Bilan énergétique de la Terre

Le bilan énergétique de la Terre fait l'inventaire de la quantité d'énergie qui entre et sort du climat de la Terre, suit la destination de cette énergie et vérifie l'équilibre entre l'énergie qui arrive et l'énergie qui sort. La compréhension du bilan énergétique de la Terre peut aider à prédire les effets futurs du réchauffement planétaire et à analyser divers flux d'énergie sur Terre. De plus, l'analyse de l'équilibre du bilan énergétique de la Terre peut fournir un aperçu des interactions de l' énergie du Soleil avec l'atmosphère. Par exemple, cela est important lorsque l'on examine l'impact des gaz à effet de serre dans l'atmosphère - pour s'assurer que les conditions sur Terre sont habitables. Pour que le bilan énergétique s'équilibre, il suffit de respecter la formule suivante :

[math]\displaystyle{ Energie\;entrante=Energie\; sortante }[/math]

Équilibre énergétique de la Terre

Pour déterminer si le bilan énergétique de la Terre est en équilibre, il convient d'étudier ses deux composants principaux : l'énergie entrante du Soleil et le rayonnement infrarouge sortant de la Terre et de son atmosphère. En examinant de près les interactions qui se produisent dans l'atmosphère et à la surface de la Terre, on peut mieux comprendre comment le bilan énergétique de la Terre s'équilibre. La figure 1 montre la compréhension actuelle des flux d'énergie sur la Terre.

Figure 1. Un diagramme détaillé qui montre l'énergie entrante et sortante dans un exemple équilibré du bilan énergétique de la Terre, avec des valeurs entrantes et sortantes de 341 W/m². Les flux d'énergie à la surface et dans l'atmosphère sont également représentés.

Le bilan énergétique terrestre est un élément vital qui détermine le climat de la Terre. Lorsque le bilan énergétique est en équilibre, la température sur Terre reste relativement constante, sans augmentation ni diminution de la température moyenne. L'énergie disponible sur Terre vient du Soleil, et à la surface de la planète ce rayonnement entrant a un taux de transport de [math]\displaystyle{ 341\frac{W}{m^2} }[/math]. Cliquez ici pour une explication détaillée du calcul de cette valeur.

Cependant, pas toute cette énergie atteint l'atmosphère ou la surface de la Terre, car une partie d'elle est réfléchie par les nuages ou l'atmosphère. L'énergie entrante est absorbée par l'atmosphère ou la surface. Ensuite elle se déplace par convection, évaporation ou sous forme de chaleur latente. Enfin, lorsque l'énergie quitte la Terre, elle peut le faire par émission de la surface terrestre, par les nuages ou par l'atmosphère. Une partie de l'énergie rayonnée par la surface de la Terre est absorbée par les nuages et les gaz à effet de serre dans l'atmosphère, puis réémise vers le bas. C'est ainsi que la surface de la Terre est chauffée et maintenue à une température habitable. Ce processus de chauffage est connu sous le nom de «  effet de serre ». Au total, l'énergie qui quitte la Terre sous différentes formes équivaut à l'énergie absorbée par différentes parties de la Terre.

Déséquilibre énergétique de la Terre

L'énergie entrante sur Terre et l'énergie sortante de la Terre ne s'équilibrent pas réellement. Ce déséquilibre est partiellement causé par l'énergie entrante du Soleil, qui varie selon les saisons et les changements dans la composition de l'atmosphère terrestre. Les changements dans la composition de l'atmosphère terrestre modifient la quantité d'énergie absorbée et réfléchie par l'atmosphère, ce qui est indiquée à la figure 1. Des facteurs fluctuants, tels que ceux-là, entraînent un déséquilibre énergétique très faible mais significatif sur Terre.

À mesure que les activités humaines augmentent la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, le déséquilibre énergétique continue à croître. Aujourd'hui, le déséquilibre énergétique s'élève à environ [math]\displaystyle{ 0,9\frac{W}{m^2} }[/math] d'énergie qui entre et ensuite quitte la Terre. Comparé aux valeurs de flux dans les centaines de watts par mètre carré, ce déséquilibre semble négligeable. Cependant, en réponse à ce déséquilibre, il y aura une augmentation de la température de la Terre. En outre, étant donné l'accroissement des quantités de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans notre atmosphère, cette valeur devrait augmenter à un taux de [math]\displaystyle{ 0,3 \frac{W}{m^2} }[/math] par décennie, contribuant encore plus à l'augmentation des températures. C'est ce déséquilibre du bilan énergétique qui se traduit par une augmentation des températures sur Terre, ce qui est l'un des effets les plus significatifs du changement climatique.