequently asked questions

L'effet de serre naturel est-il nocif ?

Non. L'effet de serre naturel maintient la surface de la Terre environ 33 degrés Celsius plus chaude qu'elle ne le serait autrement et rend la planète habitable ; la préoccupation se concentre sur le forçage additionnel, renforcé par l'activité humaine.