Équilibre radiatif dynamique de la Terre et bilan thermique global
Première générale Spé · Enseignement Scientifique 1ère
À retenir
• À l'échelle globale et sur une période de plusieurs années, la Terre se trouve dans un état d'**équilibre radiatif dynamique** : P_reçue nette = P_émise vers l'espace • **Bilan des flux énergétiques moyens au sommet de l'atmosphère (en W/m^2) :** - Flux solaire incident : P_solaire 341 W/m^2. - Flux solaire réfléchi par l'albédo : P_albédo = A 341 0,30 341 102 W/m^2. - Flux solaire net absorbé : P_absorbée = 341 - 102 = 239 W/m^2. - Flux infrarouge thermique émis vers l'espace : P_IR émis 239 W/m^2. • Lorsque la puissance absorbée est égale à la puissance réémise vers l'espace (239 W/m^2), l'énergie totale stockée reste constante et la température moyenne globale de la Terre reste stable. Aujourd'hui, les mesures par satellite montrent un léger excédent, de l'ordre de 1 W/m^2, dû aux activités humaines. • Si ce bilan devient déséquilibré (P_absorbée > P_émise), le système accumule de l'énergie thermique et la température planétaire s'élève jusqu'à atteindre un nouvel équilibre radiatif plus chaud.
Le cours
Équilibre radiatif dynamique de la Terre et bilan thermique global • À l'échelle globale et sur une période de plusieurs années, la Terre se trouve dans un état d'**équilibre radiatif dynamique** : P_reçue nette = P_émise vers l'espace • **Bilan des flux énergétiques moyens au sommet de l'atmosphère (en W/m^2) :** - Flux solaire incident : P_solaire 341 W/m^2. - Flux solaire réfléchi par l'albédo : P_albédo = A 341 0,30 341 102 W/m^2. - Flux solaire net absorbé : P_absorbée = 341 - 102 = 239 W/m^2. - Flux infrarouge thermique émis vers l'espace : P_IR émis 239 W/m^2. • Lorsque la puissance absorbée est égale à la puissance réémise vers l'espace (239 W/m^2), l'énergie totale stockée reste constante et la température moyenne globale de la Terre reste stable. Aujourd'hui, les mesures par satellite montrent un léger excédent, de l'ordre de 1 W/m^2, dû aux activités humaines. • Si ce bilan devient déséquilibré (P_absorbée > P_émise), le système accumule de l'énergie thermique et la température planétaire s'élève jusqu'à atteindre un nouvel équilibre radiatif plus chaud. Astuce et méthode clé Pense à une baignoire dont le robinet apporte 239 L/min et l'évacuation rejette 239 L/min : le niveau d'eau (la température) reste rigoureusement stable. Piège classique à éviter L'équilibre radiatif concerne le bilan avec l'espace (haut de l'atmosphère) : à la surface, les flux infrarouges échangés avec l'atmosphère sont bien plus intenses ( 390 W/m^2) grâce à l'effet de serre.
Dans ce chapitre
- Énergie, puissance et conversion énergétique de Seconde
- Ondes électromagnétiques et domaine visible de Seconde
- Notion de température et transferts thermiques de Seconde
- Origine de l'énergie solaire et réactions de fusion nucléaire de l'hydrogène
- Équivalence masse-énergie d'Einstein et perte de masse du Soleil
- Spectre du rayonnement solaire et modèle du corps noir
- Loi de déplacement de Wien et température de surface des étoiles
- Puissance radiative surfacique et constante solaire
- Albédo terrestre et fraction d'énergie réfléchie
- Absorption atmosphérique et rayonnement infrarouge tellurique
- Mécanisme de l'effet de serre naturel et gaz à effet de serre
- Équilibre radiatif dynamique de la Terre et bilan thermique global
- Sensibilité climatique et perturbations anthropiques du bilan radiatif
- Bilan : Synthèse et méthode sur Rayonnement solaire et bilan radiatif terrestre