Finalement, qu'est-ce que l'effet de serre ?

J’ai déjà indiqué que l’expression « effet de serre » est erronée. Je me penche maintenant sur sa signification profonde.

Dans http://www.pensee-unique.fr/Falsification_of_CO2.pdf, ce qui me surprend c’est le besoin qu’il y a de se référer à pas moins de 14 « expressions » de l’effet de serre. Cela signifie que c’est un concept qui n’est pas véritablement fixé.

Je vais lister les expressions (paragraphe 3.3 du document). Je me focalise sur le point « crucial ».

1 Moller : la vapeur d’eau et les nuages émettent vers la terre

2 Meyer : réflection des IR venant de la Terre.

3 Schonwise : émission (supplémentaire) d’IR vers la Terre de la part de l’atmosphère. (C’est la plus classique)

4 Stichel : uniquement le CO2, un corps froid réchauffe un corps chaud.

5 Anonyme : Absorption des IR. La cause de l’augmentation de la température de surface n’est pas expliqué.

6 Anonyme : ralentissement du refroidissement du sol. Pas de véritable explication

7 Anonyme : L’écart de température entre la surface et la « proche surface » augmente.

8 German meteorological society : réémission de l’atmosphère vers la surface (comme 3 en plus détaillé).

9 Grassl : I’atmosphère est plus transparent à l’aller qu’au retour. Pour que l’équilibre soit atteint, il faut que la surface soit plus chaude. 

10 Ahrens : (là aussi l’expression « effet de serre » est réfutée) : Le fait qu’il y a de la vapeur d’eau dans l’atmosphère rend la température de surface plus chaude.

11 dictionnary of geophysics, physics and astronomy : L’absoption par les gaz « à effet de serre » de la troposphere augmente la température de celle-ci.

12 Encyclopedia of astronomy and astrophysics : Là encore cela tique sur l’analogie avec la serre. Réémission de l’atmosphère vers le sol (comme 3).

13 Encyclopedia britanica online : là encore l’analogie avec la serre est réfutée.  Réémission de l’atmosphère vers le sol (comme 3).

14 : Rahmstorf : Réémission de l’atmosphère vers le sol (comme 3).

Bilan :

Les cas  1, 2, 4,  7  sont mal formulés.

Les cas  5, 6, 10 ne sont pas des explications.

Il reste 3 descriptions.

-          La plus commune (3, 8, 12, 13, 14). C’est le « surplus » d’émission d’IR de l’atmosphère vers la Terre.

-          9 : l’expression diffère sensiblement. C’est une approche « globale ». Il ne se focalise pas sur la radiation de entre l’atmosphère et la Terre.

-          11 : Il se limite à l’augmentation de température de la troposphère.

Bref, on peut s’étonner du succès médiatique de ce concept pour le moins bancal.

Je vais tenter de « re formuler » le problème.

Remarque : Ici je dénomme « enveloppe terrestre » = surface + atmosphère + « proche » hydrosphère

Pour l’enveloppe terrestre, On peut s’accorder sur les phénomènes de transfert d’énergie suivant :

1 Arrivée de l’énergie lumineuse du soleil. 

2 Réflexion d’une partie de l’énergie lumineuse (toute longueur d’onde) aux différents niveaux de l’envelopper terrestre. La valeur de ces « parts » est un premier problème (albédo).

3 Emission thermique des différents secteurs de l’enveloppe terrestre. Cette émission dépend de la température, et de la composition chimique.  L’émissivité dépend de la longueur d’onde. Il n’est pas certain que les caractéristiques valeurs de cette équation soient parfaitement connues.

4 Absorption partielle des flux électromagnétiques de toute sorte (soleil, mais émissions thermiques). Cela dépend de la longueur d’onde du flux de la composition chimique (de l’état) et peut être de la température. Il semble que les fenêtres d’absorption soient connues. Elle est loin d’être aussi simple que la distinction « visible / IR ».

La mention de l’effet de serre se borne généralement à ces transferts. Cela se fait en simplifiant jusqu’à la caricature. L’ « effet de serre » dit « en gros » que « du fait de 4, 3 est plus important ».

Outre le problème posé par la simplification abusive, il faut ajouter :

5 Les transferts de matière tant horizontaux que verticaux au sein de « l’enveloppe terrestre ». Ces transferts « échangent » des matériaux à des températures (et des pressions) différentes.  Cela se fait dans l’atmosphère mais surtout dans l’océan. On y trouve les mouvements de convection.

6 Les changements de phases (de l’eau surtout) associés au mouvement de matière.

7 La conduction thermique tant à l’intérieur des grandes phases de l’enveloppe terrestre qu’aux interfaces.

8 L’échange d’énergie (apport) avec « l’intérieur » de la Terre.  Autres échanges locaux d’énergie (villes).

Hormis le point 8, il semble illusoire de pouvoir négliger les autres.

Par ailleurs, on a vu que la composition chimique est un paramètre. En conséquence, outre les transferts d’énergie il faudrait aussi suivre les phénomènes de modifications chimiques. C’est par exemple l’émission de CO2 (et son absorption) mais c’est aussi le fait que l’eau soit plus ou moins salé, et surtout la présence ou non de vapeur d’eau.

Enfin la réalité spatio temporelle de l’enveloppe terrestre (la latitude, les jours et les nuits, les continents et le relief, les saisons,…) peuvent difficilement être ignorés sans justification.

En gros, le système est extraordinairement compliqué.

Les points 3 et 4 sont des réalités. Ce sont des éléments parmi d’autre. L’effet de serre tel que cité est dénué de sens puisque l’on ne peut pas enlever « 4 » en gardant « 3 ».  On peut éventuellement imaginer qu’il n’y ait plus du tout de CO2 sur Terre (ni dans l’air ni dans l’eau). Il resterait encore beaucoup de gaz à « effet de serre ». Mais on ne peut pas mener l’expérience et on est incapable de mener le calcul dans toute sa complexité (en tant que système dynamique).

Bref le concept « d’effet de serre » est profondément inadéquat.