II — L'effet de serre et le forçage radiatif

La complexité du système climatique — Enseignement Scientifique Terminale

📘 L’effet de serre et le forçage radiatif

Les gaz à effet de serre (H₂O, CO₂, CH₄, N₂O, O₃) absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le renvoient vers le sol. Le forçage radiatif positif actuel (~2,4 W/m²) est essentiellement anthropique et entraîne une hausse des températures et une montée du niveau des océans.

📐 Les gaz à effet de serre

Spectre d'absorption de certains gaz atmosphériques en fonction de la longueur d'onde : la vapeur d'eau H₂O, le dioxyde de carbone CO₂, l'ozone O₃, le méthane CH₄ et les oxydes d'azote N₂O absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre. L'atmosphère est en revanche transparente aux rayonnements UV et visible du Soleil. — *Spectres d’absorption des GES : H₂O, CO₂, O₃, CH₄, N₂O absorbent le rayonnement infrarouge*

Schéma de l'effet de serre : le rayonnement solaire traverse l'atmosphère et chauffe la surface terrestre. La surface réémet un rayonnement infrarouge. Une partie de ce rayonnement infrarouge est absorbée par les GES et renvoyée vers la surface, augmentant la température de la Terre (effet de serre naturel). L'augmentation des GES anthropiques renforce cet effet. — *Schéma de l’effet de serre : les GES absorbent le rayonnement infrarouge terrestre et le renvoient vers le sol*

GES principaux : vapeur d’eau (H₂O) → principal GES ; CO₂, O₃, CH₄, N₂O → gaz à effet de serre à l’état de traces.

📐 Le forçage radiatif

Graphique des différentes contributions au forçage radiatif positif : contributions positives (CO₂, CH₄, N₂O, halocarbures, O₃ troposphérique) et contributions négatives (aérosols, O₃ stratosphérique). Les GES d'origine anthropique sont la principale cause du forçage radiatif positif depuis l'ère industrielle. — *Contributions au forçage radiatif : les GES anthropiques (CO₂, CH₄, N₂O) sont les principaux responsables*

• Forçage radiatif (FR) = différence entre puissance surfacique radiative reçue et émise (W/m²).
• FR actuel ≈ +2,4 W/m² → positif → la Terre reçoit plus qu’elle n’émet → réchauffement.
• Causes naturelles (volcans, irradiation solaire) + causes anthropiques (GES) depuis l’ère industrielle.

📐 Conséquences de l’effet de serre

Graphique montrant l'évolution parallèle des concentrations de CO₂ atmosphérique et de la température moyenne de la Terre de 1850 à aujourd'hui : les deux courbes suivent la même progression, avec une accélération depuis 1950. Cela illustre la corrélation entre augmentation du CO₂ et réchauffement climatique. — *Évolution parallèle de la concentration en CO₂ et de la température : corrélation positive depuis l’ère industrielle*

Graphique de l'élévation du niveau de la mer au XXe siècle : courbe montrant une hausse régulière d'environ 2 mm par an, due à la fonte des glaciers continentaux et à la dilatation thermique des océans. La fonte de la banquise (glace de mer) ne contribue PAS directement à la montée des eaux. — *Élévation du niveau de la mer : +2 mm/an (fonte glaciers continentaux + dilatation thermique). Fonte de la banquise ≠ montée des eaux directe.*

• T° suit l’émission de CO₂ → corrélation positive.
• Niveau des mers : +2 mm/an → fonte des glaciers continentaux + dilatation thermique des océans.
• ⚠️ La fonte de la banquise (glace de mer) ne provoque pas directement une montée des eaux (la glace occupe déjà le volume de l’eau de mer), mais modifie l’albédo.

💡 À retenir

• GES : H₂O (principal), CO₂, CH₄, N₂O, O₃ → absorbent les IR émis par la Terre.
• Forçage radiatif = puissance reçue − puissance émise. FR > 0 → réchauffement. FR actuel ≈ +2,4 W/m².
• Principales causes anthropiques : CO₂ + CH₄ + N₂O depuis l’ère industrielle.
• Conséquences : T° ↑, niveau des mers ↑ (+2 mm/an), fonte des glaciers continentaux.
• Fonte banquise ≠ montée des eaux directe, mais diminue l’albédo → amplification.

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