Terre | Dr. Goulu

Combien de marée

Tue, 15 Aug 2017 00:00:00 +0000

Cet été, les Goulus ont exploré le pays des grandes marées : la Bretagne et la Normandie. Notre périple a d’ailleurs commencé aux , un des rares endroits au monde où l’amplitude des marées peut atteindre 14 m, changeant le paysage de manière spectaculaire en quelques heures. Devant un tel spectacle on ne peut que se demander “mais comment donc est-ce possible” ?

Iles Chausey à pleine mer et à basse mer . Photos d’Éric Guillemot extraites du livre “Marée basse”

Les marées pour les nuls.

Le mécanisme des est habituellement expliqué comme ceci :

L’attraction de la Lune déforme les océans en créant une “bosse d’eau” dans la région qu’elle survole. Comme la Terre tourne sur elle-même en 24h et que la Lune tourne autour de la Terre en 27 jours, la Lune repasse au dessus de la même région* toutes les 24h et 50 minutes environ.
Mais puisque la Terre est ronde** et que le système Terre+Lune tourne en réalité autour d’un centre de gravité qui n’est pas au centre de la Terre, la force centrifuge crée une deuxième bosse à l’opposé de la première, ce qui fait qu’il y a deux marées par jour, plus précisément toutes les 12h et 25 minutes environ. On appelle cette marée “semi diurne lunaire”, notée M2 (M pour Moon)
L’attraction du Soleil crée aussi deux bosses plus petites***, là où le Soleil est au zénith (forcément à midi) et au (à minuit), donc avec une période de 12h. C’est la “semi-diurne solaire”, S2
Comme ces deux périodes sont proches, la somme des marées M2+S2 varie avec les phases de la Lune. En effet, à la Nouvelle Lune, la Lune est approximativement alignée dans la direction du Soleil, à la Pleine Lune elle est alignée à l’opposé du Soleil, et aux quartiers elle est dans une direction perpendiculaire à celle du Soleil, donc M2 et S2 sont en opposition de phase et leur effet se soustrait plutôt que de s’additionner:

illustration SHOM

Comme la Lune ne tourne pas autour de la Terre dans le plan de l’ , que l’axe de la Terre est incliné, et que les orbites de la Terre et de la Lune ne sont pas des cercles mais des ellipses, d’autres phénomènes astronomiques à longue période viennent encore moduler ceci, produisant par exemple les grandes marées d’équinoxe .

Tout ceci a été expliqué par le grand en 1687 déjà dans son génial livre sur la gravitation universelle.

En réalité, c’est plus compliqué …

Il y a juste un léger détail : ça ne colle pas du tout à la réalité ! Il y a notamment deux gros problèmes :

Selon Newton, quand la Lune est à son point le plus haut dans le ciel ce devrait être la pleine mer. Mais en réalité, à ce moment là c’est plutôt la marée basse !
Les amplitudes des ondes M2 et S2 calculées par Newton valent respectivement 34 cm et 16 cm . Son modèle n’explique donc pas les marées supérieures à 50 cm, sans parler de celles de plus de 10 mètres …

En 1747, **** se pose une question qui survient tout naturellement lorsqu’on se balance dans sa baignoire : quelle est la des océans ? Il la calcule comme si la Terre n’avait aucun continent et était recouverte d’un océan d’une profondeur uniforme de 4000m, et trouve une période d’environ 23 heures. Or nous avons vu que S2 force l’océan à osciller avec une période plus courte, de 12h25. Dans un tel cas, comme très bien expliqué dans , l’oscillation se produit en sens inverse de l’excitation, ce qui résout le premier problème.

résolut le second dans son “Traité de Mécanique Céleste” en 1799. Le modèle “statique” de Newton considère que l’eau de l’océan se dilate verticalement, se gonfle quasi instantanément pour former les “bosses”. C’est évidemment faux pour l’eau des marées qui se déplace à la surface des océans en créant des courants. Mais la vague de d’Alembert n’est pas possible non plus car elle devrait se déplacer de 40000km en 23h soit à environ 1700 km/h. Laplace considère les marées comme un phénomène “dynamique” : l’attraction de la Lune et du Soleil excitent la surface de l’océan en créant des vagues qui se propagent, rebondissent contre les côtes, et se combinent pour provoquer à certains endroits d’énormes marées par .

Le modèle dynamique

L’animation ci-dessous montre comment la marée se propage réellement dans les océans du monde :

Remarquez qu’il n’y a PAS de “bosses” et de “creux” espacés régulièrement de 90° ! Il faut bien retenir que l’explication de Newton décrit correctement les forces qui excitent l’océan, mais pas du tout sa réponse dynamique qui donne l’amplitude des marées.

La figure ci-dessous est une autre représentation de ceci :

Amplitude et phase de la marée M2 selon mesures Topex Poseidon.
image CC Wikipedia

On voit qu’il y a très peu d’endroits sur Terre (en noir) où les marées dépassent 1m30, mais aussi qu’il y a des endroits où les marées sont quasi nulles (en bleu foncé). Ce sont d’une part des mers fermées comme la Méditerranée ou la mer des Caraïbes qui ne sont pas assez vastes pour qu’un phénomène de résonance s’établisse, et d’autre part les . Ces “nœuds” de la vibration des océans se trouvent à plusieurs exemplaires dans le Pacifique et l’Atlantique, mais curieusement près des côtes de l’Indien. Entre ces nœuds sont tracées les qui indiquent les lieux où les pleine mers ont lieu simultanément.

Comment calculer les marées

La mésaventure du “débutant” de ma photo fait rigoler, mais les rois européens riaient moins lorsqu’un vaisseau revenant chargé de richesses d’une de leurs colonies se fracassait sur des rochers invisibles à cause de la marée. Ils ont vivement encouragé leurs scientifiques à trouver une solution, mais la prédiction de la marée est un problème très difficile.

Comme on l’a vu, la marée en un endroit donnée est influencée par la forme des côtes à 10'000 km de là, le relief des fonds marins qui freine les courants, la direction des vents dominants qui peut amplifier le flux et freiner le reflux ou vice-versa etc.. Pour prédire correctement la marée, on doit avoir recours à pour obtenir le de la marée à cet endroit à partir de sur de longues périodes.

(source )

A Brest par exemple on connait désormais plus d’une centaine de fréquences et harmoniques de la marée que l’on additionne pour au millimètre près !

Aujourd’hui on fait ça sur n’importe quel ordinateur, mais en 1873 c’était si important que himself avait construit cette au Centre de l’Univers, Londres :

Les trains d’engrenages en bas déplacent verticalement des poulies au rythmes des 15 harmoniques les plus importantes, et la ficelle serpentant entre ces poulies effectue l’addition.

L’énergie marémotrice

L’ datant de 1966 et quelques nouveaux notamment tentent d’utiliser l’ pour produire de l’électricité. C’est très bien, mais il ne faut pas oublier que les fortes marées (et leurs courants) sont produits par un phénomène de résonance qui accumule une puissance relativement faible fournie par la mécanique céleste. En absorbant de l’énergie à certains endroits on risque de modifier les marées, et à l’extrême d’amortir carrément la résonance en créant de nouveaux points amphidromiques…

Car le potentiel n’est pas aussi élevé que l’on peut croire:

L’ordre de grandeur de l’énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22 000 TWh soit l’équivalent de la combustion de moins de 2 . Ce chiffre est à comparer à la consommation d’énergie de l’humanité, de l’ordre de 10 Gtep .

Seule une fraction de l’énergie des marées étant récupérable, l’énergie marémotrice ne pourra fournir, à l’avenir, qu’une faible part des besoins mondiaux.
\[[Wikipedia](https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_mar%C3%A9motrice#Potentiel_de_l.27.C3.A9nergie_mar.C3.A9motrice)\]

Les marées solides

Newton avait un peu trop simplifié les marées océaniques, mais pour le reste il avait raison : la Lune et le Soleil déforment non seulement les océans, mais toute la Terre ! Vous montez et descendez d’environ 30 cm deux fois par jour, et cette fois en phase avec la Lune sous l’effet de cette marée “solide” qui a des effets plus ou moins sensibles:

L’énergie dissipée ! Je ne parle pas de l’atmosphère, mais de l’entier du volume solide ou pâteux de notre globe. Je n’ai pas trouvé la puissance de ce chauffage, mais ça doit être beaucoup plus que celle de la marée liquide. Et nous ne sommes pas une exception : , est l’astre le plus volcaniquement actif de notre Système Solaire et il est chauffé par environ 130 TW d’effet de marée.
La marée ralentit la rotation des lunes et planètes. Ainsi le jour terrestre se rallonge d’environ 2.3 microsecondes par siècle. Le même effet eu le temps d’arrêter totalement la Lune par rapport à nous: elle est désormais en avec la Terre. C’est le cas d’autres petites lunes du Système Solaire, mais pas de Mercure comme je le croyais. Mercure est en , mais je n’ai pas compris si c’est un effet de la marée du Soleil.
Mais si la rotation de la Terre ralentit, comment le peut-il se conserver ? Et bien la Lune accélère en proportion ! Et en accélérant, elle “monte” dans le de la Terre, et donc s’éloigne de nous de 3.8 cm par an.
La marée solide perturbe même les mesures du CERN, qui ont du en tenir compte!

C’est quand même surprenant que les énormes marées des îles Chausey et le fait que la Lune nous montre toujours la même face ont la même cause, non ? La science est comme ça : elle unifie, elle décrit de manière cohérente des faits apparemment distincts. J’y vois une différence fondamentale avec les pseudo sciences dont on parle beaucoup (trop) ces temps-ci : il me semble qu’elles ont plutôt tendance à formuler au moins une hypothèse (chacune…) pour chaque fait **. Mais ceci est une autre histoire…

Bonne rentrée à tous, et surtout : restez curieux !

Notes:

* Plus précisément au dessus du même méridien, mais en deux passages successifs l’élévation ne change pas beaucoup…

** Viens de découvrir que les platistes doivent inventer des phénomènes électromagnétiques pour expliquer les marées… (arf arf arf ! … et désespoir…)

*** Pas vraiment compris pourquoi la marée solaire est plus faible que la lunaire… d’après l’attraction solaire est plus forte…

**** Voilà ce qui arrive quand votre mère vous abandonne devant l’ …

Références :

Eric Fottorino and Eric Guillemot (2006) : Marée basse. 2006, ISBN: 2742416552.
Dominique Bourgeois (2015) : . Voiles & Voiliers (Ed.): 2015.
Frédéric Chambat (2015) : . CultureSciences Physique (Ed.): 2015.
S. Speich, B. Blanke, V. Thierry, G. Roullet, E. Da Costa, T. Huck, L. Hua, Ph. Le Bot (2015) : . Laboratoire de Physique des Océans (DRO/LPO) Unité mixte de recherche CNRS-IFREMER-UBO n° 6523 (Ed.): 2015.
P. Rocher and B. Mosser : . IMCCE - Observatoire de Paris (Ed.).

Comment radiographier un volcan

Sat, 07 Dec 2013 00:00:00 +0000

Avec des muons cosmiques, pardi !

Un article du “Pour la Science” de décembre m’a particulièrement scotché : une équipe a radiographié, ou plus exactement l’intérieur du en Guadeloupe . Le a obtenu des mesures de la densité des roches comme celles ci-dessous:

On y distingue par exemple sur l’image du bas la cheminée bien verticale du cratère “sud-sud”. Ces mesures sont compatibles avec celles obtenues par d’autres techniques , mais leur résolution de l’ordre de 30m est bien meilleure, et le système relativement peu coûteux.

Détecteur de muons du projet Diaphane (CNRS)

L’idée géniale est de placer un détecteur sur le flanc de la montagne, et de laisser les rayons cosmiques produire naturellement des qui vont traverser la montagne et arriver au détecteur. En mesurant leur direction d’arrivée et connaissant par cartographie l’épaisseur de roche traversée, on peut déterminer la densité de la roche à partir du flux de muons détectés .

Comme ce flux n’est pas très élevé (10 à 100 muons détectés par jour), il faut plusieurs semaines pour obtenir une image complète, mais un tel système pourrait surveiller en continu certains volcans et y détecter des mouvements internes potentiellement précurseurs d’éruptions. Technique à suivre donc.

D’autres articles du valent le déplacement chez votre marchand de journaux. Outre “ ” de Thomas Peacock et George Haller qui clarifie la méthode ayant donné lieu au buzz des “ ” et “ ” de Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik qui explique lui aussi mais sans vidéo, il y a des articles sur les , la , d’étonnantes et la , entre autres sujets passionnants. D’ailleurs j’y replonge immédiatement.

Références

N. Lesparre, D. Gibert, and J. Marteau, “ ”, Pour la Science, no. 434, pp. 44–51. Décembre 2013
N. Lesparre, D. Gibert, J. Marteau, J.-C. Komorowski, F. Nicollin, and O. Coutant “Density muon radiography of La Soufrière of Guadeloupe volcano: comparison with geological, electrical resistivity and gravity data”, Geophys. J. Int., vol. 190, no. 2, pp. 1008–1019, Aug. 2012.
Olivier Coutant, “Tomographie de la Soufrière avec les muons cosmiques”.octobre 2012 \[[pdf](http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/CNFGG2012/presentations/session4/Gibert_CNFGG_2012.pdf)\]

La radioactivité naturelle

Sun, 03 Nov 2013 00:00:00 +0000

Il y a encore 150 ans, les scientifiques emmenés par Lord Kelvin pensaient que la Terre se refroidissait depuis 400 millions d’années au grand maximum . La dérive des continents était inimaginable car la croûte terrestre devait s’être solidifiée sur une très grande épaisseur, peut-être en formant les immenses cavernes décrites dans le “Voyage au centre de la Terre” de Jules Verne.

Un siècle plus tard, nous savons que si la Terre a toujours des volcans, de fins continents qui dérivent sur un visqueux et des montagnes qui poussent après 4.5 milliards d’années d’existence, c’est parce que la désintégration d’éléments radioactifs la réchauffent de l’intérieur . On estime actuellement la puissance de ce chauffage nucléaire naturel à environ 24 terawatts , soit l’équivalent de 24'000 centrales nucléaires humaines, ou deux fois la consommation humaine totale d’énergie* si vous préférez.

Cette chaleur est produite par les chaines de désintégration de l’ 238, du 232 et du , et dans une toute petite mesure de l’ . On appelle ces “primordiaux” car ils existent depuis la formation de la Terre, et même depuis bien avant car ils ont été formés dans les supernova qui ont fabriqué les éléments lourds du système solaire. S’ils sont encore relativement , c’est grâce à leur de l’ordre du milliard d’années qui fait qu’ils sont relativement peu radioactifs. En se désintégrant, les primordiaux fabriquent d’autres radio-isotopes “descendants” de durée de vie plus courte, donc plus radioactifs. Les plus connus et abondants sont le et le , un gaz dont nous reparlerons plus bas.

D’autre part, il existe dans la nature des radio-isotopes “cosmogéniques”, produits par l’interaction de avec d’innocents atomes qui se trouvaient sur leur trajectoires. Le plus connu est le utilisé pour la datation. Comme le carbone 14 est produit en continu mais se désintègre au fur et à mesure, il se trouve en (quasi) : un atome de carbone sur 1012 environ est du 14C. Pendant sa vie, un organisme quel qu’il soit ingère, absorbe ou photosynthèse du carbone avec cette proportion de carbone 14. Après sa mort, les atomes de carbone 14 de ses restes se désintègrent, et au bout de 5730 ans environ il n’en reste plus que la moitié. Avec un bon spectromètre de masse, on peut ainsi déterminer la date du décès avec une bonne précision jusque vers -35'000 ans.

Un autre radio-isotope cosmogénique intéressant est le , l’isotope 3H de l’hydrogène. Les rayons cosmiques en environ 0.2 Kg/an sur toute la Terre, mais la moitié se désintègre en 12.32 ans ce qui fait que l’équilibre séculaire n’en laisse que 3.5 Kg en tout et pour tout sur toute la Terre, dilué à raison d’un atome de tritium pour 1018 atomes d’hydrogène. Ca n’est vraiment pas assez pour pouvoir l’extraire et , mais ça fait tout de même 67 millions d’atomes radioactifs dans chaque litre d’eau ordinaire**.

Nous vivons donc dans un monde naturellement radioactif : le sol, l’air, l’eau, tout notre environnement contient des quantités non négligeables d’éléments radioactifs dont on n’avait à peu près aucune idée il y a un siècle.

Pour quantifier le phénomène, il existe plusieurs unités différentes, et les mesures peuvent varier sur beaucoup d’ordres de grandeur, donc il faut faire attention à ne pas s’emmêler les pinceaux en sachant bien de quoi on parle sinon on peut paniquer pour rien, ou faire paniquer ceux qui n’y connaissent rien, au choix.

\[Bq\]

mesure un nombre de désintégrations d’atomes par seconde. C’est tout. Il n’intègre ni le type de ces événements, ni la quantité de matière dans laquelle on mesure les désintégrations, ni même la manière de mesurer. Par exemple est de 25'000

\[Bq/g\]

: dans un gramme, 25'000 atomes se désintègrent chaque seconde. Mais si vous faites l’expérience assez longtemps, vous allez en mesurer 3 fois plus, voire 7 fois sous une cloche***. Pourquoi ? Parce que vous allez aussi mesurer l’activité des produits de désintégration de votre uranium, y compris le gaz radon si vous l’empêchez de se disperser dans l’atmosphère. Or le a une activité de 5,73×1015

\[Bq/g\]

, 230 milliards de fois plus que l’uranium qui lui a donné naissance car sa demi-vie n’est que de 3.82 jours. Pour ne rien simplifier, certains utilisent encore l’ancien

\[Ci\]

à la place du Becquerel, surtout pour de fortes radioactivités.

\[Gy\]

remplace l’ancienne unité et mesure la “ ” par , qui est une énergie par masse

\[J/kg\]

. Avec les Gray, peu importe la cause du rayonnement : 1 milliGray de rayons X est égal à 1 milliGray de particules alpha produites par la désintégration du radon par exemple.

Enfin, le

\[Sv\]

mesure la “ ” (anciennement mesurée en

\[rem\]

), qui tient compte de l’effet des divers types de rayonnements sur les êtres vivants, l’humain en particulier. Les Sievert sont des Gray pondérés par des définis par la , qui valent:

1 pour les , et
2 pour les protons
entre 2 et 20 pour les
20 pour le reste, essentiellement les

les plus néfastes ne sont pas ceux qu’on croit

Ca peut surprendre si on se rappelle qu’une particule alpha (qui est un noyau d’hélium) est stoppée par une bête feuille de papier, que les bêta s’arrêtent contre une feuille métallique (parce que ce sont des électrons ou des , chargés électriquement) alors que les X et les gamma traversent tout sauf une épaisse couche de blindage.

Justement : nous ne sommes pas une épaisse couche de blindage, ni métalliques : les X et gamma nous traversent facilement, en interagissant peu. C’est ce qui permet de faire des entre autres. Quant aux neutrons, ils sont principalement produits sur Terre artificiellement, en particulier dans la [réaction en chaîne]( éaction_en_chaîne_(nucléaire) de l’uranium 235. Les rayons cosmiques peuvent également produire des neutrons, qui contribuent un peu à la radioactivité naturelle (****).

Par contre les alpha, on se les prend en plein dans la viande, et leur énergie peut faire des dégâts à notre ADN en particulier, avec risques de cancers supplémentaires à la clé. Or une bonne moitié de désintégrations de radio-isotopes produisent des alpha, et si ces isotopes se retrouvent à l’intérieur de notre corps, la possibilité d’être atteint par le rayonnement devient une certitude.

Finalement, la “dose équivalente” de radioactivité naturelle annuelle reçue par un français moyen est de 2.4 milliSievert

\[mSv\]

, décomposée comme suit :

0.6 \[mSv\]reçus de la désintégration des radio-isotopes primordiaux dans le sol
0.4 \[mSv\]reçus par les rayons cosmiques. Pour un pilote professionnel, ce poste peut augmenter à plus de 5 \[mSv\]
0.2 \[mSv\]de potassium 40 et de carbone 14 ingérés par les aliments, qui représentent à eux deux 8000 Bequerels des 8500 typiquement mesurés sur un humain de 70 kg. Mais ces éléments produisent des rayons beta peu nocifs
Plus de la moitié de la dose moyenne soit 1.3 \[mSv\]provient de l’inhalation de et de sa rapide désintégration dans les poumons. Cette valeur correspond à respirer de l’air en permanence de l’air contenant 65 \[Bq/m³\]de radon, or il existe des régions dans lesquelles l’air de maisons mal ventilées en contient 1000 \[Bq/m³\]voire plus, ce qui amènerait la dose équivalente d’un habitant casanier au delà des 20 \[mSv/an\]considérés comme maximum acceptable. Il est établi que le radon chez les mineurs, d’uranium en particulier, mais aussi de charbon, et il est fortement suspecté que le radon présent dans les habitations augmente également le risque de cancer du poumon, surtout en conjonction avec le tabagisme. Donc si vous habitez dans une région particulièrement exposée au radon (voir ) et dans une maison ancienne et mal ventilée, arrêtez de fumer. Et ventilez votre maison. Si vous êtes vraiment inquiets, faites en mesurer l’air, dont l’activité ne devrait pas dépasser 400 Bq/m³ (ou 150, ou 1000 ).

En Europe, la dose équivalente moyenne varie d’un facteur 10 principalement en raison du radon

Outre les régions exposée au radon et les mines d’uranium, il existe d’autres endroits où la radioactivité naturelle est particulièrement élevée, et intéressante.

A , la dose équivalente moyenne est de 260

\[mSv/an\]

, beaucoup plus que ce que permet n’importe quelle norme d’exposition de la population civile. Cette radioactivité provient pour beaucoup du radium dissous dans les eaux thermales de la ville. Or le taux de cancer des habitants de Ramsar n’est pas significativement différent de celui de populations vivant à des endroits moins exposés . D’autres études sont parvenues au mêmes conclusions à propos de , de la province du Kerala en Inde (riche en minerai de ) et de au Brésil où les niveaux de radioactivité naturelle sont aussi beaucoup plus élevées que la norme. Selon ces chercheurs, les populations vivant dans ces régions auraient développé une résistance biologique aux radiations, mais ce sujet est encore controversé, tout comme l’est d’ailleurs celui des en général.

Le cas de radioactivité naturelle le plus extrême est sans doute celui d’ . Des particularités dans la composition de l’uranium extrait des mines là bas ont révélé que plusieurs réacteurs nucléaire naturels y ont fonctionné pendant quelques centaines de milliers d’années, il y a environ 2 milliards d’années ! Ils ont consommé environ 6 tonnes d’uranium 235 dans une réaction en chaîne stabilisée par de l’eau, comme dans les réacteurs artificiels. Ensuite, les produits de fission sont restés sur place tout ce temps, ce qui est assez intéressant à étudier du point de vue de la gestion des déchets nucléaires.

Voilà, je voulais essayer de parler de nucléaire de manière totalement objective et dépassionnée en ne traitant que de radioactivité naturelle. C’est réussi ? Bon alors je termine en disant que ces points de repères devraient vous permettre de juger de manière critique certains chiffres concernant le nucléaire artificiel, comme la fuite de tritium de Fukushima dans l’océan …

Notes:

* de puissance continue plutôt, la consommation d’énergie étant d’environ 118'000 /an

** Vous prenez du tritium à chaque fois que vous buvez de l’eau, ce qui prouve l’efficacité du tritium homéopathique contre la soif…

*** en fait je ne sais pas vraiment comment on mesure des

\[Bq\]

. J’imagine que c’est avec des versions modernes du bon vieux compteur Geiger, comme le . Quelqu’un sait ?

**** phrase corrigée après le commentaire du Dr. Eric Simon

Références:

P. England, P. Molnar, and F. Richter, “ ", 2008, Pour la Science no. 364
Pascal Richet “ ” , 1996, La Recherche n° 291 , page 78
" ”, 2011, Actualité Pour La Science
, Société Française de Radioprotection (très bonne synthèse illustrée)
" " World Nuclear Association
Ghiassi-nejad, M; Mortazavi, S M J; Cameron, J R; Niroomand-rad, A; Karam, P A “ ” (2002) Health physics vol. 82 (1) p. 87-93

Autres sources:

“ ”, Dossier Futura-Sciences
“ ”, Idaho State University, avec de nombreuses références dont
- Merril Eisenbud (1997). Environmental radioactivity: from natural, industrial, and military sources. Academic Press.

Climat : le graphique qui vaut 10000 mots

Sun, 13 Nov 2011 00:00:00 +0000

En pondant sur le blog que j’ai honte de ne découvrir qu’aujourd’hui, une petite recherche sur l’effet de serre m’a conduit à cet excellent graphique, qui remplace au moins 10000 mots :

, oeuvre de de montre des tas de choses fondamentales, et quelques unes de mes interrogations:

le rayonnement “entrant” dans l’atmosphère est la somme de deux “rayonnements du corps noir” : celui du soleil à 5525 K par le haut, et celui de la Terre à 288 K environ actuellement, par le bas.
L’ozone nous protège des ultraviolets solaires, mais aussi la , qui nous donne ce joli ciel bleu. O3 mérite-t-il d’être considéré comme un méchant à cause de quelques petits pics dans l’infrarouge ?
Le fameux CO2 a deux petites bandes d’absorption des infrarouges solaires, mais il absorbe surtout du rayonnement thermique émis par le sol ! Sa plus large bande d’absorption se trouvant légèrement “à droite” du sommet du spectre terrestre, l’effet du CO2 diminue(ra) lorsque la surface de la Terre se réchauffe(ra), donc si le spectre “bleu” se décale vers la gauche. Serait-ce là un des phénomènes de stabilisation de la température de la planète ?
C’est bel et bien l’eau sous forme de vapeur qui est le principal gaz à effet de serre, non seulement parce qu’il y en a beaucoup dans l’atmosphère (en fait on ne sait même pas combien, tellement ça dépend de la température, de l’altitude et des vents…), mais aussi car ses bandes d’absorption sont nombreuses et larges, entamant le spectre solaire, mais surtout la moitié “froide” du spectre terrestre. Lorsque la Terre connait(ra) une glaciation, l’effet de serre de la vapeur d’eau renforce(ra) celui du CO2 lorsque le spectre bleu se décale(ra) vers la droite.
Le méthane et les oxydes d’azote ont quelques pics d’absorption des infrarouges solaires et terrestres, mais certaines dans des bandes absorbées également par la vapeur d’eau. Le GIEC a-t-il bien pris en compte l’effet de non linéarité qui apparaît lorsque l’augmentation de la concentration de ces gaz n’augmente plus notablement un taux d’absorption et de dispersion proche de 100% à ces longueurs d’onde ?

Allez-y, défoulez-vous dans les commentaires. Avec un peu de chance on y trouvera enfin des références claires aux mécanismes de régulation la température qui refroidiront inévitablement (trop?) cette planète un de ces siècles…

FAQ Réchauffement Global

Wed, 23 May 2007 00:00:00 +0000

Le site aborde la “climatologie par les scientifiques du climat” et est l’un des plus sérieux sur le sujet. Leur page dirige vers des sources d’information pour public plus ou moins averti, mais en anglais évidemment.

Mais il est vrai que la FAQ (Frequently Asked Questions) de l’IPCC AR4 ( , et bientôt en html) est excellente et couvre les questions fondamentales que j’ai traduites pour vous, avec un hyper résumé des réponses de la FAQ, mais surtout leurs très beaux graphiques:

Quels facteurs déterminent le climat de la Terre? tout revient à un bilan énergiétique représenté dans cette figure:
Quelle est la relation entre changement climatique et météo?
Qu’est-ce que l’effet de serre?
Comment les activités humaines contribuent-elle au changement climatique par rapport aux phénomènes naturels?
- l’activité humaine a modifié le bilan énergétique (voir ci-dessus) en accroissant l’apport d’énergie de 0.6 à 2.4 W/m2 entre 1750 et 2005
- les phénomènes naturels ont aussi accru l’énergie, entre 0.1 et 0.3 W/m2, soit grosso-modo 10x moins
Comment les températures changent-elles? de plus en plus vite :
Comment les précipitations changent-elles ?
Y’a-t-il eu un changement sur les évènements extrêmes comme les canicules, les sécheresses, inondations et ouragans ?
La quantité de neige et de glace sur Terre diminue-t-elle? Oui.
Le niveau des mers monte-t-il? Oui et de plus en plus vite. De 1870 à 2005, les mers sont montées de 20cm environ. La moyenne pour de XXIème siècle est de 1.7 mm/an, mais les mesures par satellite effectuées depuis 1983 donnent 3mm/an. A noter que cette hausse n’est que très peu due à la fonte des glaces : c’est surtout la dilatation de l’eau qui se chauffe un peu qui cause l’élévation du niveau des océans.
Qu’est-ce qui causa les glaciations et les autres changements climatiques importants avant l’ère industrielle?
Le changement climatique est il inhabituel comparé aux autres changements historiques? par certains aspects oui, par d’autres non:
- la températures moyenne n’a jamais été aussi haute depuis au moins 500 ans, probablement 1000.
- mais la vitesse du changement est telle que s’il persiste encore un siècle, le réchauffement sera un évènement exceptionnel dans l’histoire de la Terre.
- la concentration de CO2 dans l’atmosphère n’a jamais été aussi haute depuis 500'000 ans
- pour trouver une preuve de climat plus chaud avec un niveau des mers plus élevés, il faut remonter à 3'000'000 d’années…
L’augmentation du CO2 et des autres gaz a effet de serre pendant l’ère industrielle est-il du aux activités humaines? Oui, il n’y a aucun doute là dessus. L’activité volcanique a été évaluée grâce à l’étude des isotopes du carbone dans le CO2 atmosphérique : elle est négligeable comparée à l’activité humaine. Pour le méthane, l’écart est moins clair, mais il semble quand même que l’activité humaine est dominante.
Quelle est la fiabilité des modèles utilisés pour faire des projections du changement climatique futur ? c’est ce que j’ai trouvé le plus intéressant : elle est très bonne comme le montre le graphique suivant: Les 58 courbes jaunes correspondent à différentes méthodes de simulation testées sur le XXème siècle : on leur demande de calculer le climat du XXème siècle en n’utilisant que des données d’avant 1900 (sinon ce serait de la triche…). La courbe rouge est la moyenne des 58 simulations et la noire correspond aux mesures réelles. Comme ça correspond bien, on se dit que le modèle est bon et peut être utilisé valablement pour prédire l’avenir
Des évènements extrêmes spécifiques peuvent-ils être expliqués par le réchauffement global ?
Le réchauffement du XXème siècle peut-il être expliqué par des variations naturelles? C’est extrêmement improbable. Les simulations (voir ci-dessus) montrent que les résultats mesurés ne “collent pas” si l’on ne simule que les phénomènes naturels (bleu), mais collent très bien en considérant l’activité humaine (rouge), et ceci dans toutes les régions du monde, sur terre et sur mer :
Les évènements extrêmes comme les canicules, les sécheresses, inondations et ouragans vont-ils changer si le climat change?
Quelle est la probabilité de changements majeurs ou abrupts tel que la fonte des calottes polaires ou un changement de la circulation océanique? ces évènements ne se produiront probablement pas pendant le XXIème siècle, mais pourraient se produire si le réchauffement se poursuit.
Si les émissions de gaz à effet de serre sont réduites, à quelle vitesse leur concentration dans l’atmosphère va-t-elle décroitre ?
Les changements climatiques prévus vont-ils varier de région en région?

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