Bilan radiatif terrestre

« Le bilan radiatif terrestre est très important à connaître. Ce projet retrace sous forme schématique les échanges d’énergie entre la Terre et l’atmosphère. En enseignement scientifique, si vous êtes dans un lycée français, ce bilan radiatif terrestre réalisé par mes soins vous sera grandement utile. Le bilan radiatif de la Terre dresse un inventaire de l'énergie reçue et perdue par le système climatique de la Terre, sol-atmosphère-océans. L'apport d'énergie provient principalement du Soleil, celle produite à l'intérieur de la Terre représentant à peine 0,01 % de l'énergie totale reçue par la surface de la Terre.

On parle ainsi de bilan radiatif car l'énergie thermique provient principalement du rayonnement solaire.

Le rayonnement solaire reçu par les couches les plus élevées de l'atmosphère, ou constante solaire, est d'environ 340 W/m2 en moyenne annuelle.

Le Soleil étant une étoile de type G2, son spectre d'émission s'étend de 0,2 à 4 micromètres, c'est-à-dire de l'ultraviolet à l'infrarouge en passant par le visible. La puissance totale entrant dans le système sol-atmosphère-océan est estimée à 174 pétawatts (PW).

Ce flux est composé de :  rayonnement solaire (99,97 %, soit 173 PW) : cette quantité est calculée en estimant que le rayonnement solaire moyen possède une densité énergétique (constante solaire) égale à 1 361 W/m2 à une distance de une unité astronomique, et que ce rayonnement est intercepté par la surface terrestre dont le disque apparent (plat) a une superficie incidente de 1,274 × 1014 m2.

L'énergie ainsi reçue, répartie sur l'ensemble du globe terrestre (ellipsoïde ayant une superficie globale de 5,101 × 1014 m2), correspond à une puissance moyenne, ou rayonnement solaire incident moyen, d'environ 340 W/m2 1,2, soit au total 1,734 × 1017 W ;  le système sol-atmosphère-océan n'absorbe pas toute cette énergie incidente, une partie est réfléchie (par effet albédo, en fonction du sol, des océans, des nuages, des glaces et donc du climat, entraînant des effets rétroactifs ou amplificateurs importants très complexes, d'autant plus qu'on cherche une grande précision).

Environ 30 % de l'énergie solaire reçue est réfléchie sans être absorbée ;  le rayonnement solaire n'est pas constant (voir cycle solaire) et il n'est pas connu avec une précision plus grande qu'à près d'un watt par mètre carré ;  géothermie : la puissance issue de l'activité radioactive à l'intérieur de la Terre et, pour 10 à 20 % de cette contribution, celle issue de l'énergie résiduelle de sa formation représentent à peu près 0,025 % de la puissance totale reçue, environ 44,2 térawatts3 (ou TW). Échanges entre l'espace, la surface terrestre et l'atmosphère[modifier | modifier le code] Bilan des échanges thermiques entre l'espace, l'atmosphère et la surface terrestre.  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.

Le bilan global est cependant légèrement positif, du fait de la chaleur issue de la Terre elle-même, modifiée par la chaleur dégagée ou absorbée par les océans5, sur des temps de l'ordre du.... »