Vous vous souvenez probablement de vos professeurs de sciences au primaire expliquant que l' énergie ne peut être ni créée ni détruite. C'est une propriété fondamentale de l'univers.
L'énergie peut cependant être transformée. Lorsque les rayons du soleil atteignent la Terre, ils se transforment en mouvements aléatoires de molécules que vous ressentez sous forme de chaleur. Dans le même temps, la Terre et l'atmosphère renvoient des radiations dans l'espace. L'équilibre entre l'énergie entrante et sortante est connu sous le nom de « budget énergétique » de la Terre.
Notre climat est déterminé par ces flux d'énergie. Lorsque la quantité d'énergie entrante est supérieure à l'énergie sortante, la planète se réchauffe.
Cela peut se produire de plusieurs manières, par exemple lorsque la glace de mer qui réfléchit normalement le rayonnement solaire dans l'espace disparaît et que l'océan sombre absorbe cette énergie à la place. Cela se produit également lorsque les gaz à effet de serre s'accumulent dans l'atmosphère et piègent une partie de l'énergie qui, autrement, aurait été irradiée.
Des scientifiques comme moi ont été mesurent le bilan énergétique de la Terre depuis les années 1980 en utilisant des instruments des satellites, dans l'air et des océans, et sur le terrain. Vous en saurez plus sur ces mesures et le budget énergétique de la Terre lorsque le rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat des Nations Unies sera publié le 9 août.
Mais jusque-là, regardons de plus près comment l'énergie circule et ce que le bilan énergétique nous dit sur comment et pourquoi la planète se réchauffe.
Équilibrer l'énergie du soleil
Pratiquement toute l'énergie du système climatique de la Terre provient du soleil. Seule une infime fraction est conduite vers le haut depuis l'intérieur de la Terre .
En moyenne, la planète reçoit 340,4 watts de soleil par mètre carré . Tout le soleil tombe du côté de la journée et les chiffres sont beaucoup plus élevés à midi local.
Sur ces 340,4 watts par mètre carré :
- 99,9 watts sont réfléchis dans l'espace par les nuages, la poussière, la neige et la surface de la Terre.
- Les 240,5 watts restants sont absorbés - environ un quart par l'atmosphère et le reste par la surface de la planète. Ce rayonnement est transformé en énergie thermique au sein du système Terre. La quasi-totalité de cette énergie absorbée correspond à l'énergie émise dans l'espace. Un minuscule résidu - 0,6 watt par mètre carré - s'accumule sous forme de réchauffement climatique. Cela peut sembler peu, mais cela s'additionne.
L'atmosphère absorbe beaucoup d'énergie et l'émet sous forme de rayonnement à la fois dans l'espace et vers la surface de la planète. En fait, la surface de la Terre reçoit presque deux fois plus de rayonnement de l'atmosphère que du soleil direct. C'est principalement parce que le soleil ne chauffe la surface que pendant la journée, alors que l'atmosphère chaude y règne 24h/24 et 7j/7.
Ensemble, l'énergie atteignant la surface de la Terre à partir du soleil et de l'atmosphère est d'environ 504 watts par mètre carré. La surface de la Terre en émet environ 79 pour cent. L'énergie de surface restante sert à évaporer l'eau et à réchauffer l'air, les océans et la terre.
Le minuscule résidu entre le soleil entrant et l'infrarouge sortant est dû à l'accumulation de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone dans l'air. Ces gaz sont transparents à la lumière du soleil mais opaques aux rayons infrarouges - ils absorbent et émettent beaucoup de rayons infrarouges.
La température de surface de la Terre doit augmenter en réponse jusqu'à ce que l'équilibre entre le rayonnement entrant et sortant soit rétabli.
Qu'est-ce que cela signifie pour les températures mondiales ?
Doubler le dioxyde de carbone ajouterait 3,7 watts de chaleur à chaque mètre carré de la Terre. Imaginez des veilleuses à incandescence à l'ancienne espacées tous les 3 pieds (0,9 mètre) dans le monde entier, laissées allumées pour toujours.
Au rythme actuel des émissions, les niveaux de gaz à effet de serre doubleraient par rapport aux niveaux préindustriels d'ici le milieu du siècle.
Les climatologues calculent qu'ajouter autant de chaleur au monde réchaufferait le climat de la Terre d'environ 5 degrés Fahrenheit (3 degrés Celsius) . Pour éviter cela, il faudrait remplacer la combustion des combustibles fossiles, principale source d'émissions de gaz à effet de serre, par d'autres formes d'énergie.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver l' article original ici .
Scott Denning est professeur de sciences atmosphériques à la Colorado State University. Il a reçu des financements de la NOAA, de la NASA, de la National Science Foundation et du US Department of Energy.
