Bilan énergétique de la Terre

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Le bilan énergétique de la Terre représente l’équilibre entre l’ énergie que la Terre reçoit du Soleil et l’énergie que la Terre perd dans l’espace . Les sources d’énergie plus petites, telles que la chaleur interne de la Terre, sont prises en compte, mais apportent une contribution infime par rapport à l’énergie solaire. Le bilan énergétique tient également compte de la manière dont l’énergie circule dans le système climatique . [3] Parce que le Soleil chauffe les tropiques équatoriales plus que les Régions polaires , l’irradiance solaire reçueest inégalement réparti. Alors que l’énergie cherche l’équilibre à travers la planète, elle entraîne des interactions dans le système climatique de la Terre, c’est-à-dire l’ eau , la glace , l’atmosphère , la croûte rocheuse et tous les êtres vivants de la Terre . [4] Le résultat est le climat de la Terre .

Le climat de la Terre est largement déterminé par le bilan énergétique de la planète , c’est-à -dire l’équilibre entre le rayonnement entrant et sortant . Elle est mesurée par des satellites et exprimée en W/m 2 . Le déséquilibre (ou taux de réchauffement global ; indiqué dans la figure comme la quantité “nette absorbée”) est passé de +0,6 W/m 2 (est. 2009 [1] ) à plus de +1,0 W/m 2 en 2019 [2] .

Le bilan énergétique de la Terre dépend de nombreux facteurs, tels que les Aérosols atmosphériques , les Gaz à effet de serre , l’ albédo de la surface de la planète (réflectivité), les nuages ​​, la végétation, les modes d’utilisation des sols, etc. Lorsque les flux d’énergie entrants et sortants sont en équilibre, la Terre est en équilibre radiatif et le système climatique sera relativement stable. Le réchauffement climatique se produit lorsque la terre reçoit plus d’énergie qu’elle n’en restitue à l’espace, et le refroidissement global se produit lorsque l’énergie sortante est plus importante. [5] Plusieurs types de mesures et d’observations montrent un déséquilibre du réchauffement depuis au moins l’année 1970.[6] [7] Le taux d’échauffement de cet événement d’origine humaine est sans précédent. [8]

Lorsque le bilan énergétique change, il y a un délai avant que la température de surface moyenne mondiale ne change de manière significative. Cela est dû à l’ Inertie thermique des océans , des terres et de la cryosphère . [9] La quantification précise de ces flux d’énergie et de ces quantités de stockage est une exigence dans la plupart des modèles climatiques .

Les flux d’énergie de la Terre

0:20 Le rayonnement de flux d’ondes courtes entrant au sommet de l’atmosphère (TOA) montre l’énergie reçue du Soleil telle que déduite des mesures CERES (26-27 janvier 2012). Les zones blanches les plus brillantes montrent la réflectivité la plus élevée (moins d’absorption) de l’énergie solaire, tandis que les zones bleues les plus sombres montrent la plus grande absorption.

Malgré les énormes transferts d’énergie vers et depuis la Terre, elle maintient une température relativement constante car, dans l’ensemble, il y a peu de gain ou de perte net : la Terre émet via le rayonnement atmosphérique et terrestre (décalé vers des longueurs d’onde électromagnétiques plus longues) vers l’espace à peu près la même quantité d’énergie qu’il reçoit via l’Insolation solaire (toutes les formes de rayonnement électromagnétique).

Énergie solaire entrante (rayonnement à ondes courtes)

La quantité totale d’énergie reçue par seconde au sommet de l’atmosphère terrestre (TOA) est mesurée en watts et est donnée par la constante solaire multipliée par la surface de la section transversale de la Terre correspondant au rayonnement. Parce que la surface d’une sphère est quatre fois la surface de la section transversale d’une sphère (c’est-à-dire la surface d’un cercle), le flux TOA moyen global et annuel est d’un quart de la constante solaire et est donc d’environ 340 watts par Mètre carré (W/m2 ) . [1] [10] Étant donné que l’absorption varie selon l’emplacement ainsi qu’avec les variations diurnes, saisonnières et annuelles, les chiffres cités sont des moyennes pluriannuelles obtenues à partir de plusieurs mesures satellitaires.[1]

Sur les ~340 W/m 2 de rayonnement solaire reçus par la Terre, une moyenne de ~77 W/m 2 est réfléchie vers l’espace par les nuages ​​et l’atmosphère et ~23 W/m 2 est réfléchie par l’ albédo de surface , laissant ~240 W/m 2 d’apport d’énergie solaire au bilan énergétique de la Terre. Cette quantité est appelée rayonnement solaire absorbé (ASR). Cela implique une valeur d’environ 0,3 pour l’albédo net moyen de la Terre, également appelé son albédo de liaison (A) : [1]

A S R = ( 1 − A ) × 340 W m − 2 ≃ 240 W m − 2 . {displaystyle ASR=(1-A)times 340~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2}simeq 240~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2} .} {displaystyle ASR=(1-A)times 340~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2}simeq 240~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2}.} {displaystyle ASR=(1-A)times 340~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2}simeq 240~mathrm {W} ~mathrm {m} ^{-2}.}

Rayonnement sortant à ondes longues

0:20 Rayonnement de flux sortant à ondes longues au sommet de l’atmosphère (26-27 janvier 2012). L’énergie thermique émise par la Terre (en watts par Mètre carré) est indiquée dans les tons de jaune, rouge, bleu et blanc. Les zones jaunes les plus brillantes sont les plus chaudes et émettent le plus d’énergie vers l’espace, tandis que les zones bleu foncé et les nuages ​​blancs brillants sont beaucoup plus froids, émettant le moins d’énergie.

Le rayonnement sortant à ondes longues (OLR) est généralement défini comme l’énergie sortante quittant la planète, dont la majeure partie se trouve dans la bande infrarouge . Généralement, l’énergie solaire absorbée est convertie en différentes formes d’énergie thermique. Une partie de cette énergie est émise sous forme d’OLR directement dans l’espace, tandis que le reste est d’abord transporté à travers le système climatique sous forme de rayonnement et d’autres formes d’énergie thermique. Par exemple, les émissions indirectes se produisent suite au transport de chaleur des couches superficielles de la planète (terres et océans) vers l’atmosphère via l’ évapotranspiration et les flux de chaleur latente ou les processus de conduction / convection . [1]En fin de compte, toute l’énergie sortante est renvoyée dans l’espace sous la forme d’un rayonnement à ondes longues.

Malgré de multiples autres influences, la loi de rayonnement de Stefan-Boltzmann décrit la dépendance fondamentale de l’OLR à la température de la peau à la surface de la Terre (T skin ):

O L R ≃ ε σ T s k i n 4 . { displaystyle OLR simeq epsilon sigma T_ {peau} ^ {4}.} {displaystyle OLRsimeq epsilon sigma T_{skin}^{4}.} {displaystyle OLRsimeq epsilon sigma T_{skin}^{4}.}

T skin a été mesurée globalement à partir d’observations satellitaires d’OLR dans les bandes infrarouge et micro -ondes , et est approchée par les températures de surface in situ . [11] La forte sensibilité à la température (quatrième puissance) agit pour maintenir un quasi-équilibre du flux d’énergie sortant vers le flux entrant via de petits changements de Température absolue .

Sources de chaleur internes de la Terre et autres petits effets

Le flux de chaleur géothermique de l’intérieur de la Terre est estimé à 47 térawatts (TW) [12] et réparti à peu près également entre la chaleur radiogénique et la chaleur laissée par la formation de la Terre. Cela correspond à un flux moyen de 0,087 W/m 2 et ne représente que 0,027 % du bilan énergétique total de la Terre à la surface, éclipsé par les 173 000 TW de rayonnement solaire incident . [13]

La production humaine d’énergie est encore plus faible, estimée à 160 000 TWh pour toute l’année 2019. Cela correspond à un flux de chaleur continu moyen d’environ 18 TW. [14] Cependant, la consommation augmente rapidement et la production d’énergie avec des combustibles fossiles produit également une augmentation des Gaz à effet de serre dans l’atmosphère, entraînant un déséquilibre plus de 20 fois plus important dans les flux entrants/sortants provenant du rayonnement solaire. [15]

La photosynthèse a également un effet significatif : environ 140 TW (soit environ 0,08 %) de l’énergie incidente sont capturés par la photosynthèse, donnant de l’énergie aux plantes pour produire de la biomasse . [16] Un flux similaire d’énergie thermique est libéré au cours d’une année lorsque les plantes sont utilisées comme nourriture ou combustible.

D’autres sources d’énergie mineures sont généralement ignorées dans les calculs, notamment l’accrétion de Poussière interplanétaire et de vent solaire , la lumière d’étoiles autres que le Soleil et le rayonnement thermique de l’espace. Auparavant, Joseph Fourier avait affirmé que le rayonnement de l’espace lointain était important dans un article souvent cité comme le premier sur l’ effet de serre . [17]

Analyse budgétaire

Un diagramme de Sankey illustrant un exemple équilibré du budget énergétique de la Terre. L’épaisseur de la ligne est linéairement proportionnelle à la quantité relative d’énergie. [18]

En termes simples, le bilan énergétique de la Terre est équilibré lorsque le flux entrant est égal au flux sortant. Puisqu’une partie de l’énergie entrante est directement réfléchie, le bilan peut également être exprimé en tant que rayonnement solaire entrant absorbé (ondes courtes) égal au rayonnement sortant en ondes longues :

A S R = O L R . {displaystyle ASR=OLR.} {displaystyle ASR=OLR.} {displaystyle ASR=OLR.}

Analyse des flux internes

Pour décrire certains des flux internes dans le budget, supposons que l’insolation reçue au sommet de l’atmosphère soit de 100 unités (=340 W/m 2 ), comme indiqué dans le diagramme de Sankey ci-joint. Appelé l’ albédo de la Terre, environ 35 unités dans cet exemple sont directement réfléchies vers l’espace : 27 depuis le sommet des nuages, 2 depuis les zones couvertes de neige et de glace, et 6 par d’autres parties de l’atmosphère. Les 65 unités restantes (ASR=220 W/m 2 ) sont absorbées : 14 dans l’atmosphère et 51 par la surface de la Terre.

Les 51 unités atteignant et absorbées par la surface sont émises vers l’espace par diverses formes d’énergie terrestre : 17 directement rayonnées vers l’espace et 34 absorbées par l’atmosphère (19 par Chaleur latente de vaporisation , 9 par convection et turbulence, et 6 sous forme absorbée infrarouge par les Gaz à effet de serre ). Les 48 unités absorbées par l’atmosphère (34 unités d’énergie terrestre et 14 d’insolation) sont finalement renvoyées vers l’espace. Cet exemple simplifié néglige certains détails des mécanismes qui recirculent, stockent et conduisent ainsi à une accumulation supplémentaire de chaleur près de la surface.

En fin de compte, les 65 unités (17 du sol et 48 de l’atmosphère) sont émises en OLR. Ils équilibrent approximativement les 65 unités (ASR) absorbées par le soleil afin de maintenir un gain d’énergie net nul par la Terre. [18]

Rôle de l’effet de serre

L’effet de serre piège la chaleur infrarouge et augmente finalement les températures de surface de la Terre.

Les principaux gaz atmosphériques ( oxygène et azote ) sont transparents à la lumière solaire entrante, mais sont également transparents au rayonnement sortant à ondes longues (thermique/infrarouge). Cependant, la vapeur d’eau , le dioxyde de carbone , le méthane et d’autres gaz traces sont opaques à de nombreuses longueurs d’ onde de rayonnement thermique. [19]

Lorsque les molécules de Gaz à effet de serre absorbent l’énergie infrarouge thermique, leur température augmente. Ces gaz rayonnent alors une quantité accrue d’énergie infrarouge thermique dans toutes les directions. La chaleur rayonnée vers le haut continue de rencontrer des molécules de Gaz à effet de serre ; ces molécules absorbent également la chaleur, leur température augmente et la quantité de chaleur qu’elles dégagent augmente. L’atmosphère s’amincit avec l’ altitude et, à environ 5 à 6 kilomètres , la concentration de Gaz à effet de serre dans l’atmosphère sus-jacente est si faible que la chaleur peut s’échapper dans l’espace. [19]

Parce que les molécules de Gaz à effet de serre émettent de l’énergie infrarouge dans toutes les directions, une partie de celle-ci se propage vers le bas et finit par retourner à la surface de la Terre, où elle est absorbée. La température à la surface de la Terre est donc plus élevée qu’elle ne le serait si elle n’était chauffée que par le chauffage solaire direct. Ce chauffage d’appoint est l’effet de serre naturel. [19] C’est comme si la Terre était recouverte d’une couverture qui laisse entrer le rayonnement à haute fréquence (lumière du soleil), mais ralentit la vitesse à laquelle le rayonnement infrarouge à ondes longues en sort.

En fin de compte, lorsque la quantité de Gaz à effet de serre augmente ou diminue, la température de surface augmente ou diminue jusqu’à ce que l’équilibre ASR = OLR soit rétabli.

Réservoirs de stockage de chaleur

L’accumulation croissante d’énergie dans les composants océaniques, terrestres, glaciaires et atmosphériques du système climatique terrestre depuis 1960. [7]

La terre, la glace et les océans sont des constituants matériels actifs du système climatique de la Terre avec l’atmosphère. Ils ont une masse et une capacité calorifique bien supérieures , et donc une Inertie thermique bien supérieure . Lorsque le rayonnement est directement absorbé ou que la température de surface change, l’énergie thermique s’écoule sous forme de chaleur sensible dans ou hors de la masse en vrac de ces composants via des processus de transfert de chaleur par conduction/convection. La transformation de l’eau entre ses états solide/liquide/vapeur agit également comme une source ou un puits d’ énergie potentielle sous forme de chaleur latente. Ces processus tamponnent les conditions de surface contre certains des changements radiatifs rapides dans l’atmosphère. En conséquence, la différence de température de surface entre le jour et la nuit est relativement faible. De même, le système climatique de la Terre dans son ensemble montre une réponse retardée aux variations du bilan radiatif atmosphérique. [20]

Les quelques mètres supérieurs des océans de la Terre abritent plus d’énergie thermique que l’ensemble de son atmosphère. [21] Comme les gaz atmosphériques, les eaux océaniques fluidiques transportent de grandes quantités de cette énergie à la surface de la planète. La chaleur sensible entre et sort également de grandes profondeurs dans des conditions qui favorisent la descente ou la remontée d’eau . [22] [23]

Plus de 90 % de l’énergie supplémentaire qui s’est accumulée sur Terre à cause du réchauffement climatique en cours depuis 1970 a été stockée dans l’océan . [21] Environ un tiers s’est propagé à des profondeurs inférieures à 700 mètres. Le taux de croissance global a également augmenté au cours des dernières décennies, atteignant près de 500 TW (1 W/m 2 ) à partir de 2020. [2] [7] Cela a conduit à environ 14 zettajoules (ZJ) de gain de chaleur pour l’année, dépassant les 570 exajoules (=160 000 TW-h [14] ) d’ énergie primaire totale consommée par l’homme d’un facteur d’au moins 20. [15]

Analyse du taux de chauffage/refroidissement

De manière générale, les modifications de l’équilibre des flux énergétiques de la Terre peuvent être considérées comme le résultat de forçages externes (à la fois naturels et anthropiques, radiatifs et non radiatifs), de rétroactions du système et de la variabilité interne du système . [24] Ces changements sont principalement exprimés en changements observables de température (T), de nuages ​​(C), de vapeur d’eau (W), d’Aérosols (A), de traces de Gaz à effet de serre (G), de réflectance de la surface des terres/océans/glaces (S) , et comme des modifications mineures de l’insolation (I) parmi d’autres facteurs possibles. Le taux de chauffage/refroidissement de la Terre peut ensuite être analysé sur des périodes sélectionnées (Δt) en tant que changement net d’énergie (ΔE) associé à ces attributs :

Δ E / Δ t = ( Δ E T + Δ E C + Δ E W + Δ E A + Δ E G + Δ E S + Δ E I + . . . ) / Δ t = A S R − O L R . {displaystyle {begin{aligned}Delta E/Delta t&=( Delta E_{T}+Delta E_{C}+Delta E_{W}+Delta E_{A}+Delta E_ {G}+Delta E_{S}+Delta E_{I}+… )/Delta t=ASR-OLR.end{aligné}}} {displaystyle {begin{aligned}Delta E/Delta t&=( Delta E_{T}+Delta E_{C}+Delta E_{W}+Delta E_{A}+Delta E_{G}+Delta E_{S}+Delta E_{I}+... )/Delta t=ASR-OLR.end{aligned}}} {displaystyle {begin{aligned}Delta E/Delta t&=( Delta E_{T}+Delta E_{C}+Delta E_{W}+Delta E_{A}+Delta E_{G}+Delta E_{S}+Delta E_{I}+... )/Delta t=ASR-OLR.end{aligned}}} Ici, le terme ΔE T est de valeur négative lorsque la température augmente en raison de la forte influence directe sur l’OLR. [25] [2]

L’augmentation récente des traces de Gaz à effet de serre produit un effet de serre accru, et donc un terme de forçage ΔE G positif. En revanche, une grande éruption volcanique (par exemple Mont Pinatubo 1991 , El Chichón 1982) peut injecter des composés contenant du soufre dans la haute atmosphère. Des concentrations élevées d’ Aérosols de soufre stratosphériques peuvent persister jusqu’à quelques années, produisant une contribution de forçage négative à ΔE A . [26] [27] Divers autres types d’émissions d’Aérosols anthropiques apportent des contributions à la fois positives et négatives à ΔE A . Les cycles solaires produisent des ΔE I plus faibles que ceux des ΔE récentsG tendances de l’activité humaine. [28] [29]

Les Forçages climatiques sont complexes car ils peuvent produire des rétroactions directes et indirectes qui intensifient ( rétroaction positive ) ou affaiblissent ( rétroaction négative ) le forçage initial. Ceux-ci suivent souvent la réponse de la température. Tendances de la vapeur d’eau en tant que rétroaction positive par rapport aux changements de température dus aux changements d’évaporation et à la relation de Clausius-Clapeyron . Une augmentation de la vapeur d’eau entraîne un ΔE W positif en raison d’une augmentation supplémentaire de l’effet de serre. Une rétroaction positive plus lente est la rétroaction glace-albédo . Par exemple, la perte de glace arctiqueen raison de la hausse des températures rend la région moins réfléchissante, ce qui entraîne une plus grande absorption d’énergie et des taux de fonte des glaces encore plus rapides, donc une influence positive sur ΔE S . [30] Collectivement, les rétroactions tendent à amplifier le réchauffement ou le refroidissement global. [31]

Les nuages ​​sont responsables d’environ la moitié de l’ albédo de la Terre et sont de puissantes expressions de la variabilité interne du système climatique. [32] [33] Ils peuvent également agir comme des rétroactions aux forçages, et pourraient être eux-mêmes des forçages si, par exemple, ils résultent d’une activité d’ ensemencement de nuages . Les contributions à ΔE C varient selon les régions et selon le type de nuage. Les mesures des satellites sont rassemblées de concert avec les simulations des modèles dans le but d’améliorer la compréhension et de réduire l’incertitude. [34]

Le déséquilibre énergétique de la Terre

La croissance du déséquilibre énergétique de la Terre à partir de mesures satellitaires et in situ (2005-2019). Un taux de +1,0 W/m 2 additionné sur la surface de la planète équivaut à une absorption continue de chaleur d’environ 500 térawatts (~0,3 % du rayonnement solaire incident). [2] [35]

Si le flux d’énergie entrant de la Terre est supérieur ou inférieur au flux d’énergie sortant, alors la planète gagnera (chaud) ou perdra (froid) de l’énergie thermique nette conformément à la loi de conservation de l’énergie :

E E I ≡ A S R − O L R {displaystyle EEIequiv ASR-OLR} {displaystyle EEIequiv ASR-OLR} {displaystyle EEIequiv ASR-OLR}

Lorsque le déséquilibre énergétique de la Terre (EEI) se déplace d’une quantité suffisamment importante, il est directement mesurable par des instruments radiométriques satellitaires en orbite . [27] [36] Les déséquilibres qui ne s’inversent pas avec le temps entraîneront également des changements de température à long terme dans les composants atmosphériques, océaniques, terrestres et glaciaires du système climatique . [37] [38] Les changements de température in situ et les effets connexes fournissent ainsi des mesures indirectes de l’EEI. De la mi-2005 à la mi-2019, les observations de température par satellite et par océan ont chacune indépendamment montré un doublement approximatif du déséquilibre du réchauffement (global) dans le bilan énergétique de la Terre. [2] [7]

Mesure directe

Plusieurs satellites mesurent directement l’énergie absorbée et rayonnée par la Terre, et donc par inférence le déséquilibre énergétique. Le projet Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) de la NASA implique trois de ces satellites : le Earth Radiation Budget Satellite (ERBS), lancé en octobre 1984 ; NOAA-9, lancé en décembre 1984 ; et NOAA-10, lancé en septembre 1986. [39]

Les instruments CERES ( Clouds and the Earth’s Radiant Energy System ) de la NASA font partie du système d’observation de la Terre (EOS) de la NASA depuis 1998. CERES est conçu pour mesurer à la fois le rayonnement solaire réfléchi (courte longueur d’onde) et émis par la Terre (longue longueur d’onde). [40] L’analyse des données CERES par ses principaux chercheurs a montré une tendance à la hausse linéaire de l’EEI, de+0,42 ± 0,48 W/m 2 en 2005 à+1,12 ± 0,48 W/m 2 en 2019. Les facteurs contributifs comprenaient plus de vapeur d’eau, moins de nuages, une augmentation des Gaz à effet de serre et une diminution de la glace qui ont été partiellement compensées par la hausse des températures. [2] [35] Une enquête ultérieure sur le comportement à l’aide du modèle climatique GFDL CM4 / AM4 a conclu qu’il y avait moins de 1% de chances que la variabilité climatique interne à elle seule soit à l’origine de la tendance. [41]

1:00 Animation des orbites de la flotte 2011 d’observatoires de télédétection de la Terre de la NASA.

D’autres chercheurs ont utilisé les données de CERES, AIRS , CloudSat et d’autres instruments EOS pour rechercher les tendances du forçage radiatif intégrées dans les données EEI. Leur analyse a montré une hausse forcée de+0,53 ± 0,11 W/m 2 de 2003 à 2018. Environ 80 % de l’augmentation était associée à la concentration croissante de Gaz à effet de serre qui a réduit le rayonnement sortant à ondes longues. [42] [43] [44]

D’autres mesures satellitaires, y compris les données TRMM et CALIPSO , ont indiqué des précipitations supplémentaires, qui sont soutenues par une énergie accrue quittant la surface par évaporation (le flux de chaleur latente), compensant une partie de l’augmentation du flux de Gaz à effet de serre à ondes longues vers la surface. [45]

Il convient de noter que les incertitudes d’étalonnage radiométrique limitent la capacité de la génération actuelle d’instruments satellitaires, qui sont par ailleurs stables et précis . En conséquence, les changements relatifs de l’EEI sont quantifiables avec une précision qui n’est pas non plus réalisable pour une seule mesure du déséquilibre absolu. [46] [47]

Mesures in situ

La température de surface globale (GST) est calculée en faisant la moyenne des températures mesurées à la surface de la mer avec les températures de l’air mesurées au-dessus de la terre. Des données fiables s’étendant jusqu’à au moins 1880 montrent que la GST a subi une augmentation constante d’environ 0,18 °C par décennie depuis 1970 environ . [48]

Les eaux océaniques sont des absorbants particulièrement efficaces de l’énergie solaire et ont une capacité calorifique totale bien supérieure à celle de l’atmosphère. [49] Les navires et les stations de recherche ont échantillonné les températures de la mer en profondeur et autour du globe depuis avant 1960. De plus, après l’an 2000, un réseau en expansion de plus de 3000 flotteurs robotiques Argo a mesuré l’anomalie de température, ou de manière équivalente le changement de la teneur en chaleur de l’océan ( OHC). Depuis au moins 1990, l’OHC a augmenté à un rythme constant ou accéléré. Les variations de l’OHC fournissent la mesure indirecte la plus robuste de l’IEE puisque les océans absorbent 90 % de la chaleur excédentaire. [7] [50]

L’étendue de la glace flottante et ancrée est mesurée par des satellites, tandis que le changement de masse est ensuite déduit des changements mesurés du niveau de la mer de concert avec des modèles informatiques qui tiennent compte de la dilatation thermique et d’autres facteurs. Les observations depuis 1994 montrent que la glace s’est retirée de toutes les parties de la Terre à un rythme accéléré. [51]

TPS depuis 1850 OHC depuis 1958 dans le top 2000 mètres Perte de glace mondiale depuis 1994

Importance en tant que mesure du changement climatique

Dessin schématique de l’inventaire de chaleur excédentaire de la Terre en ce qui concerne le déséquilibre énergétique de la planète pour deux périodes récentes. [7]

Les climatologues de longue date Kevin Trenberth , James Hansen et leurs collègues ont identifié la surveillance du déséquilibre énergétique de la Terre comme un impératif pour aider les décideurs à orienter le rythme de la planification de l’adaptation au changement climatique . En raison de l’inertie du système climatique , les tendances à plus long terme de l’IEE peuvent prévoir d’autres changements qui sont “en préparation”. [37] [38] [52]

En 2012, les scientifiques de la NASA ont signalé que pour arrêter Le réchauffement climatique , la concentration atmosphérique de CO 2 devrait être réduite à 350 ppm ou moins, en supposant que tous les autres Forçages climatiques étaient fixes. [53] À partir de 2020, le CO 2 atmosphérique a atteint 415 ppm et tous les Gaz à effet de serre à longue durée de vie ont dépassé une concentration de 500 ppm d’ équivalent CO 2 en raison de la croissance continue des émissions humaines. [54]

Voir également

  • Cycle énergétique de Lorenz
  • Température d’équilibre planétaire
  • Sensibilité climatique
  • Points de basculement dans le système climatique
  • Métabolisme anthropique
  • Climate change icon.png Climate change icon.png Portail sur le changement climatique

Références

  1. ^ un bcd ” L’ affiche du budget énergétique de la Terre de la NASA . NASA. Archivé de l’original le 21 avril 2014 . Récupéré le 20 avril 2014 .
  2. ^ un bcdef Loeb , Norman G .; Johnson, Gregory C.; Thorsen, Tyler J.; Lyman, John M.; et coll. (15 juin 2021). “Les données satellitaires et océaniques révèlent une augmentation marquée du taux de chauffage de la Terre” . Lettres de recherche géophysique . 48 (13). Bibcode : 2021GeoRL..4893047L . doi : 10.1029/2021GL093047 .
  3. ^ GIEC AR5 WG1 Glossaire 2013 “budget énergétique”
  4. ^ GIEC AR5 WG1 Glossaire 2013 “système climatique”
  5. ^ “Climat et budget énergétique de la Terre” . earthobservatory.nasa.gov . 14 janvier 2009 . Récupéré le 5 août 2019 .
  6. ^ Trenberth, Kevin E.; Fasullo, John T.; von Shuckmann, Karina; Cheng, LiJing (2016). “Un aperçu du déséquilibre énergétique de la Terre à partir de sources multiples” . Journal du climat . 29 (20): 7495–7505. Bib code : 2016JCli …29.7495T . doi : 10.1175/JCLI-D-16-0339.1 . OSTI 1537015 .
  7. ^ un bcdef von Schuckman , K .; Cheng, L.; Palmer, MD; Hansen, J.; et coll. (7 septembre 2020). “La chaleur stockée dans le système Terre : où va l’énergie ?” . Données scientifiques du système terrestre . 12 (3): 2013-2041 CC-BY icon.svg CC-BY icon.svgLe matériel a été copié à partir de cette source, qui est disponible sous une licence internationale Creative Commons Attribution 4.0 . Bibcode : 2020ESSD…12.2013V . doi : 10.5194/essd-12-2013-2020 .
  8. ^ GIEC SR15 Ch1 2018 , p. 54 : Ces taux de changement induits par l’homme au niveau mondial dépassent de loin les taux de changement induits par les forces géophysiques ou de la biosphère qui ont modifié la trajectoire du système terrestre dans le passé…
  9. ^ Prévidi, M; et coll. (2013). “La sensibilité au climat dans l’Anthropocène”. Journal trimestriel de la Royal Meteorological Society . 139 (674): 1121-1131. Bibcode : 2013QJRMS.139.1121P . CiteSeerX 10.1.1.434.854 . doi : 10.1002/qj.2165 .
  10. ^ Sauvage, Martin; Folini, Doris; Schär, Christoph; Loeb, Normand; Dutton, Ellsworth G.; En ligneKönig-Langlo, Gert (2013). “Le bilan énergétique mondial du point de vue de la surface” (PDF) . Dynamique climatique . 40 (11–12): 3107–3134. Bib code : 2013ClDy …40.3107W . doi : 10.1007/s00382-012-1569-8 . hdl : 20.500.11850/58556 . ISSN 0930-7575 . S2CID 129294935 .
  11. ^ Susskind, J.; Schmidt, Géorgie ; Lee, JN; Iredell, L. (17 avril 2019). “Réchauffement climatique récent confirmé par AIRS” . Lettres de recherche environnementale . 14 (4) : 044030. Bibcode : 2019ERL….14d4030S . doi : 10.1088/1748-9326/aafd4e .
  12. ^ Davies, JH; Davies, DR (22 février 2010). “Flux de chaleur à la surface de la Terre” . Terre solide . 1 (1): 5–24. Bibcode : 2010SolE….1….5D . doi : 10.5194/se-1-5-2010 . ISSN 1869-9529 . Davies, JH et Davies, DR (2010). Flux de chaleur à la surface de la Terre. Terre solide, 1(1), 5–24.
  13. ^ Archer, David (2012). Global Warming: Understanding the Forecast, 2e édition (2e éd.). ISBN 978-0-470-94341-0.
  14. ^ un b Hannah Ritchie et Max Roser (2020). “Consommation globale d’énergie primaire directe” . Notre monde en données . Publié en ligne sur OurWorldInData.org . Récupéré le 9 février 2020 .
  15. ^ un b Chelsea Harvey (12 janvier 2022). “Les océans battent des records de chaleur pour la troisième année consécutive” . Scientifique américain .
  16. ^ “Flux d’énergie de la Terre – Éducation à l’énergie” . energyeducation.ca . Récupéré le 5 août 2019 .
  17. ^ Fleming, James R. (1999). “Joseph Fourier, ‘l’effet de serre’, et la quête d’une théorie universelle des températures terrestres”. Efforcez -vous . 23 (2): 72–75. doi : 10.1016/S0160-9327(99)01210-7 .
  18. ^ un b Sharma, PD (2008). Biologie environnementale et toxicologie (2e éd.). Publications Rastogui. p. 14–15. ISBN 9788171337422.
  19. ^ un bc Lindsey , Rebecca (14 janvier 2009). “Climat et bilan énergétique de la Terre (Partie 6 – Bilan énergétique de l’atmosphère)” . earthobservatory.nasa.gov . Earth Observatory, qui fait partie du bureau scientifique du projet EOS, situé au centre de vol spatial Goddard de la NASA . Récupéré le 5 août 2019 .
  20. ^ Michon Scott (24 avril 2006). “Le grand seau de chaleur de la Terre” . Observatoire de la Terre de la NASA.
  21. ^ un b “les Signes vitaux de l’Usine : le Contenu de Chaleur d’Océan” . NASA . Récupéré le 15 novembre 2021 .
  22. ^ “Interaction air-mer: guide de l’enseignant” . Société météorologique américaine . 2012 . Récupéré le 15 novembre 2021 .
  23. ^ “Ocean Motion : Définition : Courants de surface entraînés par le vent – Upwelling et Downwelling” . Récupéré le 15 novembre 2021 .
  24. ^ Conseil national de recherches (2005). Forçage radiatif du changement climatique : élargir le concept et résoudre les incertitudes . La presse académique nationale. doi : 10.17226/11175 . ISBN 978-0-309-09506-8.
  25. ^ Thorsen, Tyler J.; Kato, Seiji; Loeb, Norman G.; Rose, Fred G. (15 décembre 2018). “Décomposition basée sur l’observation des perturbations radiatives et des noyaux radiatifs” . Journal du climat . 31 (24): 10039–10058. Bib code : 2018JCli …3110039T . doi : 10.1175/JCLI-D-18-0045.1 . ISSN 0894-8755 . PMC 8793621 . PMID 35095187 .
  26. ^ Robock, Alan (1er mai 2000). “Éruptions volcaniques et climat”. Revues de Géophysique . 38 (2): 191-219. Bibcode : 2000RvGeo..38..191R . doi : 10.1029/1998RG000054 .
  27. ^ un b Allan, Richard P.; Liu, Chunlei ; Loeb, Norman G.; Palmer, Matthew D.; et coll. (18 juillet 2014). « Changements dans le déséquilibre radiatif net global 1985–2012 » . Lettres de recherche géophysique . 41 (15): 5588–5597. Bibcode : 2014GeoRL..41.5588A . doi : 10.1002/2014GL060962 . PMC 4373161 . PMID 25821270 .
  28. ^ Gareth S. Jones, Mike Lockwood, Peter A. Stott (16 mars 2012). “Quelle influence les changements futurs de l’activité solaire au cours du 21e siècle auront-ils sur les changements de température mondiaux projetés près de la surface?” . Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 117 (D5) : sans objet. Bibcode : 2012JGRD..117.5103J . doi : 10.1029/2011JD017013 . {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  29. ^ “Quel est le rôle du soleil dans le changement climatique?” . NASA. 6 septembre 2019.
  30. ^ Lindsey, Rebecca (14 janvier 2009). “Climat et bilan énergétique de la Terre (Partie 7 – Forçages climatiques et réchauffement climatique)” . earthobservatory.nasa.gov . Earth Observatory, qui fait partie du bureau scientifique du projet EOS, situé au centre de vol spatial Goddard de la NASA . Récupéré le 5 août 2019 .
  31. ^ GIEC AR6 WG1 Résumé technique 2021 , p. 59 : L’effet combiné de tous les processus de rétroaction climatique est d’amplifier la réponse climatique au forçage…
  32. ^ Stephens, Graeme L.; O’Brien, Denis; Webster, Peter J.; Pilewski, Peter; Kato, Seiji; Li, Jui-lin (25 janvier 2015). “L’albédo de la Terre” . Revues de Géophysique . 53 (1): 141–163. Bibcode : 2015RvGeo..53..141S . doi : 10.1002/2014RG000449 . Archivé de l’original le 24 mai 2021 . Récupéré le 24 mai 2021 .
  33. ^ Datseris, George; Stevens, Bjorn (11 août 2021). “L’albédo de la Terre et sa symétrie” . Avances AGU . 2 (3): 1–13. Bibcode : 2021AGUA….200440D . doi : 10.1029/2021AV000440 . S2CID 238722349 . Récupéré le 7 décembre 2021 .
  34. ^ “Nuages ​​et réchauffement climatique” . Observatoire de la Terre de la NASA. 10 juin 2010.
  35. ^ un b Joseph Atkinson (22 juin 2021). “Earth Matters : le bilan de rayonnement de la Terre est déséquilibré” . Observatoire de la Terre de la NASA.
  36. ^ Murphy, D.M. ; Salomon, S.; Portmann, RW; Rosenlof, KH; et coll. (9 septembre 2009). “Un bilan énergétique basé sur l’observation pour la Terre depuis 1950” . Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 114 (D17). Bibcode : 2009JGRD..11417107M . doi : 10.1029/2009JD012105 .
  37. ^ un b Trenberth, Kevin E. (1er octobre 2009). “Un impératif pour la planification du changement climatique: suivi de l’énergie globale de la Terre” (PDF) . Opinion actuelle sur la durabilité environnementale . 1 (1): 19-27. doi : 10.1016/j.cosust.2009.06.001 .
  38. ^ un b von Schuckman, K.; Palmer, MD; Trenberth, KE; Cazenave, A.; et coll. (27 janvier 2016). “Un impératif pour surveiller le déséquilibre énergétique de la Terre” . Nature Changement climatique . 6 (2): 138-144. Bibcode : 2016NatCC…6..138V . doi : 10.1038/NCLIMATE2876 .
  39. ^ “GISS ICP : Effet de l’énergie du soleil sur l’océan et l’atmosphère” . icp.giss.nasa.gov . Archivé de l’original le 7 juillet 2019 . Récupéré le 5 août 2019 .
  40. ^ Wielicki, Bruce A.; Harrison, Edwin F.; Cess, Robert D.; King, Michael D.; Randall, David A.; et coll. (1995). “Mission sur la planète Terre : rôle des nuages ​​et du rayonnement dans le climat” . Bulletin de la Société météorologique américaine . 76 (11): 2125–2153. Bibcode : 1995BAMS…76.2125W . doi : 10.1175/1520-0477(1995)076<2125:mtpero>2.0.co;2 . ISSN 0003-0007 .
  41. ^ Raghuraman, SP; Paynter, D.; Ramaswamy, V. (28 juillet 2021). “Le forçage anthropique et le rendement de réponse ont observé une tendance positive dans le déséquilibre énergétique de la Terre” . Communication Nature . 12 (4577): 4577. Bibcode : 2021NatCo..12.4577R . doi : 10.1038/s41467-021-24544-4 . PMC 8319337 . PMID 34321469 .
  42. ^ Kramer, Ryan J.; Lui, Haozhe; Soden, Brian J.; Oreopoulos, Lazaros ; et coll. (25 mars 2021). “Preuve d’observation de l’augmentation du forçage radiatif global” . Lettres de recherche géophysique . 48 (7). Bibcode : 2021GeoRL..4891585K . doi : 10.1029/2020GL091585 . S2CID 233684244 .
  43. ^ Sarah Hansen (12 avril 2021). “Ryan Kramer de l’UMBC confirme le changement climatique causé par l’homme avec des preuves directes pour la première fois” . Université du Maryland, comté de Baltimore.
  44. ^ “Les observations directes confirment que les humains déséquilibrent le budget énergétique de la Terre” . phys.org . 26 mars 2021.
  45. ^ Stephens, Graeme L.; Li, Juilin ; Sauvage, Martin ; Clayson, Carol Anne; et coll. (2012). “Une mise à jour sur le bilan énergétique de la Terre à la lumière des dernières observations mondiales”. Géosciences naturelles . 5 (10): 691–696. Bibcode : 2012NatGe…5..691S . doi : 10.1038/ngeo1580 . ISSN 1752-0894 .
  46. ^ Loeb, Norman G.; Lyman, John M.; Johnson, Gregory C.; Allan, Richard P.; et coll. (22 janvier 2012). “Les changements observés dans le rayonnement au sommet de l’atmosphère et le réchauffement de la couche supérieure de l’océan sont cohérents dans l’incertitude”. Géosciences naturelles . 5 (2): 110–113. Bibcode : 2012NatGe…5..110L . doi : 10.1038/ngeo1375 .
  47. ^ Loeb, Norman G.; Doelling, David R.; Hailan, Wang; Su, Wenling; et coll. (15 janvier 2018). “Nuages ​​et système d’énergie radiante de la Terre (CERES) Energy Balanced and Filled (EBAF) Top-of-Atmosphere (TOA) Edition-4.0 Data Product” . Journal du climat . 31 (2): 895–918. Bibcode : 2018JCli…31..895L . doi : 10.1175/JCLI-D-17-0208.1 .
  48. ^ “Changement de température de l’air de surface moyen annuel mondial” . NASA . Récupéré le 23 février 2020 .
  49. ^ LuAnn Dahlman et Rebecca Lindsey (17 août 2020). « Changement climatique : teneur en chaleur des océans » . NOAA.
  50. ^ Abraham, JP; Baringer, M.; Bindoff, T.-N.-L. ; Boyer, T.; et coll. (2013). “Un examen des observations de la température mondiale des océans : implications pour les estimations de la teneur en chaleur des océans et le changement climatique” . Revues de Géophysique . 51 (3): 450–483. Bibcode : 2013RvGeo..51..450A . CiteSeerX 10.1.1.594.3698 . doi : 10.1002/rog.20022 .
  51. ^ Slater, Thomas; Lawrence, Isobel R.; Otosaka, Inès N. ; Berger, André ; et coll. (25 janvier 2021). “Article de revue : Déséquilibre de glace de la Terre” . La Cryosphère . 15 (1): 233–246. Bibcode : 2021TCry…15..233S . doi : 10.5194/tc-15-233-2021 . ISSN 1994-0416 . S2CID 234098716 .
  52. ^ Hansen, J.; Sato, M.; Kharecha, P.; von Schuckmann, K. (22 décembre 2011). “Déséquilibre énergétique de la Terre et implications” . Chimie et physique de l’atmosphère . 11 (24): 13421–13449. arXiv : 1105.1140 . Bibcode : 2011ACP….1113421H . doi : 10.5194/acp-11-13421-2011 . S2CID 16937940 .
  53. ^ Hansen, James; Sato, Makiko; Kharecha, Pushker ; von Schuckmann, Karina (janvier 2012). “Déséquilibre énergétique de la Terre” . NASA. Archivé de l’original le 4 février 2012.
  54. ^ “L’indice annuel des Gaz à effet de serre de la NOAA (une introduction)” . NOAA . Récupéré le 4 août 2021 .

Bibliographie supplémentaire pour les sources citées

Rapports du GIEC

Rapport du groupe de travail I du RE5

  • GIEC (2013). Stocker, TF ; Qin, D.; Plattner, G.-K. ; Tignor, M.; et coll. (éd.). Changement climatique 2013 : La base des sciences physiques (PDF) . Contribution du Groupe de travail I au Cinquième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat. Cambridge, Royaume-Uni et New York, NY, États-Unis : Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-05799-9.(pb: 978-1-107-66182-0 ).
    • GIEC (2013). « Annexe III : Glossaire » (PDF) . GIEC AR5 WG1 2013 . pages 1447–1465.

Rapport spécial sur Le réchauffement climatique de 1,5 °C

  • GIEC (2018). Masson-Delmotte, V.; Zhai, P.; Portner, H.-O.; Roberts, D.; et coll. (éd.). Réchauffement climatique de 1,5°C. Un rapport spécial du GIEC sur les impacts d’un réchauffement climatique de 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels et les voies d’émission mondiales de Gaz à effet de serre connexes, dans le contexte du renforcement de la réponse mondiale à la menace du changement climatique, du développement durable et des efforts pour éradiquer la pauvreté (PDF) . Groupe d’experts intergouvernemental sur les changements climatiques. Réchauffement climatique de 1,5 oC — .
    • GIEC (2018). “Résumé pour les décideurs” (PDF) . GIEC SR15 2018 . p. 3–24.
    • Allen, M. ; Dubé, OP ; Solecki, W.; Aragon-Durand, F.; et coll. (2018). “Chapitre 1 : Cadrage et contexte” (PDF) . GIEC SR15 2018 . p. 49–91.

Rapport du groupe de travail I du RE6

  • GIEC (2021). Masson-Delmotte, V.; Zhai, P.; Pirani, A.; Connors, SL ; et coll. (éd.). Changement climatique 2021 : La base des sciences physiques (PDF) . Contribution du Groupe de travail I au sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat. Cambridge, Royaume-Uni et New York, NY, États-Unis : Cambridge University Press (sous presse).
    • GIEC (2021). “Résumé pour les décideurs” (PDF) . GIEC AR6 WG1 2021 .
    • Arias, Paola A.; Bellouin, Nicolas; Coppola, Erika; Jones, Richard G.; et coll. (2021). “Résumé technique” (PDF) . GIEC AR6 WG1 2021 .

Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés au budget énergétique de la Terre .
  • NASA : Le bilan énergétique de l’atmosphère
  • Système d’énergie radiante des nuages ​​et de la Terre (CERES)
  • Projet NASA/GEWEX de bilan de rayonnement de surface (SRB)
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