radiation nette NASA

 

 

Nous avons souvent évoqué la "chaleur manquante" ici.

Par contre nous ne l'avons pas encore abordée sur le plan du déséquilibre radiatif mesuré au dessus de l'atmosphère par les satellites.

 

De façon simple, selon la valeur et le signe du flux radiatif TOA net (F_{TOA net)}, le système climatique se réchauffe ou se refroidit.

Ce flux net est donc égal au flux de chauffage du système.

L'équation très simple et très connue qui régit ce flux net est :

 

 

où

 

F_R est le forçage radiatif en W/m²

λ est le paramètre de rétroaction (feedback parameter) en W/m².K , c'est l'inverse du paramètre de sensibilité.

T est la variation de température par rapport à l'équilibre.(en K)

q_chauffage est la puissance de chauffage par m² de surface du système considéré

 

 

L'océan est le milieu physique qui présente la plus forte capacité calorifique du système climatique terrestre.(on parle aussi d'inertie thermique)

La cryosphère arrive en deuxième position mais le fait qu'elle soit localisée près des pôles rend son influence globale faible.

Enfin, l'atmosphère et les terres ont très peu de capacité calorifique par rapport à l'océan et peuvent être négligés étant donné, de toute façon, la forte incertitude sur la mesure de chaleur de l'océan.

 

relation entre q_chauffage  (q_ch) et Q_océan

 

q_ch représente la quantité d'énergie (ici sous forme de chaleur) par unité de temps et de surface totale du système.

Cette énergie est principalement constituée de la chaleur stockée par l'océan

 

on a donc:

 

Q_oc = q_ch . S_tot

 

Si, par exemple, on connaît Q_oc, on passe à F_{TOA net} en divisant Q_oc par la surface terrestre totale soit S_tot = 5.11 10¹⁴ m2.

Par contre le flux de réchauffage de l'océan est souvent donné par m2 de surface océanique.

Pour connaître le flux TOA il faut multiplier le flux de réchauffage par 0.7 qui est le rapport S_oc/S_tot.

 

 

diagramme de Trenberth

 

 

Trenberth et Fasullo dans  "Tracking Earth's Energy" ont produit cette figure maintenant assez connue:

 

 

dans le diagramme A le flux de chauffage de l'océan (ramené à la surface terrestre et additionné des chaleurs annexes: terre atmosphère cryosphère) comparé au flux TOA.

 

dans le diagramme B: niveau de la mer, CO2, température de surface globale.

 

réglons tout de suite le cas du B

 

on peut  en effet être étonné par la courbe rouge NOAA de la température globale depuis 1993, car la température de départ n'est pas celle-là et l'impression laissée par la retranscription à partir de la base de données NOAA n'est pas tout à fait la même que celle de Trenberth.

 

 

Là n'est pas vraiment le problème, mais c'est un peu bizarre.

 

(on revient à la figure B)  Les flux de chaleur océanique et TOA net sont très lourdement lissés et simplifiés (The curves are heavily smoothed and somewhat simplified)  

Si le but de Trenberth est de démontrer la nullité actuelle des moyens de mesure pour détecter et corroborer le déséquilibre radiatif, il faudrait qu'il détaille un peu plus car présenté comme ça on a l'impression qu'il y a non-corrélation à partir de 2005 seulement.

La courbe "d'origine" du flux TOA est la suivante:

 

 

On utilise classiquement l'anomalie d' OLR (Outgoing Longwave Radiation) et l'anomalie de flux réfléchi.(SW)

On notera d'avance que cette anomalie SW intègre l'anomalie de TSI et donc ne représente pas l'anomalie SW intégralement, mais passons.

Les valeurs sont données par rapport à 2000 où l'anomalie indiquée est de 0.5W/m2.(cette valeur d'origine mériterait d'être explicitée car elle est d'une grande importance pour retrouver la chaleur totale)

Bien que le bilan TOA absolu indique, de façon inexpliquée, un déséquilibre positif de 6.4W/m2  (non visible, bien sûr, sur ces courbes) Trenberth croît, dur comme fer, aux variations relatives interannuelles et même intermensuelles, du flux TOA net.

 

Personnellement j'en doute quelque peu.

 

Le flux OLR absolu est de 242W/m2 et est obtenu par scanner (balayage) de l'ensemble de la planète.

C'est la même chose pour le flux réfléchi 103 W/m2, alors que l'angle de "prise de vue" a également une importance.

 

En bref, je ne vois pas comment être précis à moins de 1W/m2 qui représente moins de 0.5% de l'OLR, alors que Trenberth se fait du souci pour un flux net total qui dépasse de 1W/m2 le flux moyen, ce qui nécessite des erreurs de moins de 0.5W/m2 sur chacun des flux, soit 0.2% pour l'OLR alors que la valeur zéro est de 6.4 W/m2.

 

Mais on va tout de même considérer l'optique, si on peut dire, de Trenberth.

 

Il est bon aussi de signaler une autre source de mesures OLR.

Il s'agit d'NCEP.

 

Ci-dessous les variations comparées de l'OLR CERES et l'OLR NCEP.

 

 

Les courbes correspondent à peu près bien jusqu'en 2005 mais ensuite il y a divergence nette.

 

Lorsqu'on parle OLR, on parle de radiation infrarouge qui sort.

Pour calculer le flux net l'OLR doit être comptée négativement ainsi que la SW réfléchie.

C'est simple à comprendre si on se dit que plus il y a d'IR qui sort et plus le système se refroidit et inversement.

On voit donc que pour NCEP, il y a beaucoup moins de flux qui rentre dans le système en 2008-2009 que pour CERES.

Si on ne considérait que le flux NCEP il y aurait donc beaucoup moins de problème de "chaleur manquante".

 

Je n'ai malheureusement pas trouvé d'autre source que CERES pour le SW.

 

Je présenterai donc les flux nets suivants:

 

(NCEP LW+CERES SW) appelé plus loin NCEP

(CERES LW +CERES SW) appelé plus loin CERES

 

 

flux de chaleur océanique

 

L'incertitude sur ce flux est très grande à mon sens, pour plusieurs raisons sur lesquelles je ne vais pas trop insister mais que je vais résumer en quelques lignes.

 

Les capteurs ARGO mis à flot à partir de 2003 ne semblent pas apporter d'amélioration sensible par rapport aux mesures de la période précédant 2003.

Nombreux sont les capteurs ARGO qui ne descendent pas à plus de 1000 m, les biais sont nombreux, et d'après Fasullo, 30% des capteurs qui remontent à la surface indiquent des pressions négatives.

Comment dans ce cas mesurer une chaleur océanique qui ait un sens alors que de nombreuses études indiquent un réchauffement de l'océan profond et des abysses?

Comment imaginer des flux de chauffage qui passent de -4W/m2 à +3W/m2 en 2 ans?

C'est proprement impensable.

 

J'ai calculé le flux de chauffage océanique à partir de la moyenne Palmer et Levitus, ramené à la surface terrestre et en tenant compte d'une estimation de chaleur de 700m aux abysses égale à 50% de la chaleur 0-700m (ce qui revient à multiplier par 1.05).

 

La figure ci-dessous indique le flux de chauffage de l'océan, ainsi calculé, et les flux TOA (NCEP et CERES)

 

 

 

 

On voit qu'il faut vraiment un lissage très très lourd (lequel d'ailleurs?) et/ou beaucoup d'imagination pour retrouver tout ce qui figure en bleu dans la figure A de Trenberth.(ici la courbe jaune)

On voit également que, si on considère NCEP, il n'y a rien d'anormal dans la période récente.

Si on considère CERES le principal problème n'est pas dans la période récente mais plutôt vers 2000-2001-2002 où les variations de flux de chauffage de l'océan n'ont aucun sens.

 

 

conclusion

 

 

Plusieurs remarques ont été faites concernant la précision, prétendue, des mesures TOA ainsi que celle, très mauvaise, des mesures de chaleur océanique.

 

Ce n'est pas uniquement un problème de chaleur manquante mais aussi de "chaleur en trop" à certaines autres périodes.

De mon point de vue, ce ne sont d'ailleurs pas des problèmes réels, mais virtuels, provoqués par des biais rédhibitoires dans les mesures TOA et de chaleur océanique.

 

On a un certain mal à mesurer les températures océaniques de surface (en deux dimensions donc).

Que dire alors des mesures en trois dimensions effectuées par des capteurs automatiques complexes, soumis à des pannes diverses?

 

Pour le moment, il peut sembler finalement pas si absurde de se fier aux modèles plutôt qu'à des observations aussi incohérentes.

 

Nous verrons dans un prochain article les implications des mesures de flux TOA par rapport aux forçages car, là aussi, ce n'est pas très clair.