En moyenne, les nuages couvrent plus de 40% de la surface de la Terre :

tant visibles, les nuages refl tent la lumi re, ce qui se traduit par un rayonnement visible et est associ l\'alb do atmosph rique.

(ID 3071)

(ID 7532)

Pour estimer l\'alb do futur de l\'atmosph re $a_a$, on ajoute l\'alb do actuel la variation $\delta a_a$:

$ a_{at} = a_a + \delta a_a $

(ID 7483)

(ID 9980)

(ID 9981)

De la m me mani re, il convient galement de tenir compte des variations des facteurs de couverture $\gamma_v$ :

$\gamma_{vt}=\gamma_v + \delta \gamma_v$

Le changement peut tre d des variations dans la vapeur d\'eau et, par cons quent, la couverture nuageuse. Ainsi, la quantit et la r partition des nuages dans l\'atmosph re peuvent varier, ce qui affecte la quantit de rayonnement solaire atteignant la surface de la Terre. Un facteur de couverture visible plus lev indique une pr sence accrue de nuages, ce qui peut r duire la quantit de rayonnement solaire direct et avoir un impact sur le bilan nerg tique de la Terre.

La couverture nuageuse visible joue un r le important dans le syst me climatique en influen ant la distribution de la chaleur et la formation des pr cipitations. En tenant compte de ces variations des facteurs de couverture, nous pouvons obtenir une vision plus compl te de la mani re dont le rayonnement solaire interagit avec l\'atmosph re et la surface de la Terre, et de son impact sur le climat et les sch mas climatiques.

(ID 89)

La couverture visible est en grande partie d termin e par le rapport entre la surface couverte par les nuages $S_c$ et la surface totale de la plan te $S_t$ :

$ \gamma_v =\displaystyle\frac{ S_c }{ S_t }$

ce qui correspond environ 42% sur Terre.

(ID 7601)

Pour estimer la variation de la couverture visible, on peut supposer, dans une premi re approximation, une relation lin aire avec la variation du nombre de moles d\'eau dans l\'atmosph re due l\'augmentation de la temp rature:

$ \delta\gamma_v = c_v \displaystyle\frac{ \delta c }{ c }$

(ID 7589)

Au niveau mol culaire, les mol cules peuvent osciller avec des fr quences qui d pendent de leur g om trie. Cela signifie que si le rayonnement traverse un gaz de mol cules et que sa fr quence est similaire l\'une des fr quences propres d\'oscillation des mol cules, il sera absorb par le gaz. Ainsi, une partie du rayonnement qui traverse l\'atmosph re est retenue, ce qui donne lieu l\'absorption observ e dans les mod les climatiques.

Voici une vid o historique (de 1960) montrant comment les mol cules vibrent en fonction de leur g om trie :

(ID 7330)

L'atmosph re contient divers gaz qui peuvent absorber la radiation qui la traverse. Dans le spectre visible, c'est principalement la vapeur d'eau, et dans le spectre infrarouge, ce sont le dioxyde de carbone ($CO_2$), le m thane ($CH_4$) et le protoxyde d'azote ($N_2O$).

Cela peut tre visualis graphiquement travers les spectres. La ligne jaune repr sente le spectre tel qu'il est mis : en haut, par le soleil (visible) et par la terre (infrarouge). La ligne rouge montre ce qui reste du spectre apr s son passage travers l'atmosph re, mettant clairement en vidence les fr quences qui ne passent pas en raison de l'absorption :

(ID 10844)

De la m me mani re, il convient galement de tenir compte des variations des facteurs de couverture infrarouge $\gamma_i$ :

$\gamma_{it}=\gamma_i + \delta \gamma_i$

La variation de la couverture infrarouge est principalement due aux changements dans les gaz effet de serre et la vapeur d\'eau, qui r sultent des fluctuations environnementales. Ces changements peuvent tre le r sultat de variations climatiques naturelles et/ou d\'activit s humaines.

Les gaz effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2), le m thane (CH4) et l\'oxyde nitreux (N2O) ont la capacit d\'absorber et d\' mettre un rayonnement infrarouge, contribuant l\'effet de serre et au r chauffement climatique. Les activit s humaines telles que la combustion de combustibles fossiles et la d forestation peuvent augmenter la concentration de ces gaz dans l\'atmosph re et donc influencer la couverture infrarouge.

tudier et comprendre ces variations des facteurs de couverture infrarouge est important pour valuer leur impact sur le climat et l\' quilibre nerg tique de la Terre. Cela nous permet de prendre des mesures appropri es pour att nuer les effets du changement climatique et promouvoir des pratiques durables.

(ID 7533)

La variation du facteur de couverture infrarouge (IR) est associ e la variation des gaz effet de serre. Ils sont mesur s en parties par million $ppm$ et en parties par milliard $ppb$, calcul s partir de la densit du gaz $\rho$ dans l\'air, selon les quations suivantes :

$ppmv =\displaystyle\frac{Gaz}{10^6 Air}=\displaystyle\frac{V_n}{M_g}\displaystyle\frac{10^{-6}g,Gaz}{l,Air}$

et

$ppbv =\displaystyle\frac{Gaz}{10^9 Air}=\displaystyle\frac{V_n}{M_g}\displaystyle\frac{10^{-9}g,Gaz}{l,Air}$

O $M_g$ est la masse molaire du gaz et $V_n$ est le volume dans des conditions normales (temp rature 0 C, pression $10^5 Pa$, ce qui correspond $22.71108 L$).

titre d\'exemple, si nous consid rons le niveau actuel de $CO_2$ (masse molaire de $44.0 g/mol$), nous constatons qu\'une concentration de $379 ppmv$ (en 2005) correspond $0.736 g/l$ de $CO_2$. Pour conna tre la quantit de $CO_2$ pr sente dans l\'atmosph re, nous devons savoir combien de litres d\'air existent. tant donn que la couche est th oriquement infinie (de plus en plus dilu e mais toujours pr sente), nous avons un probl me pour d finir la hauteur de la couche d\'air. Cependant, si nous consid rons que, selon la loi barom trique, la pression diminue selon :

$p(z) = p_0 e^{M_agz/RT}$

Nous obtenons de mani re analogue la densit :

$\rho(z) = \rho_0 e^{M_ag z/RT}$

Si nous int grons cette quation par rapport z, nous observons que la quantit est telle que tout l\'air se concentrerait avec une densit de surface dans une couche d\'une hauteur de

$z_0 =\displaystyle\frac{RT}{M_ag}= 8001.78m$

une temp rature de z ro degr Celsius. En d\'autres termes, le volume total de $CO_2$ dans l\'atmosph re peut tre calcul en multipliant la densit estim e par le volume d\'une couche de $8001.78 m$ de hauteur qui s\' tend sur toute la plan te. En supposant un rayon de la Terre de $6370 km$ et une densit de $0.736e-3 g/L$, on obtient que la couche de hauteur $8001.78 m$ a une masse de $CO_2$ de $3000 Gt CO_2$.

Comme la masse molaire du carbone est de $12 g/mol$ et celle du $CO_2$ est de $44.1 g/mol$, la masse de carbone dans l\'atmosph re est de $3000\cdot 14/44.1$, ce qui donne $817 Gt C$. La relation entre la concentration et le for age radiatif peut tre obtenue partir du tableau la page suivante. Les informations disponibles sur les sc narios indiquent la quantit de gaz ajout e l\'atmosph re chaque ann e. En g n ral, le for age radiatif FR est li la variation de la temp rature dans l\'atmosph re selon l\' quation :

$\Delta T = \delta T_b - \delta T_t$

is

$ \Delta T = \lambda FR $

o $\lambda$ est la sensibilit climatique correspondant $0.8 Km^2/W$. Dans le cas du $CO_2$, nous pouvons consid rer une augmentation de $13 ppm$ et un for age radiatif de $1.66 W/m^2$.

(ID 7323)

Pour obtenir la couverture totale dans l\'infrarouge (NIR), repr sent e par $\delta\gamma_i$, il est n cessaire de faire la somme des contributions de chaque gaz:

$ \delta\gamma_{i,k} =\displaystyle\frac{ \Delta F_k }{(1- a_a ) I_s }\displaystyle\frac{ \delta c_k }{ c_k }$

o $\alpha_{ij}$ repr sente la contribution du gaz $j$ la couverture infrarouge du gaz $i$. La somme est effectu e pour tous les gaz pertinents.

Ainsi, la variation de la couverture totale dans l\'infrarouge peut tre calcul e l\'aide:

$ \delta\gamma_i =\displaystyle\sum_k \delta\gamma_{i,k} $

Cette quation fournit la diff rence relative entre les valeurs finales et initiales de la couverture infrarouge.

Il est important de noter que ces quations sont une repr sentation simplifi e des processus impliqu s dans le calcul de la couverture totale dans l\'infrarouge et de sa variation. Les calculs r els peuvent prendre en compte des facteurs suppl mentaires et des complexit s sp cifiques au syst me ou au sc nario tudi .

(ID 10831)

Le for age radiatif $\Delta F_k$ pour le gaz effet de serre $k$ contribue en fonction du rayonnement qui p n tre dans la plan te, qui est gal l\'intensit de l\'insolation solaire $I_s$ multipli e par $(1-a_a)$, o $a_a$ est l\'alb do atmosph rique.

En augmentant la concentration $c_k$ d\'une quantit $\delta c_k$, l\'augmentation du flux qui p n tre depuis l\'atmosph re est donn e par :

$ \delta\gamma_{i,k} =\displaystyle\frac{ \Delta F_k }{(1- a_a ) I_s }\displaystyle\frac{ \delta c_k }{ c_k }$

(ID 7590)

Le diagramme montre le for age radiatif des principaux gaz dans l\'atmosph re :

Ce diagramme illustre la contribution relative des diff rents gaz au for age radiatif de l\'atmosph re. Chaque gaz a son propre impact sur le r chauffement ou le refroidissement du syst me climatique.

Certains gaz, tels que le dioxyde de carbone (CO2) et le m thane (CH4), sont des gaz effet de serre qui retiennent la chaleur dans l\'atmosph re et contribuent au r chauffement climatique. D\'autres gaz, tels que le protoxyde d\'azote (N2O), ont galement un effet de r chauffement.

En revanche, certains gaz, comme le dioxyde de soufre (SO2) et les a rosols de sulfate, ont un effet de refroidissement en r fl chissant le rayonnement solaire et en r duisant la quantit d\' nergie qui atteint la surface de la Terre.

Comprendre l\'importance relative de ces gaz dans le for age radiatif est crucial pour valuer leur impact sur le changement climatique et pour d velopper des strat gies d\'att nuation efficaces.

(ID 7325)

Le graphique pr sente les for ages radiatifs d\'autres gaz et a rosols. Certains d\'entre eux contribuent refroidir la plan te :

Ces for ages radiatifs repr sentent l\'influence de diff rents gaz et a rosols sur le bilan nerg tique de la Terre. Certains gaz, tels que le dioxyde de soufre (SO2) et les a rosols de sulfate, ont des effets de refroidissement en r fl chissant le rayonnement solaire et en r duisant la quantit de rayonnement atteignant la surface terrestre.

Il est important de comprendre la contribution de ces gaz et a rosols l\' quilibre radiatif global, car ils ont des implications significatives pour le climat et peuvent influencer les sch mas climatiques et le r chauffement global. tudier et valuer leur impact nous permet de prendre les mesures appropri es pour faire face au changement climatique et rechercher des solutions durables.

(ID 7326)

Le graphique pr sente les projections des for ages radiatifs attendus sur les horizons de 20 et 100 ans :

Ces projections repr sentent des sc narios potentiels de for ages radiatifs dans un avenir proche et lointain. Il est important de noter que ces projections sont bas es sur des mod les scientifiques et des hypoth ses actuelles et sont sujettes des incertitudes.

L\'analyse des for ages radiatifs long terme est essentielle pour comprendre les impacts potentiels sur le climat et le r chauffement global. Ces r sultats peuvent contribuer clairer les politiques et les actions visant att nuer les effets du changement climatique et promouvoir la durabilit environnementale.

(ID 7327)

Une situation illustrant l'impact de la couverture sur le climat s'est produite pendant l'interdiction des vols commerciaux pendant trois jours apr s l'attaque des tours jumelles. L'absence de vols commerciaux pendant 72 heures a entra n une diminution des tra n es de condensation (contrails), ce qui a conduit un changement de la couverture nuageuse et une r duction des nuages cirrus.

(ID 9247)