Bilan thermique du système Terre-atmosphère

Introduction

Le système Terre-atmosphère échange en permanence de l'énergie avec l'espace. Le bilan thermique permet de comprendre comment cette énergie est équilibrée, assurant le climat terrestre.

Flux énergétiques principaux

• Rayonnement solaire incident (B): La Terre reçoit l'énergie du Soleil. La puissance totale reçue est appelée rayonnement solaire global.
• Rayonnement réfléchi (albédo, R): Une partie de cette énergie est renvoyée dans l'espace.
• Rayonnement infrarouge émis par la Terre et l'atmosphère (E): La Terre émet principalement dans l'infrarouge.
• Effets anthropiques et autres facteurs (F): Émissions de gaz à effet de serre, aérosols, etc.

Équilibre thermique

L'état d'équilibre est atteint lorsque la puissance totale reçue est égale à la puissance totale émise :

\[ P_{reçu} = P_{émis} \]

En termes d'énergie, cela implique que l'énergie entrante est compensée par l'énergie sortante.

Formulation mathématique

Le bilan thermique simplifié s'écrit :

\[ (1 - R) imes B = E + \Delta Q \]

où \(\Delta Q\) représente le changement d'énergie thermique stockée dans le système.

Pour un état stationnaire, \(\Delta Q = 0\), donc :

\[ (1 - R) imes B = E \]

Rôle de l'effet de serre

Les gaz à effet de serre piègent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, augmentant la température moyenne et modifiant le bilan énergétique du système.

Le rayonnement émis par la Terre est donc supérieur à ce qu'il serait sans ces gaz, ce qui contribue au réchauffement climatique.

Conclusion

Le bilan thermique du système Terre-atmosphère explique l'équilibre qui maintient le climat. La perturbation de cet équilibre par l'augmentation des gaz à effet de serre provoque le changement climatique.