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Phénomène radiatif et bilan thermique terrestre

Niveau de difficulté : 2

Chapitre en cours de rédaction

 

L’énergie de la Terre vient en grande partie du Soleil.

Cette énergie provient donc de l’espace et la Terre possède un bilan d’énergie : elle va conserver une partie de cette énergie et en restituer une autre.

Toutes les molécules qui composent notre Univers absorbent une certaine quantité d'énergie du rayonnement électromagnétique. Lorsque l'énergie solaire arrive à la surface de la Terre, elle est partiellement absorbée par le sol, les plantes, les constructions humaines... puis réémise sous forme de rayonnement thermique de grande longueur d'onde, fonction de la température.

100% de l’énergie arrive de l’espace, ces rayons d’énergie vont être en partie absorbés dans l’atmosphère (vapeur d’eau et ozone), une autre partie va être absorbée par les nuages, et environ 70% de l’énergie arrivant sur Terre et est absorbée par continents et océans. Il y a cependant une partie de ces rayonnements atteignant la surface terrestre qui sera réfléchie vers l’espace.

1/3 de ce qui est émis est simplement la réflexion des rayons énergétiques ;
2/3 de ce qui est émis par la Terre est ce qu’on appelle les émissions de la Terre :

  • Les émissions aux grandes longueurs d’ondes : de l’infrarouge. C’est une propriété du corps terrestre, témoin de la chaleur interne.
  • Flux de chaleur latente, lié à l’évaporation,
  • Flux de chaleur sensible. La quantité d’énergie reçue est égale à la quantité émise.

Globalement, on a donc un bilan radiatif équilibré. Si on s’intéresse à la distribution spatiale : L’équateur reçoit davantage d’énergie que les pôles : les rayons y arrivent de manière perpendiculaire, tandis que dans les pôles, les rayons arrivent de façon tangentielle. Au final, lorsqu’on regarde en latitude : on a un flux solaire incident plus important vers les basses latitudes que vers les hautes latitudes.

L’émission infrarouge est relativement équivalente entre les hautes et basses latitudes.

Lorsqu’on regarde le transfert d’énergie méridien, la redistribution de l’équateur vers les hautes latitudes, on remarque que le transport est maximum dans les latitudes moyennes, il y a une dynamique très forte. Mais cette dynamique est beaucoup moins intense dans les zones extrêmes. Il y a une contribution due à l’atmosphère, l’air transporte une grande partie de cette énergie par les vents.

L’énergie transportée par l’océan est significative, même si c’est moins efficace que par l’air.

En effet, l’enveloppe atmosphérique entoure la planète, ce qui n’est pas le cas des océans. Les bassins océaniques sont irréguliers. L’une des conséquences de cela : transfert d’énergie par l’atmosphère qui redistribue la chaleur. Il y a une asymétrie de cette répartition, cela donne des vents plus violents à certains endroits et certaines saisons.

La Terre étant en rotation, complexité supplémentaire apportée à ces mouvements. Le transfert se fait avec des mouvements est-ouest dans les hautes latitudes, en plus des mouvements nord-sud : zones de hautes et basses pressions. La circulation atmosphérique est un moteur de la circulation océanique. Le vent transfert l’énergie des basses vers les hautes latitudes.

L’océan aura le même type de mouvement.

Références Bibliographiques