Bilan simplifié des échanges énergétiques entre la Terre, le Soleil et l'espace
Le Soleil émet un rayonnement incident d'environ 340W/m2, dont une partie est réémise dans l'espace (environ 30%) et un autre partie '20%) est absorbée par l'atmosphère.
La partie de l'énergie solaire qui traverse l'atmosphère (50%) réchauffe directement la surface de la Terre (océans et continents).
L'énergie du soleil se répartit donc entre l'atmosphère, les océans (environ 30%), les surfaces continentales et les calottes glaciaires (environ 20%). Les deux réservoirs fluides (atmosphères et océans) redistribuent cette énergie de l'équateur aux pôles diminuant ainsi les contrastes liés à l'inclinaison du rayonnement solaire.
La Terre s’échauffe. Cette énergie s'ajoute à celle produite en profondeur. Un rayonnement infrarouge est émis qui triple la quantité d'énergie emmaganisée dans l'atmosphère en référence à l'énergie directement reçue du soleil, les océans pourvoyant à 50% de cette énergie. Ceci met en évidence l'importance du brassage entre l'atmosphère et l'hydrosphère.
Une partie de ce rayonnement d'origine terrestre traverse l'atmosphère et est émis vers l'espace. Une autre partie est réémise vers la Terre, provoquant un réchauffement sans lequel la température de notre planète ne serait pas en moyenne de 15°C mais d'environ -18°C : c'est l'effet de serre.
Nous avons montré que la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre. Il y en a d'autres dont le CO2, le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (N2O) et l’ozone (O3).
De même nous avons montré que l'élévation de température liée à l'effet de serre atteint un seuil.
L'effet de serre est dû à la présence dans l'atmosphère de certains gaz, appelés gaz à effet de serre. Ils absorbent le rayonnement infrarouge émis par la Terre et le réfléchi en partie vers la surface de la Terre qui se réchauffe.
Ces gaz sont principalement :
- H2O (55% de l'effet de serre sur Terre),
- CO2 (25% de l'effet sur Terre et 95% sur Vénus),
- d'autres, moins abondants mais dont l'effet est proportionnellement plus important :
- le méthane,
- l’ozone,
- l’oxyde nitreux.