On appelle forçage radiatif (Wm-2) du système climatique toute variation de l'énergie transmise à l'ensemble du système Terre atmosphère, causée par des changements des facteurs de forçage. Il s'agit donc de la différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise par un système climatique donné.
« Un forçage radiatif positif contribue à réchauffer la surface de la planète tandis qu'un forçage radiatif négatif contribue à la refroidir ».
Lorsque la concentration des gaz à effet de serre augmente, l'atmosphère absorbe davantage le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance radiative reçue par le sol de la part de l'atmosphère.
Le forçage radiatif est calculé en efféctuant un ajustement radiatif dans la stratosphère et en utilisant l'hypothèse du FDH (Fixed Dynamical Heating). En pratique, ce calcul est effectué en mode offline en utilisant les champs climatiques mensuels stockés au cours d'une simulation de contrôle.
Lorsque le rayonnement solaire arrive sur le sol de notre planète, il est en partie réfléchi. Cette réflexion, qui dépend de la couleur et de la matière de la surface concernée, est nommée « albédo ». C'est ce phénomène qui permet d'expliquer en partie les basses températures des régions polaires.
La principale raison est que la vapeur émise par les activités humaines se transforme en liquide avant d'atteindre le haut de la troposphère, augmentant ainsi le couvert nuageux et retombant rapidement sous forme de pluie [6]. Nos émissions de vapeur d'eau ne jouent donc pas de rôle de GES.
2,3 Watts par m².
Le bilan radiatif de la Terre est globalement nul, c'est-à-dire que la quantité d'énergie absorbée est égale à la quantité d'énergie réémise, si bien que la température moyenne est sensiblement constante. Plus précisément, le rayonnement reçu par la Terre (essentiellement solaire) est globalement réémis.
Par exemple, la diminution du couvert neigeux en surface ou en durée diminue l'albédo de la planète et augmente le forçage radiatif. Par ailleurs, le faible albédo de l'asphalte, du béton et des toits conventionnels que l'on retrouvent dans les zones urbaines est à l'origine des îlots de chaleur des villes.
Élévation du niveau de la mer
Le niveau de la mer augmente pour deux raisons : La dilatation thermique (également appelée effet stérique) : en raison de l'augmentation de la température, l'eau se dilate ce qui signifie que son volume augmente, L'apport d'eau douce issu de la fonte des glaces et des calottes polaires.
La perturbation d'origine solaire (ou forçage solaire) provient principalement de la variation dans le temps de l'activité solaire ainsi que des variations astronomiques de l'orbite terrestre.
Ces gaz tendent principalement à accroître l'absorption du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, stockant cette chaleur dans les basses couches de l'atmosphère au lieu de l'évacuer vers l'espace. Ces changements entraînent un « forçage radiatif » du système climatique.
La puissance solaire (ou radiative) sur Terre est l'énergie du rayonnement solaire qui est reçue sur une surface chaque seconde. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W/m2). La puissance solaire reçue sur Terre par unité de surface est inversement proportionnelle à l'aire de la surface éclairée.
Les principaux indicateurs des variations actuelles du climat sont la température moyenne globale, l'étendue des glaces et le volume des océans. Ils montrent un réchauffement climatique très rapide de l'ensemble de la planète.
Lorsqu'ils sont émis en excès, un surcroît de gaz à effet de serre peut produire un effet délétère à long terme. C'est précisément ce phénomène qui est à l'origine du réchauffement climatique. Il s'agit de l'effet de serre additionnel.
Elle est obtenue en faisant la moyenne de la température sur toute la surface de la Terre (océans et continents, la surface de ces derniers étant ramenée au niveau de la mer), et sur toute l'année. On trouve alors une valeur de +15°C. On estime qu'elle est connue au dixième de degré près.
En fait, le rayonnement net a trois composantes, soit le rayonnement incident de courtes longueurs d'ondes Rs, les rayonnements de longues longueurs d'ondes vers le sol Rld et vers l'atmosphère Rlu. C'est la modélisation de Rs qu'on comparera aux données mesurées.
L'effet de serre est originellement un phénomène naturel qui vise à résorber le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et maintenu sous forme de chaleur dans la partie inférieure de l'atmosphère.
Le dioxyde de carbone est la cause principale des changements climatiques d'origine anthropique. Il est émis en grandes quantités puisqu'il provient de l'utilisation de combustibles fossiles. Sa très longue durée de vie lui permet de changer le système climatique durant son long séjour dans l'atmosphère.
Le système terrestre est en équilibre entre l'énergie solaire reçue et les radiations réémises vers l'espace. Les gaz à effet de serre (GES), présents en faible quantité dans notre atmosphère, forment une « barrière » autour de la Terre, qui permet de retenir la chaleur du soleil.
La climatologie se conjugue à tous les temps : passé, futur, mais également présent. Vigie du temps et du climat, la climatologie entretient la mémoire du climat grâce aux longues séries de mesures, mesure l'évolution des paramètres (température, précipitations…) et dessine les tendances du changement climatique.
Origine des gaz à effet de serre (GES)
Le dioxyde de carbone (CO2) : bien moins présent dans l'atmosphère que la vapeur d'eau, le CO2 participe à 25% de l'effet de serre car sa capacité à retenir la chaleur est très élevée. Le méthane (CH4) Le protoxyde d'azote ou oxyde nitreux (N2O) L'ozone (O3)
Dans les 100 premiers kilomètres, l'atmosphère est composée à 91 % d'azote et d'oxygène. Ses autres constituants sont les cinq gaz nobles : argon, néon, hélium, krypton et xénon ainsi que le gaz carbonique, l'hydrogène, le méthane, l'oxyde d'azote, l'ozone et la vapeur d'eau.