RealClimate : variations non forcées : mai 2023

Tomas Kalisz dit

25 mai 2023 à 04:31

Cher Piotr, et cher zèbre (excusez-moi de vous avoir répondu à tous les deux en même temps),

J'ai l'impression qu'il y a trois points centraux dans vos réponses :

1) la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre important (ce qui est certainement vrai)

2) l'eau de condensation peut former des nuages ​​qui ont une influence très différente sur l'équilibre de rayonnement, selon le caractère du nuage, cependant, il est prouvé que lorsque la température moyenne augmente, l'effet de serre de l'augmentation de la concentration de vapeur d'eau (humidité absolue) l'emporte sur l'effet de l'albédo des nuages ​​(principalement parce que, en raison d'une humidité relative fondamentalement constante, la formation de nuages ​​n'augmentera pas de manière substantielle)

Cela semble tout à fait raisonnable.

3) Le refroidissement de la surface de la Terre par transfert de chaleur non radiatif sous forme de chaleur latente ne peut pas influencer l'EEI car la chaleur de condensation ne fait que réchauffer la troposphère et reste dans le système :

"Votre chaleur latente a au mieux une contribution mineure - comme Zebra l'a déjà indiqué, il n'enlève pas la chaleur dans l'espace, il la place simplement plus haut dans l'atmosphère, donc le seul effet de refroidissement serait si une plus grande fraction de l'IR était réémise à cette hauteur s'échappait dans l'espace. Mais je doute que cela fasse une énorme différence."

Je pense que sur ce troisième point, vous vous trompez peut-être tous les deux. Comme il semble que le point de vue selon 3) soit toujours partagé et répandu par certains scientifiques traitant du climat, je serais heureux si les sujets attiraient l'attention des modérateurs sur ce site de discussion. Comme cela ne s'est pas encore produit, je vais m'efforcer de faire de mon mieux et essayer d'expliquer moi-même mon raisonnement actuel ainsi que les incertitudes qui y sont liées.

Dans ma page d'organisation publique (un schéma interactif dynamique dans l'application Web OrgPad), accessible par lien

https://orgpad.com/s/VhvfDd5uRIP ,

vous pouvez voir l'histoire derrière mes questions posées sur RealClimate. Cela pourrait peut-être être caractérisé comme une "discussion instable sur le rôle de l'eau dans le climat de la Terre", que j'ai traduite en une idée d'une "expérience de géo-ingénierie à l'échelle pilote". Dans cette page d'organisation, j'ai également mis quelques références qui peuvent être pertinentes pour les sujets actuellement discutés.

Tout d'abord, vous pouvez consulter la cellule comprenant une explication très basique et grossière de l'effet de serre à partir d'un manuel (Climatologie physique, Dennis Hartmann 2016).

Imaginons la Lune à l'intérieur d'une sphère de verre ayant une transparence parfaite pour la lumière du soleil et absorbant complètement le rayonnement infrarouge à ondes longues. En supposant que l'albédo moyen de surface de la Lune et de la Terre sont les mêmes, la sphère aurait établi un nouvel état d'équilibre ("équilibre") avec une température de surface moyenne d'environ 303 K (30 ° C) et une température de la sphère d'environ 255 K (- 18 ° C), ce qui est égal à la température de surface moyenne d'origine de la Lune sans atmosphère.

Dès que nous remplissons le vide entre la sphère de verre avec un gaz, la situation change en raison d'un transfert de chaleur supplémentaire permis par la convection thermique. La différence entre la température moyenne de surface et la température moyenne de la sphère de verre va diminuer, car une partie de l'énergie provenant du Soleil est maintenant transportée vers la sphère par convection et la température radiative moyenne de la surface diminue en conséquence.

La différence originale de 48 K (entre la température de surface moyenne et la température de rayonnement moyenne d'une "couverture de serre" hypothétique comme décrit ci-dessus) représente donc clairement un maximum (appelons-le "limite de serre") de l'effet de serre qui peut être atteint sous un albédo de surface donné / transparence de l'atmosphère / insolation. Tout mécanisme de transfert de chaleur non radiatif agira comme un "refroidissement de surface" supplémentaire et diminuera la température de surface moyenne ainsi que la différence respective entre la température de surface et la température radiative moyenne de la "couverture de serre" vitreuse.

Vous remarquerez peut-être mon incertitude quant à la façon de gérer l'ambiguïté du terme « effet de serre » tel qu'il est utilisé dans les médias et la vie quotidienne. Je pense qu'il serait préférable d'utiliser ce terme uniquement pour l'effet lui-même, en termes de différence observée entre la température moyenne de surface d'une planète et sa température moyenne de rayonnement en régime permanent. Le même terme est cependant également utilisé pour un mécanisme spécifique provoquant cet effet dans les atmosphères planétaires, à savoir le "forçage radiatif", résultant de la présence de "gaz à effet de serre" qui absorbent le rayonnement de surface à ondes longues des corps planétaires. En outre, le terme "effet de serre" est parfois utilisé également pour d'autres mécanismes à l'origine de la différence de température observée. Un exemple de ces mécanismes peut être la rétro-réflexion du rayonnement de surface à ondes longues par les nuages.

Quoi qu'il en soit, je crois que nous pouvons dire que tout mécanisme de transfert de chaleur non radiatif "affaiblit" l'effet de serre. Dans les célèbres diagrammes de Trenberth montrant graphiquement les flux d'énergie participant au "budget" énergétique de la Terre pour une période sélectionnée, la flèche du flux de chaleur latente est environ quatre fois plus épaisse que la flèche du flux de chaleur sensible. Je pense que ce fait peut être considéré comme un premier indice que, contrairement à votre hypothèse citée ci-dessus, le refroidissement de la surface de la Terre par le flux de chaleur latente peut jouer un rôle important dans le climat de la Terre. Le deuxième indice peut être tiré du manuel cité qui affirme sans équivoque que la différence entre la température d'émission moyenne calculée pour une Terre hypothétique avec le même albédo mais sans atmosphère qui est d'environ 30 ° C et la température de surface moyenne observée qui est d'environ 15 ° C doit être attribuée au transport de chaleur non radiatif depuis la surface.

L'une des raisons pour lesquelles j'ai posté mes questions sur le site RealClimate était simplement le fait que votre point de vue (que le refroidissement de la surface de la Terre par le flux de chaleur latente a une importance négligeable dans la régulation du climat de la Terre) est toujours partagé et activement promu par certains scientifiques. Un exemple pourrait servir une défense acharnée de ce point de vue par les dirigeants de Czech Globe, un institut de l'Académie des sciences de la République tchèque, publié en octobre 2022 dans un journal tchèque en réponse à une critique publique de leur avis Avex 4/2020 sur le changement climatique.

Leurs opposants ont critiqué le fait qu'Avex 4/2020 soit totalement silencieux sur le rôle du cycle de l'eau dans la régulation du climat, et Czech Globe les a décrits dans leur réponse comme des personnes souhaitant rafraîchir une pièce fermée en ouvrant la porte d'un réfrigérateur disposé dans la pièce.

Personnellement, je considère de tels arguments de "chambre fermée" comme une forme très malheureuse de "plaidoyer pour le climat", car la diffusion d'arguments injustes (si j'ai bien compris, même vous admettez qu'une certaine partie de la chaleur transportée vers l'atmosphère doit s'échapper dans l'espace, car la Terre ne peut en aucun cas être considérée comme un système thermodynamique fermé dans un équilibre thermodynamique) par des personnes représentant une institution scientifique peut, à mon avis, discréditer la science en tant que telle.

J'espérais que les modérateurs de cette discussion interviennent et précisent que les termes comme "équilibre radiatif", "bilan énergétique", etc., tels qu'ils sont habituellement utilisés dans le contexte de la science du climat, décrivent en fait un simple état stable (qui est encore idéalisé, car le "déséquilibre énergétique de la Terre" n'est probablement pas une exception causée par l'influence humaine mais plutôt une condition habituelle du système terrestre) et n'a rien à voir avec la thermodynamique. Malheureusement, les modérateurs restent pratiquement invisibles sur ce site depuis que j'ai posté ma première question fin mars.

Bien que le rapport mentionné ci-dessus du flux de chaleur latente et sensible reflète certainement la circonstance que la majorité de la surface de la Terre est couverte d'eau, je suppose que la question de savoir si nous pourrions ou non "gérer" ce rapport peut être toujours pertinente, du moins parce que nous avons des moyens techniques pour cela. l'air ambiant (DAC) et pourrait avoir des effets moins imprévisibles que d'autres propositions de "géo-ingénierie" comme la création d'aérosols de sulfate dans la haute atmosphère.

À cet égard, je trouve assez regrettable que même des revues comme Nature publient des articles sur le DAC (que je considère personnellement comme une idée totalement inutile et potentiellement nuisible, en raison de coûts exorbitants qui seront inévitables si nous essayons vraiment de parvenir à la "décarbonisation" de cette manière), alors que les options actuellement disponibles pour une gestion active de l'eau n'ont encore guère attiré l'attention.

Revenons à mes questions concernant les précipitations annuelles totales. Au vu des explications ci-dessus, je crois toujours que cela correspond à la chaleur latente totale transférée annuellement de la surface de la Terre vers l'espace. De plus, je ne vois pas encore de raison pour laquelle sa valeur actuelle devrait être considérée comme un paramètre immuable, ou comme un paramètre dépendant simplement de la température moyenne de la Terre. Je peux imaginer que nous avons besoin d'un certain flux de chaleur sensible parce que la convection aide à déplacer la vapeur d'eau de la surface de la Terre dans l'atmosphère, mais je n'ai pas encore trouvé d'explication claire que le rapport actuel du flux de chaleur latente et du flux de chaleur sensible est déjà à une certaine limite naturelle et ne peut être augmenté par aucune sorte d'intervention humaine.

Pour ces raisons, je recherche une discussion plus approfondie sur ces sujets. Comme ce site ne permet pas de présentations graphiques qui peuvent parfois soutenir et simplifier considérablement l'argumentation, n'hésitez pas à utiliser le clone de l'orgpage mentionné ci-dessus que j'ai conçu spécialement pour cette discussion et à y mettre vos arguments et commentaires. Cette page d'organisation publique intitulée "Forum de discussion : Atténuation des vagues de chaleur dans l'environnement urbain, exploitation de l'énergie solaire et restauration du cycle mondial de l'eau" est accessible en utilisant le lien suivant pour commenter :

https://orgpad.com/s/6jf-rtG8wUP

Je serai très heureux si les modérateurs de cette discussion décident de contribuer également.

SalutationsTom