- 1. Composition de l'atmosphère terrestre
- 2. Caractéristiques physiques de l’atmosphère
- 3. Propriétés optiques de l’atmosphère et effet de serre
- 4. Température de l’atmosphère près de la surface terrestre
- 5. Structure verticale de l’atmosphère
- 6. La circulation atmosphérique globale
- 7. Les circulations transverses, El Niño et l’oscillation australe
- 8. Prévoir le temps et les climats futurs
- 9. Bibliographie
ATMOSPHÈRE La couche atmosphérique terrestre
Propriétés optiques de l’atmosphère et effet de serre
Structure du rayonnement solaire incident
Encyclopædia Universalis France
Si l’atmosphère terrestre est un milieu quasi transparent pour la lumière visible, celle à laquelle nos yeux sont sensibles, son opacité à certaines ondes électromagnétiques est un élément essentiel pour le développement de la vie sur notre planète. En effet, c’est ainsi que l’atmosphère tout à la fois nous protège en absorbant les rayonnements solaires les plus dangereux, et nous assure une température supportable en retenant une grande partie des rayonnements émis par les sols et les océans.
Avec une température de surface d’environ 6 000 0C, le Soleil émet des radiations électromagnétiques suivant un spectre de fréquences qui s’étend des rayons gamma et des rayons X aux micro-ondes et aux ondes radio. Mais 99 p. 100 de l’énergie associée est concentrée dans les domaines visible (43 p. 100), infrarouge (49 p. 100) et ultraviolet (7 p. 100). Les radiations solaires qui arrivent au sommet de l’atmosphère représentent une énergie moyenne annuelle d’environ 342 watts/m2. Lorsqu’elles pénètrent dans l’atmosphère, les molécules de gaz et les nuages en absorbent près de 19 p. 100 et en réfléchissent 26 p. 100 vers l’espace interplanétaire. Environ 55 p. 100 de cette énergie atteignent ainsi la surface terrestre, mais 4 p. 100 sont alors réfléchis vers l’espace interplanétaire, et les 51 p. 100 restants sont absorbés par le sol et les océans avant d’être réémis par ces derniers vers l’atmosphère par conduction et convection (7 p. 100), par évaporation (23 p. 100) et par rayonnement dans le domaine des infrarouges (20 p. 100).
Spectres d’émission et d’absorption des radiations émises par le Soleil et par la Terre
Avec l'aimable autorisation des Editions Flammarion
L’absorption de radiations par une molécule de gaz se traduit par une augmentation de l’agitation de cette molécule et donc de la température du gaz en question. L’énergie de ces radiations est ainsi transformée en chaleur. Mais les molécules ne réagissent pas toutes aux mêmes longueurs d’onde. Dans l’atmosphère, celles qui absorbent le mieux les radiations solaires sont la vapeur d’eau, le gaz carbonique, l’ozone et l’oxygène.
L’ozone et l’oxygène protègent de la majeure partie des rayons ultraviolets, des radiations qui, à forte dose, sont particulièrement nocives pour la santé et peuvent provoquer des cataractes, des brûlures (« coups de soleil »), des cancers cutanés tels que les mélanomes, affaiblir le système immunitaire en altérant la résistance de l'organisme aux agressions externes (bactéries, champignons, virus), endommager l’ADN de tous les êtres vivants et y induire des mutations. Ainsi, le développement de la vie sur notre planète a été conditionné par la présence de molécules d’ozone qui absorbent fortement le rayonnement solaire dans l’ultraviolet B (entre 280 et 315 nm) et l’empêchent d’atteindre la surface de la Terre.
Du fait de leur réaction aux rayonnements infrarouges, la vapeur d’eau et le gaz carbonique absorbent non seulement une partie de l’énergie transportée dans le rayonnement solaire, mais aussi une partie de l’énergie transportée dans le rayonnement émis par la surface terrestre, l’empêchant ainsi de s’échapper vers l’espace interplanétaire. Grâce à ce mécanisme, communément appelé « effet de serre », la vapeur d’eau, le gaz carbonique, mais aussi, à un degré moindre, le méthane et l’oxyde nitreux ou protoxyde d’azote, agissent un peu comme une couverture maintenant la surface de la Terre à une température moyenne voisine de 15 0C. L’effet de serre est un élément indispensable de notre climat car, en son absence, avec une température moyenne d’environ – 18 0C, la Terre serait une planète gelée. C’est malheureusement aussi ce même effet qui pose aujourd’hui quelques craintes à l’humanité, conséquence d’une augmentation incontrôlée des gaz à effet de serre d’origine anthropique et des changements[...]
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Écrit par
- Jean-Pierre CHALON : ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts honoraire
Classification
Médias
Structure verticale de l’atmosphère
Encyclopædia Universalis France
Composition de l’atmosphere terrestre
Encyclopædia Universalis France
Structure du rayonnement solaire incident
Encyclopædia Universalis France
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