Jean Van Vliet , Master en Sciences et Master et Engineering, directeur retraité
INTRODUCTION
Cette présentation (pdf) est une version complètement revue et élargie « v2 » d’un article au titre identique qui avait été publié sur SCE en décembre 2020. Cet article, ainsi qu’un article concomitant du Professeur Georges Geuskens, avait suscité un nombre très important de commentaires et de questions, montrant combien la question du lien encore hypothétique entre teneur de l’atmosphère en CO2 et climat reste une question ouverte, quoiqu’en disent les plus éminents représentants de l’ONU quand ils affirment « détenir la Science » (sic) et avoir ainsi le monopole de la Vérité.
Cette nouvelle version est organisée en 4 parties:
- la description succincte de quelques concepts élémentaires, dont celui de l’effet de serre ;
- une présentation nécessairement simplifiée, mais aussi objective que possible de la théorie (contenue dans les milliers de pages des rapports AR5 et AR6 du WG1 du GIEC) sur laquelle ce dernier prétend l’existence d’un « consensus » ;
- une analyse très synthétique de 3 phénomènes naturels influençant les températures de la troposphère, à savoir le transfert de chaleur vertical dans l’atmosphère, l’énergie corpusculaire en provenance du Soleil et l’inertie thermique des océans et des glaces permanentes.
- une discussion du contenu et enfin des conclusions relatives aussi bien à notre environnement qu’à notre mode de vie.
Une des questions qui restent sans réponse est celle de la raison pour laquelle un débat ouvert sur le rôle du CO2 sur le climat n’est apparemment pas possible au sein de la communauté scientifique belge. Un tel débat est pourtant absolument indispensable au moment où les gouvernements mettent en place des politiques coercitives au nom d’une transition énergétique à marche forcée socialement et économiquement irresponsable : les objectifs de l’UE en 2030 et 2050 reviennent en effet à ramener les émissions de la Belgique aux niveaux respectifs de 1900 et 1850, pour une population qui aura triplé depuis.
Dans le pdf en référence, j’ai extrait cette citation : »les gaz azote, oxygène et argon n’émettent et n’absorbent aucun IR. » C’est contraire à la loi de Planck qui stipule que tout corps dont la température est supérieure au à 0K émet du rayonnement
Nous avons a faire à des molécules diatomiques n’ayant pas la capacité de vibration = pas d’absorption du rayonnement dans le domaine des longueurs d’onde infrarouge.
Ces gaz n’ont pas des propriétés d’absorption, et donc de réémission dans le contexte décrit dans le pdf.
— « Pour qu’un gaz puisse jouer un rôle dans l’effet de serre (naturel ou additionnel), il faut qu’il ait des propriétés d’absorption (et donc de réémission) dans le domaine d’émission du système Terre-atmosphère considéré comme un corps noir autour de 260 à 280K. Ce domaine spectral correspond à l’infrarouge thermique entre 4 μm et 40 μm. Dans ce domaine, les molécules considérées absorbent un photon et passent d’un état fondamental à un état excité de vibration. » – Quelles sont les propriétés communes des gaz à effet de serre ? – Planète Terre
Le terme même de GES ou gaz à effet de serre est une source de confusion : en effet, de nombreuses définitions existent pour l’effet de serre, dont celle que j’utilise dans la présentation où c’est le ∆T nécessaire pour faire passer le flux net IR à travers l’atmosphère. Plutôt que de GES, il faudrait mieux parler de gaz absorbant le rayonnement infrarouge ou GARI.
Comme indiqué dans un commentaire précédent, les molécules d’un gaz doivent être accélérées pour émettre du rayonnement EM, il faut donc que les molécules du GARI aient la capacité de mouvement oscillatoire. En mécanique quantique, on parlera de niveaux vibratoires ou rotatoires avec des variations d’énergie de l’ordre de 10-4 eV. Une propriété importante est, tout comme pour un isotope radioactif, la vie moyenne d’un niveau excité. Cette vie moyenne est l’inverse de la probabilité de transition du niveau excité vers le niveau fondamental correspondant: la désexcitation par émission d’un photon infrarouge n’est pas instantanée, mais n’a lieu qu’après cette vie moyenne. Donc, si la molécule peut se désexciter par collisions plus rapidement que la vie moyenne, l’émission infrarouge sera inhibée. Cette situation prévaut pour le CO2 dans la troposphère : comme indiqué dans la présentation il faut monter à 80-100 km d’altitude pour que le CO2 puisse émettre de l’infrarouge.
En réponse à Nicolas Carras : Vous écrivez « Nous avons affaire à des molécules diatomiques n’ayant pas la capacité de vibration = pas d’absorption du rayonnement dans le domaine des longueurs d’onde infrarouges ».
Ce n’est pas correct. Les molécules N2 et O2, comme d’autres molécules biatomiques H2, Cl2 etc., peuvent bien entrer en vibration si elles disposent de l’énergie suffisante mais cela ne conduit PAS à absorption ou émission de rayonnement infrarouge car leurs vibrations n’impliquent PAS de variation de moment dipolaire (voir paragraphe 2.1 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ )
Les vibrations de N2 et O2 peuvent bien être détectées par spectroscopie Raman et apparaissent à 2744 cm-1 (3,64 µm) pour N2 et à 2061 cm-1 (4,85 µm) pour O2.
Merci professeur d’avoir rectifié et pour les précisions.
Donc quel que soit le contexte, N2 et O2 (et autres) ne peuvent pas absorber ni émettre de l’IR. C’est bien ça ? Il n’existe pas une situation où cela est possible.
Bien à vous.
Professeur, bonjour. Bonjour également à Monsieur J. van Vliet.
Comment font N2 et O2 pour revenir à leur états initiaux si excitées par collisions ?
Elles ont bien une température également. Donc elles doivent bien pouvoir émettre un rayonnement, en respect avec la loi de Planck.
Il y a quelque chose que je ne comprends pas dans cette histoire.
Merci
La loi de Planck ne s’applique qu’à l’émission d’un rayonnement thermique à partir d’un corps considéré comme « noir » (ou gris) et PAS à l’émission d’un rayonnement de fluorescence.
La fraction de molécules N2 et O2 excitées par collisions à 15° C peut être calculée comme indiqué dans le cas de CO2 et H2O au paragraphe 2.4 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/. L’intégration de la fonction de distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann et l’application du principe d’équipartition des énergies montrent que, statistiquement à 15° C, 20 % des molécules de CO2 seraient en état de vibration mais seulement 1 % des molécules H2O et aucune molécule de N2 et O2 car ces dernières sont beaucoup plus rigides (voir énergies de vibration Ev = hc/λ de N2 ou O2 dans la réponse à un de vos précédents commentaires). A plus haute température la probabilité de vibration augmenterait évidemment pour toutes ces molécules.
La désactivation de molécules N2 ou O2 vibrationnellement excitées à une température suffisamment élevée ne pourra se faire que par collisions puisqu’elles ne peuvent émettre de rayonnement infrarouge (voir réponse à un de vos précédents commentaires). Comme précisé au paragraphe 2.4 de la référence citée le processus d’excitation- désactivation est réversible et les molécules excitées se désactivent endéans quelques millisecondes pour retourner à l’état fondamental lors de nouveaux chocs avec les molécules environnantes. Il existe donc un équilibre dynamique résultant des très nombreuses collisions et la fraction de molécules excitées dépend de la température.
Ok, je comprends mieux. Merci beaucoup.
J’essaye de me faire une représentation imagée de l’ensemble.
Au niveau mécanique, j’ai du mal à me représenter de manière imagée l’état vibrationnel.
Il est bien question d’une vibration, au sens propre du terme. N’est-ce pas ?
Car les éléments au sein de la molécule ne sont pas reliés par des fils, donc comment l’ensemble arrive à vibrer sans se « désagréger ».
J’ai du mal à comprendre comment les atomes, au sein de la molécule, ne partent pas dans tous les sens, vu qu’il n’y a pas de fils, et comment ils font pour rester grouper. Il y a une force là-dedans incroyable.
C’est extraordinaire.
Au niveau de la matière, une structure atomique est tout simplement un miracle, je n’ai pas d’autres mots.
C’est miraculeux.
Bien à vous Professeur.
J’apprécie votre intérêt pour les problèmes de chimie et de physique liés au climat et je comprends qu’il est difficile de s’y retrouver sans une formation de base en sciences.
Si vous comprenez suffisamment l’anglais vous pouvez consulter la Table des Matières https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_A_Molecular_Approach_(Tro)/00%3A_Front_Matter/03%3A_Table_of_Contents puis en cliquant sur les différents chapitres choisir ce qui vous intéresse, par exemple Chapitre 3, paragraphe 2 « Chemical Bonds ». Ce n’est pas « miraculeux » et cela reste difficile.
Merci pour le lien. Oui, je lis l’anglais, je suis bilingue.
Je reste convaincu qu’il y a quelque chose de l’ordre du miraculeux là dedans.
🙂
Best
Merci pour votre commentaire qui me permet de préciser les limites de la loi de Planck.
La loi de Planck repose en partie sur le concept de ‘’corps noir’’ ou ‘’black body’’. Un corps noir est capable d’émettre et d’absorber du rayonnement électromagnétique (EM). Mais certaines matières sont dans l’incapacité d’émettre ce rayonnement EM.
Un résultat classique de la théorie des ondes électromagnétiques (voir par exemple Théorie Des Champs (Landau, Lifchitz Physique Théorique Vol 02) : L. Landau : Free Download, Borrow, and Streaming : Internet Archive) est que, pour émettre un rayonnement EM, une charge électrique doit être accélérée. Ainsi, les matières solides et liquides où les molécules subissent des mouvements oscillatoires peuvent émettre du rayonnement EM : la chaleur spécifique des solides et des liquides est d’ailleurs bien décrite par des collections d’oscillateurs (modèles d’Einstein ou de Debye).
Le milieu gazeux est fondamentalement différent des milieux solides et liquides, parce que les molécules y sont en translation plutôt qu’en vibration. Dans ces conditions, les molécules sont dans l’incapacité d’émettre du rayonnement, ce qui est effectivement bien le cas pour les gaz atmosphériques azote, oxygène et argon aux conditions usuelles de pression et de température.
Les molécules des GES peuvent quant à elles subir des mouvements de vibration ou de rotation, et elles ont donc la capacité potentielle d’absorber et d’émettre du rayonnement EM, mais c’est une autre question.
Merci pour cette présentation. J’ai une question à laquelle personne ne pense : le GIEC et toutes ces instances puissantes nous impose une réflexion scientifique unilatérale depuis le début : « L’augmentation de température et le réchauffement de la planète est une conséquence de l’augmentation du CO2 anthropique » (= donc le CO2 est la cause de ce réchauffement).
Sur cette base, tous les chercheurs et toutes les études sont financés pour prouver cette hypothèse, somme toute acceptable. Mais quid de l’antithèse, qui devrait être étudiée dans la même proportion et avec le même sérieux, comme dans toute étude scientifique ? Pourquoi n’est pas considérée l’hypothèse inverse, tout autant acceptable et rationnelle que l’autre ?
Pourquoi la cause ne serait-elle pas la conséquence : « L’augmentation du CO2 anthropique est une conséquence de l’augmentation de la température terrestre et du réchauffement de la planète » (= le réchauffement terrestre observé -et encore, pas dans toutes les zones de la planète!- provoque une augmentation du CO2 ds l’atmosphère).
La question que vous posez est tout-à-fait pertinente et ramène à la position affichée par Al Gore dans son célèbre documentaire ‘’An inconvenient truth’’ où il imputait les augmentations de température enregistrées dans les calottes glaciaires à l’augmentation de la teneur en CO2 ; or, une analyse plus fine des courbes a démontré que l’augmentation de CO2 suit l’augmentation de température avec un délai variable , voir par exemple:
Lien entre température et CO2? | Science, climat et énergie (science-climat-energie.be)
Ce fait peut être expliqué par le fait que la solubilité du CO2 dans les océans diminue avec la température : si l’océan se réchauffe, il libère une fraction du CO2 qui y était dissous. Je vous encourage à ce propos de lire sur le site SCE l’article détaillé de J.C. Maurin sur le comportement des zones chaudes océaniques, voir :
CO2 atmosphérique (3/3) | Science, climat et énergie (science-climat-energie.be)
A côté de la loi de Planck et autres éléments scientifiques rationnels… il peut être utile de compléter ce magnifique article et les commentaires associés par quelques propos d’un niveau plus accessible à « Mr/Mme Tout-le-monde », c-à-d à 95 % de concitoyens ! Soit une large population influençable, sur l’opinion de laquelle ont eu prise des fumistes mondialistes (ceux de profils ONUsien et politiciens tels d’Al Gore & Co (*) ).
Je me hasarde ainsi à voyager jusqu’à un site lointain parlant encore du CO2 :
Radio-Québec – Climat 102 du 13 mars 2023 … et son animateur « GRAND PUBLIC ».
Pour ces 95 % de lecteurs curieux, suivez donc l’animateur (utile à partir de 2’25 » ) :
https://odysee.com/@FlowerPower2:e/Climat-102—avec-Alexis-Cossette:5
Une heure de propos trop simplistes ? Certes des raccourcis où la « méthode critique » ne suit pas les conventions en usage parmi 5% de disciplines auxquelles nous sommes tant habitués…
Admettons cependant que devant la multitude d’exemples probants publiés là, une saine interrogation aidera nos 95 % d’esprits curieux. Bonne consultation !
………………………………………………………………………..
(*) Fumistes ? Nous en connaissons bien d’autres – actifs au travers de nos médias trompeurs et même dans certains hémicycles, en y tenant des propos dignes d’activistes, d’idéologues et de journalistes incompétents plutôt qu’appuyés sur la rigueur exigée de tout esprit scientifique qui se respecte !
Au bilan ? Un indignes gaspillages de nos subsides publics – et tromperies de l’opinion publique, partout en UE, en ce compris quelques-uns en BE…
Bonjour,
J’ai lu avec intérêt votre présentation : j’ai une question et une remarque :
Question : vous invoquez un facteur lambda pour passer de la formule de Myhre à l’augmentation de température qui en résulte : d’où vient ce facteur lambda ? Comment est-il calculé (ou observé) ?
Remarque : vous ne faites nulle part (ou alors je n’ai pas assez bien lu) référence à ce qui est, selon moi, le facteur décisif de la régulation du climat : l’évaporation, et l’évacuation de chaleur latente qui en résulte : plus de 80 W/m2, soit la moitié de ce que le sol reçoit du soleil, qui franchissent l’opacité des GES jusqu’en haut des nuages, et qui augmentent de 7% par °C : rien que cela réduit considérablement la sensibilité climatique : 6 W/m2 par °C (ou son inverse : 0,16°C par W/m2 de « forçage radiatif ») : voir La Physique du Climat https://laphysiqueduclimat.fr/) chapitre 10.
Cordialement,
Merci pour votre question et votre commentaire.
Concernant votre question, présenter le « modèle de réchauffement anthropique du GIEC » est une gageure dans la mesure où je n’ai pas trouvé de publication en donnant un exposé suffisamment complet. J’ai donc dû louvoyer entre le très volumineux rapport AR6-WG1 et différents éléments plus clairs trouvés sur le web.
Le facteur lambda mentionné en page 9, point f de la présentation est le facteur « climate sensitivity » en °C/(W/m²) repris sous le même nom par Wikipédia: il relie température de surface (°C) et le « radiative forcing » (W/m²). Cette définition est très proche de celle de « equilibrium climate sensitivity » ou ECS en °C fournie en p 1024 (FAQ 7.3) du rapport AR6-WG1, où le « radiative forcing » pris en compte est celui correspondant à un doublement par rapport à la période pré-industrielle, soit 3,4 W/m².
Pour ce qui concerne votre remarque sur l’évaporation, je la partage mais je n’ai pas jugé utile de l’évoquer.
Suivant une pratique courante en astrophysique, j’ai voulu axer la présentation sur les modes de transfert thermique vertical plutôt que, comme les rapports successifs du GIEC, sur un « Earth Heat Budget » dont beaucoup d’éléments sont discutables. L’objet de mon article est notamment de montrer l’importance écrasante du mode de transfert convectif dans la troposphère: la convection atmosphérique est un phénomène général, elle est présente aussi bien en milieu tropical qu’en milieu désertique. Elle n’est pas influencée par les GES. La seule exception à la convection dans la troposphère est locale: c’est l’inversion de température.
L’évaporation amplifie considérablement le mouvement convectif de l’air comme le montrent les orages et autres tornades et ouragans, mais elle ne fait qu’encore renforcer le caractère déjà prédominant de la convection dans la troposphère.
Je vous remercie de votre réponse qui me sera utile.
Par ailleurs, je suis en train de préparer un petit ppt de quelques slides sur le fonctionnement thermodynamique du climat, que je serai heureux de vous envoyer si vous m’envoyez votre adresse mail (la mienne est en signature).
Bonjour,
J’ai beaucoup apprécié votre ppt, mais j’ai une ou 2 questions concernant votre slide n°9, parce que je suis en train de rédiger qqch sur le sujet :
Vous faites référence, au e, à la formule de Myhre (que le GIEC cite dans l’AR5, de mémoire) ; mais je ne l’ai pas retrouvée dans l’AR6 WG1 : ai-je mal cherché ?
Au f, vous parlez de ce facteur lamnda (=0,5) : d’où sort-il ? Quelle est la physique sous-jacente ?
Existe-t-il, à votre connaissance, un document dans lequel le GIEC ait formalisé sa théorie ? (A toutes fins utiles, Gerlich et Tscheuschner ont dénombré prés de 15 variante différentes de l’ « effet de serre »)
Merci d’avance (au besoin, répondez-moi directement par mail)