Le rayonnement est le seul mécanisme possible de dissipation de l’énergie hors du système Terre-atmosphère.

Le spectre infra-rouge détecté par le satellite NIMBUS 4 est reproduit sur la fig. 9 de la note http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/. Son origine est discutée au paragraphe 4.3 et il apparaît qu’il ne correspond qu’à une fraction des 240 W/m2 mesurés par les satellites ERBE (fig.7 en bas) . La majeure partie du rayonnement pris en compte dans ces 240 W/m2 n’apparaît donc PAS sur le spectre de la fig. 9 car hors du domaine de mesure de l’appareillage utilisé. La fig. 9 peut être interprétée comme la superposition du rayonnement thermique de la Terre transmis directement à travers la fenêtre optique de 8 à 13 µm et d’un large spectre de fluorescence vibrationnelle et rotationnelle des molécules H2O émis à la limite supérieure de la troposphère. Il pourrait s’étendre de 4 µm à plus de 100 µm (fig. 6) et donc bien au-delà des 25 µm qui constituent la limite de la fig.9. Les creux apparaissant aux environs de 15µm et de 9 µm sur la fig. 9 sont dus à l’absorption (PAS à l’émission) d’une fraction de ce rayonnement par CO2 et O3 respectivement.

Contrairement à votre suggestion, on ne décèle sur la fig. 9 aucune émission de rayonnement traduisant un « détournement », un « effet retard », un « effet tampon » de l’énergie par rayonnement du corps « gris foncé » qu’est la Terre qui pourraient justifier un «effet de serre »

Je ne comprends toujours pas à quelles équations compliquées vous faites allusion. Toute discussion semble donc impossible. Je le regrette.

Pourtant, des flux importants d’infrarouges sont mesurés dans l’espace par satellite, ayant le spectre des GES H20 vap. ou CO2, ainsi qu’en surface (Back Radiation ou DLR, de 344 W/m2 – spectre de l’intreféromètre AERI). Donc les réémissions infrarouge isotrope des molécules hétéronucléaires (H2O, CO2, CH4, O3,..) de l’atmopshère rayonnent bel et bien. Même si leur proportion d’émission spontanée ou stimulée est très faible, le nombre des molécules est gigantesque. L’observation et la mesure priment sur la théorie en physique (et en science en général – cf. dixit ; Feynman, Einstein,…). Ces rayonnements constatés traduisent un « détournement », un « effet retard », un « effet tampon » de l’énergie par rayonnement du corps « gris foncé » (epsilon env. 0,96) qu’est la Terre. Ils peuvent justifier un « effet de serre »(mal nommé) de environ 31-33K.

Si l’effet de serre n’a rien à voir avec le réchauffement climatique, alors on est d’accord, mais quelle perte de temps passée à résoudre des équations compliquées, alors que le bon sens de l’ancien prof de thermodynamique que je suis l’a deviné depuis longtemps. A la décharge de tous, nous nous sommes laissés embarqués dans un discours de diversion qui a permis à l’ennemi totalitaire de gagner des années. Mais il est grand temps que ça s’arrête, et les équations sont bien insuffisantes pour le proclamer.
Monsieur Geuskens je respecte cent fois votre travail mais la bataille se situe sur un autre plan. Dites clairement ce que vous n’osez penser. Vos travaux donneront du poids à vos propos.

Il n’y a de scientifique que le quantitatif. Si vous avez une allergie à certaines équations veuillez préciser lesquelles. Je réponds toujours a des questions précises.

Vous pouvez invoquer toutes les équations que vous voulez, il n’en reste pas moins vrai que « l’effet de serre » ne restitue qu’une petite fraction de l’énergie solaire. Donc si cette dernière diminue, le réchauffement de l’atmosphère diminue dans les mêmes proportions.
Actuellement la chaleur gardée par la Terre augmente à cause de l’albédo qui diminue mais à la prochaine variation naturelle, ce sera l’inverse, et vos équations n’y pourront rien. Un peu de retenue, désolé si ça dérange votre zone de confort.

Merci pour votre commentaire auquel je vais m’efforcer de répondre brièvement.

1° Si on considère la Terre comme un corps noir à 15°C l’équation de Planck permet de calculer que 95 % du spectre d’émission sera compris entre 5 et 40 µm et la loi de Wien prévoit que le rayonnement émis devrait présenter un maximum d’intensité à 10 µm.

2°Le CO2 présente une bande d’absorption dans le domaine du rayonnement thermique de la Terre. Elle est centrée à 15 µm et s’étend de 14 à16 µm. (fig.4 de l’article auquel vous vous référez).

3° En intégrant l’équation de Planck de 14 à 16 µm, domaine d’absorption du CO2, on calcule que, quels que soient son coefficient d’absorption et sa concentration, ce gaz ne pourrait absorber au maximum que 10 % du rayonnement thermique de la Terre représentant 20 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère (fig. 8 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ ) soit 2 % de 342 W/m2 donc 7 W/m2 .

4° Les molécules de CO2 ayant absorbé une fraction de rayonnement thermique de la Terre ne se désactivent PAS par émission d’un rayonnement mais par collisions avec les molécules environnantes N2 et O2.

5° Pour estimer l’influence de cette conversion d’énergie de vibration du CO2 en énergie cinétique de translation des molécules N2 et O2 il faut connaître le volume d’air dans lequel l’énergie sera dissipée. En utilisant la relation de Beer-Lambert log Io/I = A C L avec Io = intensité incidente et I = intensité transmise et en y introduisant les valeurs A = 20,2 m2/mol pour le coefficient d’absorption molaire du CO2 à 15 µm et C = 0,0178 mol/m3 (pour 0,04 % de CO2 en volume) on trouve que log Io/I vaut 3 (99,9 % d’absorption) pour une épaisseur atmosphérique L = 8 m. Connaissant le nombre de molécules dans une colonne d’air de 8 m de hauteur et de 8 m3 de volume dans lequel seront dissipés 7 W on trouve que l’énergie cinétique moyenne des molécules N2 et O2 (Em = 5/2 k T avec k = constante de Boltzmann et T = température en Kelvin) n’augmenterait en une seconde que d’environ 0,0001 % . L’augmentation de température sera du même ordre de grandeur.

6° Comme il n’y a évidemment pas d’accumulation d’énergie cinétique puisqu’un important courant de convection existe déjà, le gradient de température existant dans les basses couches atmosphériques ne sera donc pratiquement PAS affecté par la présence de CO2.

7° Des explications ci-dessus on peut conclure que l’effet de serre direct ou indirect n’existe PAS.

La référence que vous citez https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/imagerie-satellite2.xml#IR-vapeur-eau est très intéressante car elle présente sur la fig. 18 le spectre d’émission du système Terre-atmosphère relevé par satellite entre 5 et 16 µm. Ce spectre présente un maximum d’intensité entre 8 et 13 µm dans la « fenêtre atmosphérique » où le rayonnement thermique de la Terre n’est PAS absorbé par la vapeur d’eau ou le CO2 (voir aussi la fig.3 de l’article de science-climat-energie.be auquel vous vous référez).

L’auteur de l’article précise : « En pointillés sont représentées les courbes d’émission du corps noir à différentes températures. On note que le spectre n’est pas partout celui du corps noir à la température de la surface terrestre (entre 280 K et 295 K). Il y a en effet des baisses d’émission autour de longueurs d’ondes caractéristiques des bandes d’absorption-émission des principales molécules absorbantes de l’atmosphère : la vapeur d’eau (bande centrée à 6,25 μm), l’ozone (3 bandes : 9,0, 9,6 et 14,3 μm) et le gaz carbonique (4,3 et 15 μm) »

La comparaison de la courbe expérimentale entre 8 et 13 µm aux courbes théoriques de Planck est parfaitement justifiée puisque le rayonnement de la surface terrestre est un rayonnement thermique. On remarque aussi que la courbe expérimentale se situe entre les courbes de Planck des températures 280 et 300 k ce qui est en accord avec la température « globale moyenne » de la Terre de 288 K (15°C).

Comme l’auteur le reconnaît la courbe expérimentale présente des « baisses d’émission » par rapport à la courbe de Planck théorique entre 5 et 7 µm et entre 14 et 16 µm (limites de la « fenêtre atmosphérique » de 8 à 13 µm) car le rayonnement thermique de la Terre est absorbé par la vapeur d’eau d’une part et le CO2 d’autre part. Il s’agit clairement d’absorption dans les deux cas puisqu’il apparaît une nette diminution d’intensité par rapport à la courbe théorique de Planck.

Par une astuce sémantique l’auteur assimile l’absorption par la vapeur d’eau et le CO2 à une émission par ces mêmes molécules mais à une température plus basse. Il écrit, en effet : « Ces molécules absorbantes émettent à leur tour un rayonnement électromagnétique à cette longueur d’onde dont l’amplitude est fixée par la courbe de Planck du corps noir à la température locale ».

Cette interprétation n’est pas justifiée car, comme je le précisais dans ma réponse à votre précédent commentaire : dans la troposphère, jusqu’à des altitudes de 10 à 12 km, les molécules de H2O et CO2 excitées (par absorption d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre) ne se désactivent PAS par émission d’un rayonnement de fluorescence mais plutôt par collisions avec les molécules environnantes, principalement N2 et O2. Les constantes de vitesse de ces deux mécanismes sont connues et sont dans un rapport de 1 à 40.000.

Le choix de la longueur d’onde pour une mesure satellite de vapeur d’eau n’est pas due au hasard. Elle est choisie d’une part car elle correspond à une bande d’absorption importante de la vapeur d’eau, et d’autre part pour cibler un étage précis de notre atmosphère. Les images IR à 6,3 et 7,3 µm mesurent la vapeur d’eau issue de couches de la troposphère, soit du rayonnement exclusivement émis par la vapeur d’eau à moins de 12 km d’altitude environ. L’énergie du rayonnement IR capté permet de déterminer sa teneur en vapeur d’eau. Plus c’est énergétique et plus l’émission provient des bas niveaux, plus chauds, et indique un air plus sec en altitude. https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/imagerie-satellite2.xml#IR-vapeur-eau