Le bilan radiatif terrestre et le climat

Introduction

Le bilan radiatif terrestre est un concept essentiel pour comprendre le climat de notre planète. Il décrit comment l'énergie du soleil est reçue, absorbée et réémise par la Terre. Ce bilan est crucial pour déterminer les températures globales et les variations climatiques. Dans ce cours, nous allons explorer les mécanismes de ce bilan, les facteurs qui l'influencent et ses conséquences sur le climat.

1. Qu'est-ce que le bilan radiatif ?

Le bilan radiatif est la différence entre l'énergie solaire reçue par la Terre et l'énergie renvoyée vers l'espace. Cette interaction détermine la température moyenne de la planète.

1.1 Énergie solaire reçue

La Terre reçoit environ 1361 watts par mètre carré (W/m²) de l'énergie solaire en moyenne, mais seulement une partie de cette énergie atteint la surface terrestre, car une partie est réfléchie par l'atmosphère et les nuages. Environ 30 % de l'énergie solaire est réfléchie, ce qui nous donne un flux net d'environ 960 W/m² à la surface.

1.2 Énergie réémise

La Terre émet de l'énergie sous forme de rayonnement infrarouge. Cette émission dépend de la température de la surface terrestre, selon la loi de Stefan-Boltzmann :

$$E = au imes ext{σ} imes T^4$$

où E est l'énergie émise, τ est l'albédo, σ est la constante de Stefan-Boltzmann (environ 5,67 × 10^-8 W/m²K^4), et T est la température en Kelvin.

Exemple concret

Si la température de la surface terrestre est de 288 K (environ 15 °C), l'énergie émise par mètre carré est :

$$E = 1 imes 5,67 imes 10^{-8} imes (288)^4 \\
E ≈ 390 ext{ W/m²}$$