ENVIRONNEMENT GLOBAL

Astronomie et géographie des climats

L'atmosphère et la surface de notre planète — ce que l'on appelle le « système climatique » — transforment une partie (70 p. 100 ou 240 W/m² en moyenne sur le globe et sur l'année) du flux de rayonnement solaire en chaleur. Ce même flux énergétique repart vers l'espace dans la partie infrarouge du spectre ; l'effet de serre dû à l'opacité partielle de l'atmosphère dans l'infrarouge conduit à des températures de surface supérieures à la température qui correspond à ces 240 watts par mètre carré. Les mesures spatiales du bilan radiatif planétaire confirment l'équilibre global de ce flux énergétique, elles détaillent en même temps les déséquilibres qui existent en fonction du lieu, de la date et de l'heure.

Ces déséquilibres proviennent avant tout des facteurs astronomiques gouvernant les cycles jour-nuit et été-hiver, et la répartition de l'apport d'énergie solaire entre le Nord et le Sud, les pôles et l'équateur. Sauf près des pôles, la rotation de la Terre fait varier le flux solaire incident entre zéro, pendant la nuit, et un maximum de plusieurs centaines de watts par mètre carré à midi. Cette variation de l'apport solaire se traduit par une variation diurne de la température à la surface, très faible sur les océans, forte sur les déserts quoique moins marquée que sur la Lune dépourvue d'atmosphère. La variation diurne de l'échauffement entraîne à son tour une modification du taux d'évaporation s'il y a de l'eau, et des variations diurnes plus ou moins marquées de la nébulosité. Cependant, une partie de la chaleur d'origine solaire est stockée dans le sol et dans l'atmosphère entre jour et nuit.

De plus, l'insolation moyennée sur vingt-quatre heures suit le cycle des saisons en fonction de la latitude, induisant des variations de la température au sol, de l'évaporation, de la formation et de la dissipation des nuages. Avec le stockage de chaleur entre été et hiver, les saisons météorologiques retardent par rapport aux saisons astronomiques : le maximum de température en France peut avoir lieu quelques semaines après le maximum d'insolation au solstice d'été. Ces stockages, plus forts dans les océans, contribuent à une modération des saisons, dont la sévérité augmente avec la continentalité.

Même en établissant une moyenne sur l'année, ce qui gomme les effets du cycle des saisons comme ceux du cycle diurne, on trouve un déséquilibre qui dépend de la latitude. L'observation spatiale montre qu'entre 40 degrés nord et 40 degrés sud la Terre absorbe plus d'énergie du rayonnement solaire qu'elle n'en émet dans l'infrarouge, le contraire étant vrai aux latitudes plus élevées. L'équilibre global est assuré par le transport dans l'atmosphère et les océans d'un important flux d'énergie des latitudes faibles vers les pôles en moyenne sur l'année : environ 6 petawatts (1 petawatt = 10¹⁵ watts ou 1 million de milliards de watts) traversent ainsi les cercles de latitude de 40 degrés vers le nord au nord, et de 40 degrés vers le sud au sud, représentant 10 p. 100 des 60 petawatts de puissance solaire transformés en chaleur dans chaque hémisphère. Les données météorologiques montrent que la circulation de l'atmosphère transporte la moitié de ces flux : les masses d'air qui s'éloignent de la bande intertropicale transportent davantage d'énergie que celles qui s'en rapprochent. L'autre moitié du transport de chaleur se fait par la circulation océanique.

Circulation des océans

Les vents et la forme des bassins océaniques déterminent les courants de surface. Dans la zone intertropicale, les masses d'eau dérivent vers l'ouest sous[...]