ECHANGES D’ENERGIE

1. ECHANGES D’ENERGIE • Bilan radiatif • Processus non radiatifs • Bilan énergétique • distribution méridienne • l’équateur météorologique • Conclusions • Caractéristiques du rayonnement • Le rayonnement solaire • la constante, le spectre • bilan pour l’atmosphère et la surface • application satellite • Le rayonnement terrestre et atmosphérique • longueur d’onde, bilan • application satellite QUITTER

2. Le rayonnement électromagnétique • Caractéristiques "simples" • tout corps de T  0K rayonne de l’énergie sous forme d’ondes émises par ses constituants • ces ondes sont caractérisées par leur longueur ou leur fréquence [ (m) = 3.108/F(Hz)] • un corps noir est un corps idéal qui absorbe intégralement le rayonnement qu’il reçoit • rayonnement total du corps noir : E(émittance) = S..T4 (Stefan) • longueur d’onde d’émittance max :  E max () = 2897/T(K)

3. E max UV VIS IR () 0,4 0,5 0,7 Le rayonnement solaire (1/3) • La constante solaire • puissance reçue à la limite supérieure de l’atmosphère par une surface exposée normalement aux rayons solaires C = 1,368 kW.m2 • puissance moyenne (puissance reçue par le disque terrestre de rayon R et répartie sur toute la surface terrestre) C/4 = 342 W.m2 = (base 100) • Le spectre solaire • T = 6000 K • Emax=2897/6000 # 0,5

4. Absorption atmosphère (10) nuages (10) Le rayonnement solaire (2/3) 30 -100 Rayonnement solaire incident Réflexion sol (2) nuages (22), diffusion atmosphère (6) 20 50 Absorption nette surface albédo = E réfléchie/E incidente  aTA = 30/100 = 0,3 Océan (0,05 0,4), sol cultivé (0,1), forêt (0,15), sable (0,2), rocher (0,25), neige (0,8)

5. Application satellite mesure du RS réfléchi par les nuages et la surface  imagerie visible Le rayonnement solaire (3/3) Forte réflexion  couleur blanche  nuages épais  neige

6. Spectre  200K < T < 300K  10 < Emax < 15  Rayonnement IR de 5 à 100 . RA et R T comparables  corps noirs l’un par rapport à l’autre Le rayonnement terrestre et atmosphérique (1/2) 60 10 RT direct RA : nuages (40), atmosphère (20) RT absorbé : atmosphère (80), nuages (30) RA émis -160 110 RA : nuages (20), atmosphère (80) RT émis 100 -120

7. Application satellite mesure du rayonnement émis par la surface et les nuages  imagerie infra rouge (T surface et T sommets des nuages) mesure de la teneur en vapeur d’eau Le rayonnement terrestre et atmosphérique (2/2) Faible émission  T basse  sommet élevé

8. 60 10 -100 30 -160 110 20 100 -120 50 Bilan radiatif l’espace BE = -100+30+70 = 0 l’atmosphère BA = -160+20+110 = -30 la surface terrestre BT = +50-120+100 =+30 NECESSITE D’UN TRANSFERT VERTICAL

9. Transfert surface  atmosphère 20 Processus non radiatifs • Chaleur sensible • turbulence et frottements • Chaleur latente 10 convection Cycle de l ’eau conduction

10. 60 10 -100 30 -160 110 20 20 10 100 -120 -20 -10 50 Bilan énergétique Bilan énergétique globalement équilibré

11. +7% d’énergie solaire pour l’hémisphère nord bilan négatif au pôles bilan positif vers l’équateur Distribution méridienne (1/2) Inclinaison de l’axe de rotation Excentricité de l’orbite Inégale répartition des terres, océans, calottes glacières

12. Bilan HN énergétique B = 0 HS énergétique B = 0 0 PN EQ PS Bilan HN énergétique B = 0 HS énergétique B = 0 0 PN EQ PS Distribution méridienne (2/2) Excédent compensant le déficit du PN Excédent compensant le déficit du PS Déficit pôle Nord Déficit pôle Sud 15N Excédent compensant le déficit du PN Excédent compensant le déficit du PS Déficit pôle Nord Déficit pôle Sud 5S

13. NECESSITE D’UN REEQUILIBRAGE par transferts méridiens courants marins à composante méridienne mouvements atmosphériques méridiens Bilan 0 PN EQ PS Bilan 0 5S 15N PN EQ PS Conclusions Juillet janvier

14. ECHANGES D’ENERGIE FIN Première diapositive