bilan de l'energie de notre planete

[williams 0]

Suivant les principaux composants de l'atmosphere et du sol de la Terre et la constante solaire on a en moyenne 175 W/m2 qui arrivent au sol et qui sont absorbées par le sol, 102W/M2 qui sont reflétées (20W/m2 par le sol et 82W/m2 par l'atmosphere+nuages) et 65W/m2 qui absorbées par l'atmosphère vu les valeurs qu'on a sur ce schema http://la.climatologie.free.fr/atmosphere/atmosphere-energie1.jpg

Dans ce fichier http://icp.giss.nasa.gov/education/geebitt/geebitt19990209.xls on a quelques calculs (A simple climate model to conduct experiments on the radiative effects of a planet under various conditions: Black Body, Reflective Surface, Raleigh Scattering and Aerosols, Clouds and Stratospheric and Tropospheric Components. This stand alone version includes data tables in which the investigator may save data for analysis at a later time) aussi suivant la pression atmos., l'hauteur solaire, et des propriétés de l'atmosphère données...

Voici les données principaux dans ce fichier permettant de calculer la lumiere réfléchie par l'atmosphere, les nuages et le sol :

Date : 21-déc-99
Code de l'année : 36160
Latitude : 0,00°
Distance de la Terre au Soleil : 1 UA

Valeur par défaut pour la luminosité du Soleil. 3,85E+26 nous donnant l'énergie solaire qui atteind le haut de l'atmosphère de la planète lorsqu'il est midi au soleil pour cette date et la latitude : 1254,36 W/M2

Surface de l'océan : 70,00%
Surface de la végétation : 20,00%
Surface des déserts : 5,00%
Surface de la neige et banquise : 5,00%

Pourcentage de l'énergie réflechie par l'eau (océan) : 5 %
Pourcentage de l'énergie réflechie par la végétation (sol): 10 %
Pourcentage de l'énergie réflechie par les déserts (sol): 20 %
Pourcentage de l'énergie réflechie par la neige et la glace (sol):70 %
MOYENNE DU POURCENTAGE DE LA REFLECTIVITE DE LA TERRE SUIVANT LEUR SURFACE… : 10,00%

Pression atmosphérique : 1013 hpa
Facteur d'épaisseur optique d'aérosol de suie carbone : 1 => 0.025 valeur par defaut
Facteur d'épaisseur optique de la dispersion de Raleigh : 1 => 0.09 valeur par defaut
Facteur d'épaisseur optique des aérosols de sulfates troposphèrique : 1 => 0.1 valeur par defaut

Pourcentage de la couverture des nuages de BAS ALTITUDE ( 2 km d'alti.) : 25,00%
Pourcentage de la couverture des nuages de MIS ALTITUDE ( 5 km d'alti.) : 10,00%
Pourcentage de la couverture des nuages de HAUTE ALTITUDE ( 10 km d'alti.) : 15,00%

Portée de l'épaisseur Optique des nuages DE BAS ALTITUDE : 16
Portée de l'épaisseur Optique des nuages DE MOYENNE ALTITUDE : 8
Portée de l'épaisseur Optique des nuages DE HAUTE ALTITUDE : 1
MOYENNE DE LA PORTEE DE L'EPAISSEUR OPTIQUE DES NUAGES : 7

Facteur de la portée de l'épaisseur Optique des aérosols de Suie de carbone troposphérique : 1,00 => valeur par défaut : 0.01 de l'Epaisseur Optique
Facteur de la portée de l'épaisseur Optique des aérosols de poussières minérales troposphérique : 1,00 => valeur par defaut : 0.05 de l'Epaisseur Optique
Facteur de la concentration de l'Ozone (O3) troposphèrique : 1,00 => valeur par défaut de la concentration : 66 dobson
Facteur de la concentration de Dioxyde de Carbone (CO2) troposphèrique : 1,00 => valeur par defaut de la concentration : 350 ppm
Facteur de la concentration d'Oxygène (O2) troposphèrique : 1,00 => valeur par defaut de la concentration : 200 mb
Facteur de la concentration de vapeur d'eau (H2O) troposphèrique : 1 => valeur par defaut de l'épaisseur optique : 0.01775
Facteur de la concentration d'aérosols volcaniques : 1 => valeur par defaut de l'épaisseur optique : 0.15

Facteur de la concentration d'Ozone (O3) stratosphérique : 1,00 => valeur par defaut de la concentration : 264 dobson
Valeur de la portée de l'épaisseur Optique d'aérosols de Suie de Carbone stratosphérique : 1,00 => valeur par defaut de l'épaisseur optique : 0.01

Pour calculer les 175W/m2 qui nous arrive au sol suivant la concentration des gaz, surface des nuages et le pourcentage de surfaces des deserts, oceans.... au sol, il faudrait calculer l'energie venant du Soleil qui est absorbée par l'atmosphere (suivant la concentration du CO2, H2O, ozone et surface des nuages).

Le calcul doit dependre du spectre de la lumiere comme le montrerait ce site qui nous donne des infos dans cela : http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/blanquet/rayonnem/11defloi/11defloi.htm ainsi que ce schema http://www.globalwarmingart.com/images/4/4e/Atmospheric_Absorption_Bands.png

Donc comment calculerait on cette energie absorbée par l'atmosphere ??

Merci

Williams

[ChiCyg 0]

quote:

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Pour calculer les 175W/m2 qui nous arrive au sol suivant la concentration des gaz, surface des nuages et le pourcentage de surfaces des deserts, oceans.... au sol, il faudrait calculer l'energie venant du Soleil qui est absorbée par l'atmosphere (suivant la concentration du CO2, H2O, ozone et surface des nuages).

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C'est justement ce que fait le fichier excel que tu cites.

quote:

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Le calcul doit dependre du spectre de la lumiere

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C'est intégré dans leur modèle simplifié, l'absorption est moyennée sur l'ensemble du spectre du soleil.

Sinon, c'est un peu compliqué , il faut faire du transfert radiatif 3D longueur d'onde par longueur d'onde. Tu peux voir ce que ça donne ici : http://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/pdf/2009/01/epjconf1008.pdf

Fais gaffe, tout va être foutu en l'air au moindre coup de vent ...

Tiens au fait, sur ton site, il y a toujours : "l'activité du Soleil sont liées aux cycles de l'oscillation irrégulière de la masse du centre du système solaire soit le barycentre du système solaire." ... Tu le supprimes quand ce petit délire ?

[williams 0]

Es tu sur que le fichier excel que tu cites justement ce que je cherche ??

Car avec les 342W/m2 que la Terre recoit en moyenne à l'échelle de la planète on trouve bien les 102W/m2 d'energie qui est réfléchie mais on ne trouve pas les 65W/m2 d'energie qui sont absorbées par l'atmosphère.

Si non où les trouves tu (page et cellule) ??

Williams

[ChiCyg 0]

Il n'y a pas d'énergie absorbée par l'atmosphère, sinon elle chaufferait, chaufferait, chaufferait et le RC ne serait pas de la gnognotte

[williams 0]

>Il n'y a pas d'énergie absorbée par l'atmosphère, sinon elle
>chaufferait, chaufferait, chaufferait et le RC ne serait pas de la
>gnognotte

Pourtant si il y en a comme le montre :

- ce schema : http://climateaudit.files.wordpress.com/2008/01/balanc3.jpg (absorbed by atmosphere 67 W/m2)
- ou comme nous le dit se site de la NASA : http://earthobservatory.nasa.gov/Features/EnergyBalance/page6.php => "The atmosphere directly absorbs about 23% of incoming sunlight "

Williams

[williams 0]

[Ce message a été modifié par williams (Édité le 02-02-2010).]

[williams 0]

[Ce message a été modifié par williams (Édité le 02-02-2010).]

[a s p 0 6 845]

tu cliques sur "editer", tu sélectionnes le texte que tu veux supprimer (ctrl + a) , tu tapes un espace et tu valides.

[ChiCyg 0]

quote:

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Pourtant si il y en a [...]

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Toute l'énergie absorbée par l'atmosphère "en provenance du soleil" (et aussi en provenance du sol et des autres couches de l'atmosphère, des nuages, ...) est ré-émise dans toutes les directions à d'autres longueurs d'onde. Le bilan d'énergie est nul.

Si tu veux rentrer dans le détail, il faut calculer longueur d'onde par longueur d'onde comment le rayonnement est absorbé et réémis pas seulement celui provenant du soleil mais aussi du sol, de l'atmosphère, des nuages. C'est ce qu'explique le papier que je t'ai cité.

En gros la température de chaque petit volume de l'atmosphère trouve une température d'équilibre pour que le rayonnement en provenance de son environnement absorbé à toutes les longueurs d'onde équilibre le rayonnement émis à toutes les longueurs d'onde. Si la température augmente le flux émis a plutôt tendance à augmenter. C'est compliqué parce que tout bouge en particulier les coefficients d'absorption et d'émission dépendent de la longueur d'onde et de la température, en plus de la composition de l'atmosphère ...

[williams 0]

quote:

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Toute l'énergie absorbée par l'atmosphère "en provenance du soleil" (et aussi en provenance du sol et des autres couches de l'atmosphère, des nuages, ...) est ré-émise dans toutes les directions à d'autres longueurs d'onde. Le bilan d'énergie est nul.

Si tu veux rentrer dans le détail, il faut calculer longueur d'onde par longueur d'onde comment le rayonnement est absorbé et réémis pas seulement celui provenant du soleil mais aussi du sol, de l'atmosphère, des nuages. C'est ce qu'explique le papier que je t'ai cité.

En gros la température de chaque petit volume de l'atmosphère trouve une température d'équilibre pour que le rayonnement en provenance de son environnement absorbé à toutes les longueurs d'onde équilibre le rayonnement émis à toutes les longueurs d'onde. Si la température augmente le flux émis a plutôt tendance à augmenter. C'est compliqué parce que tout bouge en particulier les coefficients d'absorption et d'émission dépendent de la longueur d'onde et de la température, en plus de la composition de l'atmosphère ...

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Ici http://pvcdrom.pveducation.org/APPEND/Am1_5.htm on a un lien du spectre solaire rentrant dans l'atmosphere.

Si dans le fichier excel de la NOAA (plus haut) on a pu calculer les 102W/m2 (82+20W/m2) de l'energie refletée par le sol+atmosphere+nuage suivant plusieurs élements, alors ca doit etre possible de le faire pour les 67W/m2 etc...

Williams

[Ce message a été modifié par williams (Édité le 04-02-2010).]

[ChiCyg 0]

Je ne comprends pas ta question.

Sur le schéma tu vois bien que le bilan d'énergie (en W/m2) à l'extérieur de l'atmosphère est nul : 342-235-107=0
de même au niveau du sol : 168+324-390-24-78=0
et pareil au niveau de "l'atmosphère" : 67+24+78+350-324-30-165=0

Dans la réalité, c'est infiniment plus compliqué parce qu'il n'y a pas "une" atmosphère mais toute une série de couches qui sont à des températures différentes et qui interagissent. Les différences de température créent de la convection, qui forment des nuages qui à leur tour modifient les températures, ce qui ensuite ...

[PascalD 4 366]

Vois-tu le chiffre "67" qui est étiquetté "Absorbé par l' atmosphère" ?
J' ai le sentiment que william se demande comment est calculé cette valeur, tout bêtement.
Il ne s'intéresse pas au bilan d' énergie (qui est nul, mais c' est pas sa question), juste à l' énergie solaire absorbée (qui sera réémise, on est bien d' accord).

[williams 0]

C'est toutes ces valeurs que je voudrais pouvoir calculer suivant les donnees citées plus haut, car l'evolution des valeurs comme les 67W/m2... sont ce qui influence la temperature,... sur Terre.

Donc on peu avoir des idees ainsi.

Williams

[ChiCyg 0]

quote:

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C'est toutes ces valeurs que je voudrais pouvoir calculer suivant les donnees citées plus haut, car l'evolution des valeurs comme les 67W/m2... sont ce qui influence la temperature,... sur Terre.

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Ce que j'essaie de t'expliquer, c'est que tu ne peux pas le faire simplement avec un fichier excel.

Le point de départ parait très simple. L'équation de transfert dit simplement que tout photon d'une longueur d'onde et d'une direction données peut être, en un lieu donné, soit transmis, soit détruit (absorbé ou diffusé), soit émis. Il suffit donc de connaitre en chaque lieu et à chaque longueur d'onde, les coefficients d'absorption, de diffusion et d'émission pour pouvoir calculer le transfert des photons d'un lieu à un autre.

C'est là que ça se complique : les différents coefficients pour chaque longueur d'onde dépendent de la pression, de la température, de la composition chimique et des aérosols. Et une variation des coefficients entraine la variation de la température et des aérosols ...

Tout ça pour dire que le 67 W/m2 absorbé par l'atmosphère ne veut pas dire grand chose : c'est toute l'atmosphère jusqu'au sol ou jusqu'au niveau des nuages ? Quel niveau de nuages ? Et puis ça ne concerne que le rayonnement incident du soleil absorbé par l'atmosphère, mais le rayonnement émis par la surface est aussi, en partie, absorbé par les différentes couches atmosphériques ...

Et tout le raisonnement sera foutu en l'air parce qu'il y a des vents sur terre et qu'il faut bien en tenir compte ...

Par exemple, voici le profil d'humidité de l'atmosphère au dessus de Tucson le 24 novembre 2007 (trait plein) et deux jours plus tard (trait pointillé)

On voit bien qu'alors que le flux reçu du soleil est le même, la structure de l'atmosphère est très différente.

[Ce message a été modifié par ChiCyg (Édité le 06-02-2010).]

[williams 0]

Etonnant que tu dis que les 67 W/m2 absorbé par l'atmosphère ne veut pas dire grand chose. Deja ces 67w/m2 sont une moyenne sur la surface du globe tout comme les 103W/m2 d'energie reflétée et sont calculée avec une moyenne sur Terre pour chaque donnees (sol...).

Puis suivant l'evolution de la constante solaire, l'albedo... ces 67W/m2 change aussi comme le reste.

Et tout ca est ce qui fait que l'atmosphere est plus ou moins chaude.

Puis biensur ce n'est pas un calcul d'expert que je cherche. Car par exemple la NOAA nous montre une facon de trouver les 103W/m2 d'energie refletée par l'atmosphère alors qu'on n'a pas une precision si importante que cela dans ces calculs. Car ils ne tiennent pas compte des reflés d'energie des sols vers les nuages qui apres sont a nouveau refletées vers le sol pour etre en fin refletées vers l'espace.

Donc meme sans etre precis a 100% je pense que tout ceci doit etre possible.

Williams

[Salomon 0]

Bonjour
je n'ai pas tout lu en détail mais je pense que ce "modèle" est impossible à mettre en oeuvre de façon complète, que faites vous des réactions photochimiques qui absorbent elles aussi de l'énergie et qui sont complètement aléatoires, comme la synthèse de l'ozone dans la haute atmosphère, ozone qui réagit à son tour pour synthétiser l'eau oxygénée, cela finit en synthèse de l'acie sulfurique avec le SO2 , puis les pluies acides.........entre autre

[williams 0]

Ces valeurs ont été calculées suivant les éléments ci-dessus donc ca doit etre calculables.

Savez vous de combien est la valeur de l'épaisseur optique de la vapeur d'eau ??

Williams