Bilan radiatif terrestre

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Questions and Answers

Quelle est la principale conséquence de l'absorption de l'énergie solaire par l'atmosphère terrestre et la surface terrestre ?

  • Une stabilisation de la température au niveau des pôles.
  • Une réduction de la quantité de rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.
  • Une augmentation de la température globale de la Terre. (correct)
  • Une diminution de la température globale de la Terre.

Comment l'albédo de la Terre est-il défini ?

  • La quantité de rayonnement solaire absorbée par la Terre.
  • Le rapport de la puissance du rayonnement solaire réfléchi à la puissance du rayonnement solaire reçu par la Terre. (correct)
  • Le rapport de la puissance du rayonnement solaire reçu à la puissance du rayonnement solaire réfléchi par la Terre.
  • La quantité de rayonnement infrarouge émise par la Terre.

Si l'activité solaire augmentait soudainement, quel serait l'impact initial sur le bilan radiatif terrestre, en supposant que l'albédo et l'effet de serre restent constants ?

  • Le bilan radiatif deviendrait plus positif, entraînant une augmentation de la température. (correct)
  • Le bilan radiatif resterait inchangé grâce à la stabilité de l'atmosphère.
  • Le bilan radiatif deviendrait plus négatif, entraînant une diminution de la température.
  • L'effet de serre compenserait immédiatement toute variation de l'activité solaire.

Parmi les propositions suivantes, laquelle décrit le mieux le concept de puissance surfacique du rayonnement solaire (Ps) ?

<p>La puissance solaire reçue par unité de surface à une distance donnée du Soleil. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la distance Terre-Soleil influe-t-elle sur la puissance solaire surfacique (Ps) ?

<p>Ps est inversement proportionnelle au carré de la distance Terre-Soleil. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel serait l'impact d'une augmentation significative de la couverture nuageuse globale sur l'albédo de la Terre et, par conséquent, sur la température terrestre ?

<p>L'albédo augmenterait, conduisant à une diminution de la température terrestre. (D)</p> Signup and view all the answers

En considérant que le bilan radiatif terrestre est en équilibre dynamique, quelle serait la conséquence à long terme d'une augmentation constante de la concentration des gaz à effet de serre dans l'atmosphère ?

<p>Le bilan radiatif deviendrait de plus en plus positif, entraînant un réchauffement global. (B)</p> Signup and view all the answers

Si la Terre n'avait pas d'atmosphère, comment cela affecterait-il sa température de surface, en comparaison avec sa température actuelle ?

<p>La température de surface serait significativement plus basse en raison de l'absence de l'effet de serre. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal mécanisme par lequel les gaz à effet de serre contribuent au réchauffement de la planète ?

<p>En absorbant et en réémettant le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la puissance du rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre est-elle affectée par l'augmentation de la température de cette surface ?

<p>Elle augmente selon une relation non-linéaire (par exemple, selon la loi de Stefan-Boltzmann, proportionnelle à T⁴). (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'influence du rayon de la Terre sur la puissance totale du rayonnement solaire intercepté par notre planète ?

<p>La puissance interceptée est proportionnelle au carré du rayon de la Terre. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel effet aurait une diminution importante de la superficie des forêts sur la planète sur l'albédo terrestre et le bilan radiatif, en supposant que le reste reste constant ?

<p>L'albédo diminuerait, réchauffant légèrement la planète car les forêts absorbent plus de rayonnement solaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Si la constante solaire (puissance solaire par unité de surface à la distance de la Terre) augmentait de manière permanente de 5 %, quelles seraient les implications à long terme pour le climat terrestre, en supposant un albédo constant et un effet de serre constant, mais en tenant compte des rétroactions climatiques potentielles ?

<p>La température de surface augmenterait de manière non linéaire en raison des rétroactions positives, telles que la fonte des glaces diminuant l'albédo, amplifiant ainsi le réchauffement. (C)</p> Signup and view all the answers

Considérant la formule $P_s = \frac{P_{Soleil}}{4\pi \times (d_{TS})^2}$ , où $P_s$ est la puissance surfacique, $P_{Soleil}$ la puissance totale du soleil, et $d_{TS}$ la distance Terre-Soleil, comment une augmentation de 10% de la distance Terre-Soleil affecterait-elle $P_s$ ?

<p>$P_s$ diminuerait d'environ 21%. (D)</p> Signup and view all the answers

Si la Terre connaissait une période prolongée de forte activité volcanique, injectant de grandes quantités d'aérosols dans la haute atmosphère, quel serait l'impact initial sur le bilan radiatif et, par conséquent, sur la température terrestre ?

<p>Le bilan radiatif deviendrait initialement plus négatif, entraînant un refroidissement temporaire en raison de la réflexion accrue du rayonnement solaire par les aérosols. (A)</p> Signup and view all the answers

Supposons que la proportion de glace recouvrant la surface de la Terre diminue de manière significative en raison du réchauffement climatique. Comment cela affecterait-il le bilan radiatif terrestre et les mécanismes de rétroaction du climat ?

<p>L'albédo terrestre diminuerait, entraînant une absorption accrue du rayonnement solaire et amplifiant le réchauffement, créant une rétroaction positive. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la variation de l'angle d'incidence du rayonnement solaire sur différentes parties de la Terre (en fonction de la latitude) affecte-t-elle la distribution de la puissance solaire surfacique (Ps) et, par conséquent, les climats régionaux ?

<p>Ps est plus élevée à l'équateur qu'aux pôles, car le rayonnement solaire frappe plus directement la surface à l'équateur. (C)</p> Signup and view all the answers

Si la Terre était soudainement recouverte de grandes étendues de miroirs par une civilisation technologiquement avancée, quel serait l'impact sur l'albédo global de la planète et les conséquences potentielles sur la température terrestre, en négligeant d'autres facteurs ?

<p>L'albédo augmenterait considérablement car les miroirs réfléchiraient une plus grande partie du rayonnement solaire vers l'espace. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle jouent les océans dans le bilan radiatif terrestre et comment leur capacité à absorber et à libérer de la chaleur affecte-t-elle les variations climatiques à court et à long terme ?

<p>Les océans absorbent une grande quantité de chaleur et la libèrent lentement, atténuant les variations de température à court terme et influençant les modèles climatiques à long terme. (B)</p> Signup and view all the answers

Si le champ magnétique terrestre venait à s'affaiblir considérablement, permettant à une plus grande quantité de particules chargées du vent solaire d'atteindre l'atmosphère terrestre, comment cela pourrait-il potentiellement affecter le bilan radiatif et le climat de la Terre ?

<p>Une plus grande quantité de composés chimiques atmosphériques serait dissociée, modifiant la composition de l'atmosphère et potentiellement son absorption et sa réflexion du rayonnement solaire. (B)</p> Signup and view all the answers

Si l'on découvrait que des microorganismes modifient significativement l'albédo des nuages en influençant leur formation et leur composition, quel serait l'impact potentiel sur le bilan radiatif terrestre et la température globale, en supposant que cette influence conduise à des nuages plus réfléchissants ?

<p>Le bilan radiatif deviendrait plus négatif, entraînant un refroidissement global. (D)</p> Signup and view all the answers

Considérant que le Soleil subit des cycles d'activité solaire d'environ 11 ans, comment ces cycles influencent-ils le bilan radiatif terrestre et quels sont les mécanismes par lesquels ces variations, bien que faibles, peuvent impacter la température globale de la Terre ?

<p>Les cycles solaires influencent indirectement le bilan radiatif en modifiant la formation des nuages et la chimie atmosphérique, ce qui peut amplifier leur impact sur la température. (D)</p> Signup and view all the answers

Si la Terre venait à perdre une portion significative de son atmosphère en raison d'un événement cosmique, comment cela impacterait-il le bilan radiatif et la température de surface, et quels seraient les mécanismes compensatoires potentiels qui pourraient atténuer ou exacerber ces effets à long terme ?

<p>La perte d'atmosphère diminuerait l'effet de serre, mais pourrait être compensée par une augmentation de l'albédo due à une surface plus réfléchissante, bien que l'équilibre final soit incertain. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Puissance solaire (Psoleil)

Puissance totale émise par le Soleil, mesurée en Watts (W).

Puissance surfacique (Ps)

Puissance solaire par unité de surface (W/m²) à une distance donnée du Soleil.

Puissance reçue par la Terre (PTerre)

La puissance du rayonnement solaire effectivement reçue par la Terre.

Albédo (A)

Rapport de la puissance solaire réfléchie par la Terre à la puissance solaire incidente.

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Effet de serre

Absorption d'énergie solaire par l'atmosphère et la surface terrestre, entraînant une augmentation de la température.

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Gaz à effet de serre

Gaz atmosphériques qui absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge, contribuant à l'effet de serre.

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Bilan radiatif terrestre

Bilan entre la puissance solaire reçue par la Terre et la puissance réémise vers l'espace.

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Study Notes

  • Le chapitre traite du bilan radiatif terrestre.

Puissance solaire reçue par la terre

  • Le soleil émet un rayonnement d'une puissance totale Psoleil en Watts.
  • La puissance reçue par la Terre PTerre (en W) dépend de la distance Terre-Soleil et du rayon de la Terre.

Influence de la distance au soleil

  • Le rayonnement solaire se répartit sur une sphère de rayon drs (distance Terre-Soleil).

Formule de la puissance surfacique

  • Ps = Psoleil / Ssphère = Psoleil / (4π x (drs)²)
  • drs est en mètres et Psoleil est en Watts.

Influence du rayon de la terre

  • La puissance du rayonnement solaire effectivement reçu par la Terre est PTerre.
  • PTerre correspond à la puissance solaire passant par un disque imaginaire ayant le même rayon que la Terre.
  • PTerre = Ps × Sdisque = Ps × (πRT²)

L'albédo

  • Une partie de la puissance reçue par la Terre PTerre est diffusée par l'atmosphère, les nuages et le sol, le reste est absorbé par l'atmosphère, les continents, les océans.
  • L'albédo A est le rapport de la puissance réfléchie Pdiffusée par la puissance du rayonnement solaire reçu PTerre.
  • A = Pdiffusée / PTerre
  • De façon plus générale : A = Pdiffusée / Preçue

L'effet de serre

  • L'absorption de l'énergie solaire par l'atmosphère et par la surface de la Terre provoque une augmentation de leur température.
  • Le sol réchauffé émet un rayonnement électromagnétique dans l'infrarouge (IR) avec une longueur d'onde λ proche de 10 µm (micro : 10-6).
  • La puissance par unité de surface (W.m-2) augmente avec la température.
  • Une partie de cette puissance est rayonnée vers l'espace, mais le reste est absorbé par les gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, méthane, ...).
  • Ces gaz réémettent un rayonnement IR vers le sol (effet de serre) et vers l'espace.

Bilan radiatif terrestre

  • Le bilan radiatif terrestre se calcule en soustrayant la puissance reçue et la puissance réémise par la Terre.

Exemple de bilan radiatif terrestre

  • Puissance surfacique reçue par la Terre : 340 W.m-2 (soleil)
  • Puissances surfaciques réémises en dehors de l'atmosphère :
    • 100 W.m-2 (réfléchie directement)
    • 90 W.m-2 (IR renvoyé vers l'espace)
    • 150 W.m-2 (IR réémis en IR par l'atmosphère)
  • BILAN RADIATIF : 340 – (100 + 90 + 150) = 0
  • Sur une courte période, cette différence est nulle, indiquant un bilan à l'équilibre et une température moyenne constante de la Terre.
  • Une variation de l'activité solaire, une modification de l'effet de serre ou un changement d'albédo peuvent impacter le bilan radiatif et la température terrestre.
  • Le bilan radiatif terrestre est en équilibre dynamique et susceptible de varier.

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