Le climat. Fonctionnement de la machine climatique. Le forcage du soleil La réponse de l'atmosphère et de l'océan

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Jean-Pierre Larrivée
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1 Le climat Fonctionnement de la machine climatique Le forcage du soleil La réponse de l'atmosphère et de l'océan L'évolution du climat L'effet anthropique sur l'évolution du climat L'évolution du climat futur.

2 La machine climatique Le climat de la Terre est gouverné par 2 forcages : Répartition énergie solaire Redistribution de la chaleur par l'atmosphère et l'océan

3 Energie solaire Energie solaire : principal forcage du climat. Rs = 1368 W/m^2 Rs = 340 W/m^2

4 L'énergie solaire est elle forte? Rs = 340 W/m^2 Surface correpondante : S = Puissance/Rs = 24300/340 S=71 m^2 = 15*4,7 m^2 S = 16200/340 S=48.8 m^2 = 15*3.25 m^2

5 Equilibre thermique de la Terre Equilibre = énergie qui entre - énergie qui sort Energie qui sort = énergie réfléchie = énergie incidente * albedo La température du corps est lié à son énergie : Loi de Stéphan Sans atmosphère la température de la Terre serrait de -18C

incidente * albedo La température du corps est lié à son énergie :

6 Distribution spatiale de l'albedo Albédo moyenne à la surface de la Terre La neige et la glace sont les + forts réflecteurs. Les océans et les déserts sont les plus faibles.

7 Bilan énergétique 20% 6% 4%

8 Bilan radiatif de l'énergie solaire Bilan radiatif de l'énergie solaire Une partie de l'énergie arrivant sur Terre est absorbée par la Terre, une partie est réfléchie

9 Equilibre thermique de la Terre Bilan énergétique du système Terre-Atmosphère Pour le système Terre-atmosphère, le bilan énergétique est nul. Si le système est en équilibre => la température moyenne du système est constante.

10 Conversion de la longueur d'onde Spectre de puissance de l'énergie solaire et tellurique La fréquence de l'énergie rayonnée par la Terre est différente de celle émise par le soleil.

11 Absorption d'énergie par les gaz atmosphériques. Spectre d'absorption des gaz atmosphériques. Les gaz atmosphériques absorbant l'énergie IR sont des gaz à effet de serre.

12 Effet de serre Rôle des gaz à effet de serre dans le bilan radiatif Des gaz atmosphériques absorbent une partie de l'énergie IR émise par la Terre et en réémettent une partie vers le sol

13 Répartition de l'énergie solaire recue au sol Incidence des rayonnements solaires au sol Par unité de surface, le sol à l'équateur recoit plus d'énergie qu'aux pôles.

14 Quantification de l'énergie solaire incidente par unité de surface Par unité de surface, le sol à l'équateur recoit plus d'énergie qu'aux pôles.

15 Redistribution méridienne de l'énergie

21 La pluie : sa formation Phase liquide Phase liquide + solide

22 Formation des nuages Instabilité thermique Forcage thermique local nuages convectifs Forcage de grande échelle

23 Instabilité thermique

24 On tire la particule vers le haut Critères de stabilité Instable Neutre Stable

25 Ascendance d'une particule d'air Schéma de l'ascencion d'une particule d'air Sa T change mais sa ɵ est conservée Le modèle ɵ permet de comparer la température d'une particule qui potentiellement s'élèverait à celle de l'air, mesurée.

26 Forcages de grande-échelle Echelles >= 1000 km ; Equilibre entre forces de pressions et force de Coriolis P- P+ La rotation dévie les particules sur leur droite par rapport à la trajectoire induite par la force de pression.

27 Forcages de grande-échelle (~1000km) Application à la circulation synoptique La mesure d'un champ de pression permet de déterminer le vent géostrophique, bonne approximation du vent si échelle verticale ~ 1000 km.

28 Application à la détermination d'un champ de vent géostrophique.

29 En altitude = faible pression. Les atmosphériciens utilisent la coordonnée pression à la place de la coordonnée altitude

30 Correspondance Pression-Géopotentiel Géopotentiel = 9.81*altitude ~ 10*altitude La pression atmosphérique mesurée à un moment donné Unité = dam = déca-mètre Dépression = trou ; Haute pression = sommet

31 Le champ de vent en altitude

32 Les conflits de masse d'air : fronts Dépression et contraste de température

33 Les fronts

34 Les fronts

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