Le climat peut changer, comme il l’a toujours fait et continuera à le faire sous l’action de variables naturelles. Les activités humaines peuvent-elles avoir une influence comme le prétend la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique ? Cette théorie est basée sur l’existence d’un hypothétique effet de serre défini comme un phénomène radiatif causé par des gaz tels la vapeur d’eau ou le CO2 qui absorbent une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre et le réémettent ensuite dans toutes les directions et notamment vers la surface terrestre dont la température serait, de ce fait, plus élevée qu’en l’absence de gaz absorbant l’infrarouge. L’effet de serre résulterait donc essentiellement de l’émission par les molécules de CO2 d’un rayonnement de fluorescence dans le domaine infrarouge [1]. Cette définition est claire et scientifiquement valable car conforme au principe de réfutabilité défini par Karl Popper. Nous l’examinerons à la lumière de théories physiques bien établies et de faits expérimentaux connus.
1. Le CO2 dans les basses couches atmosphériques
Oublions tout d’abord le climat et envisageons une boîte opaque contenant, à l’abri de tout rayonnement extérieur, une certaine quantité d’air sec à 15°C et à la pression d’une atmosphère. Dans cette boîte 78 % des molécules sont des molécules d’azote N2 et 21 % sont des molécules d’oxygène O2. Le troisième constituant par ordre d’abondance est l’argon Ar (environ 1 % des molécules). Les molécules de CO2 n’interviennent que pour environ 0,04 %. Toutes ces molécules n’ont pratiquement pas d’interaction entre elles, si ce n’est qu’étant en constante agitation elles entrent en collisions les unes avec les autres lors de chocs dont la plupart sont élastiques (avec conservation de l’énergie cinétique).
1a) Energie de translation
La théorie cinétique des gaz permet de calculer qu’à la température de 15°C les molécules de l’air sont animées de vitesses de translation de l’ordre de 500 m par seconde et qu’à la pression d’une atmosphère, chacune subit plusieurs milliards de collisions par seconde. Ces molécules présentent une large distribution de vitesses qui est fonction de la température en accord avec la loi de Maxwell-Boltzmann (fig.1). L’énergie cinétique moyenne des molécules biatomiques N2 et O2 peut être calculée et vaut Em = 5/2 k T (où k est la constante de Boltzmann et T la température en Kelvin).
Fig. 1 Loi de distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann
1b) Energie de vibration
Les molécules de l’air ne sont pas seulement animées de mouvements de translation. Si elles disposent de l’énergie suffisante elles peuvent aussi entrer en vibration avec variation rapide et périodique des longueurs ou des angles de leurs liaisons interatomiques. Les molécules biatomiques N2 et O2 sont très rigides et ne vibrent pratiquement pas à 15°C. Par contre, les molécules triatomiques de CO2, linéaires à l’état fondamental O=C=O, peuvent se déformer facilement et devenir anguleuses en vibrant. A chaque fréquence de vibration est associée une énergie et la théorie quantique nous enseigne que toutes les fréquences de vibration ne sont pas permises. Seuls certains niveaux énergétiques existent dont l’énergie peut être déterminée expérimentalement par spectroscopie d’absorption dans le domaine infrarouge ou Raman. Ainsi l’énergie associée à la vibration de déformation du CO2 peut être calculée à partir de la bande d’absorption détectée à 15 µm dans le spectre infrarouge de la molécule grâce à la relation Ev = hc /λ (où h est la constante de Planck, c la vitesse de la lumière et λ la longueur d’onde du rayonnement absorbé, dans ce cas 15 µm). Cette valeur n’est que de 30 % supérieure à Em l’énergie cinétique moyenne des molécules environnantes N2 et O2 mentionnée dans le paragraphe précédent. Or, beaucoup de ces molécules ont une vitesse supérieure à la moyenne comme l’indique la fig. 1 (la vitesse moyenne est très proche du maximum de la courbe de distribution des vitesses) et donc aussi une énergie cinétique Ec supérieure à la moyenne.
1c) Conversion d’énergie de translation en énergie de vibration et inversement
En l’absence d’une source extérieure de rayonnement l’énergie nécessaire pour exciter la vibration de CO2 ne peut provenir que de l’agitation thermique du milieu ambiant. La quantification de l’énergie n’intervient pas au niveau des mouvements de translation et les énergies cinétiques de translation Ec = mv2/2 présentent une large distribution continue semblable à celle illustrée sur la fig. 1. La fonction mathématique correspondant à ces courbes permet de calculer qu’à 15°C plus de 40 % des molécules N2 et O2 ont une énergie cinétique Ec supérieure à l’énergie Ev du plus bas niveau de vibration des molécules de CO2. Elles peuvent donc l’amener à ce niveau lors d’une collision inélastique (sans conservation de l’énergie cinétique). Dans ces conditions il y a conversion d’une fraction ∆ de l’énergie cinétique de translation des molécules N2 ou O2 en énergie de vibration d’une fraction des molécules de CO2 :
∆Ec (translation) de N2 + CO2 → ∆Ev (vibration) de CO2 + N2 (1)
Ce ne sont évidemment pas toujours les mêmes molécules de CO2 qui sont en état de vibration car cette conversion est réversible et les molécules se désactivent endéans quelques millisecondes pour retourner à l’état fondamental lors de nouveaux chocs avec les molécules environnantes qui, de ce fait, acquièrent temporairement un surcroît d’énergie cinétique de translation :
∆Ev (vibration) de CO2 + N2 → ∆Ec (translation) de N2 + CO2 (2)
Il existe donc un équilibre dynamique associé aux réactions (1) et (2) qui sont l’inverse l’une de l’autre. Cet équilibre ne dépend que de la température et de la pression (par le biais de la distribution des énergies et du nombre de chocs entre molécules). Quoique ce ne soient pas toujours les mêmes molécules de CO2 qui vibrent, la proportion de molécules en état de vibration reste constante à une température et une pression déterminées (environ 40 % à 15°C à la pression d’une atmosphère). Cet équilibre ne sera pas modifié si, en plus, certaines molécules de CO2 sont excitées par absorption d’une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre. On peut donc en conclure que la désactivation des molécules de CO2 ne se fera pas avec émission d’un rayonnement. La raison en est qu’à des pressions voisines d’une atmosphère la fluorescence ne pourrait entrer en compétition avec la désactivation par collisions que pour des états excités de très courte durée de vie (10-9 à 10-7 s) qui pourraient se désactiver par fluorescence avant qu’un nombre suffisant de collisions avec les molécules environnantes n’intervienne. Or, la durée de vie du plus bas état excité de CO2 étant 0,64 s [2] des millions de collisions interviendront avant que l’émission d’un rayonnement ne puisse avoir lieu. L’hypothèse de l’effet de serre est donc sans fondement théorique.
Note complémentaire basée sur des résultats expérimentaux
La conversion d’énergie de vibration en énergie de translation (V → T) et d’ énergie de translation en énergie de vibration (T → V) comme dans les réactions (1) et (2) est un phénomène bien connu dont l’étude s’est développée grâce aux progrès de la technologie laser permettant d’obtenir sélectivement différents états de vibration [3]. En particulier, la conversion d’énergie de vibration en énergie de translation (V → T) a été étudiée dans le cas de molécules de CO2 excitées par laser au plus bas état de vibration. Les constantes de vitesse de la réaction :
CO2* + N2 (ou O2) → CO2 + N2 (ou O2)
ont été mesurées entre 300 et 140 K [4]. Elles sont de l’ordre de 105 fois inférieures à celles prévues sur la base du nombre de collisions (plusieurs milliards par seconde) car elles résultent seulement des collisions inélastiques qui ne représentent que 0,001 % du nombre total de collisions. D’autre part, la conversion d’énergie de translation en énergie de vibration (T → V) a aussi été étudiée dans le cas du CO2. A des altitudes de l’ordre de 100 km l’énergie cinétique de translation d’atomes d’oxygène peut être transférée à des molécules de CO2 et convertie en énergie de vibration [5] :
O + CO2 → O + CO2*
Le phénomène a été mis en évidence en détectant la fluorescence (désactivation radiative) des molécules de CO2 avec émission d’un rayonnement de longueur d’onde λ = 15 µm :
CO2* → CO2 + hc / λ
A ces altitudes la pression atmosphérique est si faible que le nombre total de collisions entre molécules n’est plus que de l’ordre de 1000 par seconde. Une fraction des molécules de CO2 excitées peut alors se désactiver avec émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise avec les molécules environnantes. Ce n’est pas le cas dans les basses couches atmosphériques où l’émission d’un rayonnement de fluorescence du CO2 n’a jamais été observée. L’hypothèse de l’effet de serre invoquée par les partisans d’un réchauffement climatique d’origine anthropique n’a donc aucune justification ni théorique, ni expérimentale.
2. Le bilan énergétique de la Terre
Pour estimer la fraction du rayonnement thermique de la Terre qui pourrait être absorbée par le CO2 il faut envisager le bilan énergétique de la Terre qui est basé sur l’idée que pour maintenir une température constante la Terre doit dissiper par différents mécanismes l’énergie reçue du Soleil. Le modèle le plus souvent cité est celui proposé par la NASA (fig. 2).
Fig. 2 Bilan énergétique de la Terre selon la NASA
D’après ce bilan 30 % de l’énergie reçue par la Terre au sommet de l’atmosphère seraient réfléchis par les nuages, l’atmosphère et la surface terrestre en accord avec un albédo de 0,3. L’atmosphère et les nuages absorberaient en plus 19 % du rayonnement solaire transmis et finalement 51 % seulement seraient absorbés par les continents et les océans. Cette énergie serait dissipée ensuite par trois mécanismes distincts : évaporation de l’eau des océans (23 %), convection de l’air (7 %) et rayonnement thermique (21 %). Remarquons tout d’abord que le bilan présenté sur la fig.2 ne fait apparaître aucune « back radiation » associée à un éventuel effet de serre. Une petite fraction seulement du rayonnement détecté par satellite provient directement de la surface terrestre (fine flèche rouge à droite sur la fig. 2) car émise dans la zone de transparence atmosphérique entre 8 à 13 µm (fig.3). En intégrant l’équation de Planck pour un corps noir à 15°C dans le domaine de 8 à 13 µm on calcule que 30 % du rayonnement thermique de la Terre est émis dans cette zone de transparence atmosphérique soit env. 6 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère terrestre. Le reste du rayonnement thermique émis par la Terre est absorbé par divers constituants atmosphériques (fig. 3) principalement la vapeur d’eau mais aussi le CO2 . Quel que soit le mécanisme de dissipation de l’énergie au niveau de la surface terrestre, en altitude toute cette énergie doit être convertie en rayonnement car c’est le seul mécanisme permettant de l’évacuer hors du système terrestre (large flèche rouge sur la fig.2)
Fig. 3 Transmission du rayonnement infrarouge à travers l’atmosphère terrestre (les zones de transparence apparaissent en bleu, notamment entre 8 à 13 µm)
Les proportions mentionnées dans le bilan énergétique de la NASA ne résultent le plus souvent que d’estimations. Elles sont d’ailleurs assez surprenantes car la convection est généralement le mécanisme prépondérant pour des objets à température et pression ambiantes tandis que le rayonnement thermique ne devient important qu’à haute température. Dans cette optique Sorokhtin et collaborateurs [5] considèrent que la convection serait effectivement le mécanisme prépondérant intervenant pour 34 % tandis que le rayonnement thermique interviendrait seulement pour 4 % et l’évaporation de l’eau des océans pour 13 %. Il subsiste donc une très grande incertitude concernant l’importance relative de ces trois mécanismes.
Au niveau de l’orbite terrestre chaque mètre carré placé perpendiculairement au rayonnement solaire reçoit, en moyenne sur l’année, une puissance de 1368 W, c’est la « constante solaire ». La valeur moyenne de 342 W m-2 au sommet de l’atmosphère est basée sur l’idée que chaque mètre carré de la surface terrestre reçoit en continu le quart de 1368 W car la Terre n’intercepte le rayonnement solaire que sur une surface égale à celle d’un disque de même rayon. Cette valeur n’est pas mesurée mais calculée en admettant une distribution uniforme de l’énergie sur toute la surface terrestre sans tenir compte ni d’un hémisphère non éclairé, ni d’une variation en fonction de la latitude. De ce fait, elle est certainement surestimée. De plus, si la distribution de l’énergie était uniforme il n’y aurait ni saisons, ni courants marins ou aériens qui sont cependant des éléments déterminants du climat. Néanmoins, cette valeur approximative est généralement adoptée car une valeur correcte tenant compte de la vitesse de rotation de la Terre et de l’inclinaison de son axe de rotation donnerait lieu à des difficultés de calcul insurmontables. Ensuite, en attribuant à la Terre un albédo de 0,3 impliquant non seulement l’énergie réfléchie par la surface terrestre et par l’atmosphère mais aussi et principalement par les nuages, le rayonnement effectivement reçu par la surface terrestre serait réduit à 70 % de 342 W m-2 soit environ 240 W m-2. En haute altitude les satellites détectent effectivement un rayonnement moyen de 240 W m-2 avec une différence de l’ordre de 50 W m-2 entre pôles et équateur. Ce rayonnement moyen provient essentiellement des couches supérieures de l’atmosphère à des températures beaucoup plus basses que celle de la surface terrestre et on ne peut en déduire, sur base de la formule de Stefan-Boltzmann, que la surface terrestre devrait avoir la température de – 18° C (voir ici).
Si on considère la Terre comme un corps noir à 15°C l’équation de Planck (voir ici) permet de calculer que 95 % du spectre d’émission sera compris entre 5 et 40 µm et la loi de Wien prévoit que le rayonnement émis devrait présenter un maximum d’intensité à 10 µm. Le CO2 présente une bande d’absorption dans le domaine du rayonnement thermique de la Terre. Elle est présentée sur la fig. 4 pour une teneur en CO2 de 357 ppm (0,0357 %) en présence de 2,6 % en vapeur d’eau, conditions correspondant à la composition atmosphérique en 1993.
Fig. 4 Spectre d’absorption infrarouge du CO2
La bande d’absorption centrée à 15 µm permet l’excitation de la molécule à son plus bas niveau de vibration impliquant une déformation angulaire. Les branches P et R sont dues à l’existence de sous-niveaux de rotation pour chaque niveau de vibration (fondamental et excité). En intégrant l’équation de Planck de 14 à 16 µm, domaine d’absorption du CO2, on calcule que 9,3 % du rayonnement thermique de la Terre sont émis dans cet intervalle de longueurs d’onde. En fin de compte le CO2, quel que soit son coefficient d’absorption, ne pourrait absorber au maximum que 9,3 % du rayonnement thermique de la Terre (représentant, selon la NASA, 21 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère) soit un peu moins de 2 % de 342 W m-2 donc environ 7 W m-2 . Pour Sorokhtin et collaborateurs [5], le rayonnement thermique de la Terre représentant seulement 4 % de l’énergie totale reçue du Soleil, le CO2 n’absorberait donc au maximum qu’un peu moins de 0,4 % de 342 W m-2 soit environ 1,3 W m-2.
Les molécules de CO2 excitées à l’état de vibration par absorption d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre se désactivent endéans quelques microsecondes par collisions avec les molécules environnantes, principalement N2 et O2. Dans ces conditions, il y a conversion de l’énergie de vibration du CO2 en énergie cinétique de translation des molécules N2 ou O2 selon la réaction (2) mentionnée au paragraphe 1c. Bien que l’absorption du rayonnement thermique de la Terre entre 14 et 16 µm soit sélective par les molécules de CO2 cet excédent d’énergie se répartira sur l’ensemble des molécules environnantes suite aux multiples collisions. Au total, selon les auteurs 0,4 % ou 2 % de l’énergie reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère terrestre seront convertis en mouvements de convection au détriment de l’intensité du rayonnement thermique dont une fraction est absorbée par le CO2. La présence de CO2 dans l’atmosphère ne modifie donc pas le bilan énergétique global de la Terre mais seulement l’importance relative des différents mécanismes de dissipation de l’énergie reçue du Soleil. Cela ne peut avoir aucune influence sur la température « globale moyenne » de la surface terrestre.
3. Influence du CO2
En l’absence d’effet de serre la conversion de l’énergie de vibration du CO2 en énergie cinétique de translation des molécules de N2 et O2 pourrait-elle avoir un effet sur la température des basses couches atmosphériques ? Pour estimer l’importance d’un tel effet il faudrait connaître le volume d’air dans lequel cette énergie sera dissipée. En utilisant la relation de Beer-Lambert avec Io = intensité incidente et I = intensité transmise :
log Io/I = A C L
et en y introduisant des valeur A = 20,2 m2/mol pour le coefficient d’absorption molaire du CO2 [7] et C = 1,78 10-2 mol m-3 (pour 0,04 % de CO2 en volume) on trouve que log Io/I vaut 3 (99,9 % d’absorption) pour une épaisseur atmosphérique L = 8 m. Connaissant le nombre de molécules dans une colonne d’air de 8 m de hauteur et de 8 m3 de volume dans lequel seront dissipés 1,3 ou 7 W (selon les auteurs) on trouve que l’énergie cinétique moyenne Em des molécules N2 et O2, calculée au paragraphe 1a, n’augmenterait en une seconde que d’environ 0,0001 % . Cette valeur ne sert qu’à fixer un ordre de grandeur car il n’y a évidemment pas d’accumulation d’énergie cinétique au cours du temps puisqu’un important courant de convection existe déjà. Le gradient de température existant déjà dans les basses couches atmosphériques ne sera donc pas affecté par la présence de CO2.
Le coefficient d’absorption molaire utilisé correspond seulement à la branche Q, la plus importante du spectre d’absorption (fig.4). Pour les branches P et R qui présentent des coefficients d’absorption environ 10 fois moindres l’absorption de 99,9 % du rayonnement thermique de la Terre nécessiterait une épaisseur atmosphérique environ 10 fois plus importante et le transfert d’énergie se fera sur un nombre de molécules environ 10 fois plus grand avec un effet réduit proportionnellement. Notons encore que ces conclusions s’appliquent à la totalité du CO2 présent dans l’atmosphère (0,04 %) qu’il soit d’origine naturelle ou humaine. Or, de nombreux travaux récents montrent que la teneur en CO2 d’origine anthropique ne serait que d’environ 5 % (voir ici)
4. Conclusion
De cet exposé on peut conclure que :
1° L’effet de serre, qui résulterait de la désactivation radiative (fluorescence) de molécules ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre, ne peut exister au niveau des basses couches atmosphériques.
2° Au niveau des basses couches atmosphériques, les molécules ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre se désactivent par collisions avec les molécules environnantes principalement N2 et O2.
3° La conversion d’énergie de vibration des molécules de CO2 en énergie de translation des molécules environnantes ne modifie pas le bilan énergétique global de la Terre.
4° Le CO2 ne peut contribuer en aucune manière à un réchauffement ni de la surface terrestre ni des basses couches atmosphériques.
5° La théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique basée sur l’existence d’un effet de serre n’a aucune justification ni théorique ni expérimentale.
Références
[1] Le terme de fluorescence est rarement utilisé pour caractériser l’effet de serre et quelques mots d’explication peuvent être utiles. L’énergie interne d’une molécule ne varie pas de manière continue. On distingue des niveaux d’énergie électronique qui sont subdivisés en niveaux d’énergie de vibration, eux-mêmes subdivisés en niveaux d’énergie de rotation. Une molécule peut être excitée, le plus souvent par absorption d’un rayonnement électromagnétique de longueur d’onde appropriée, et passer d’un niveau énergétique déterminé à un niveau d’énergie supérieure. Le phénomène inverse peut également se produire soit par émission d’un rayonnement électromagnétique appelée fluorescence, soit par transfert d’énergie aux molécules environnantes lors de collisions. En solution, la fluorescence de nombreuses molécules organiques est observée lors de transition entre niveaux d’énergie électronique mais aucun exemple n’est connu dans le cas de transitions entre niveaux d’énergie de vibration. La raison en est la compétition entre les deux mécanismes de désactivation mentionnés ci-dessus. En solution (ou en phase gazeuse à des pressions supérieures à 10 Pa) la désactivation radiative par fluorescence ne sera possible que pour des états excités de très courte durée de vie (10-9 à 10-7 s) qui peuvent se désactiver avec émission d’un rayonnement avant qu’un nombre suffisant de collisions avec les molécules environnantes n’intervienne. La fluorescence d’états excités de plus longue durée de vie ne peut être observée qu’en milieu rigide ou en phase gazeuse à des pressions si faibles que le nombre de collisions entre molécules devient insignifiant.
[2] B.M.Smirnov, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 214004 (2018)
[3] G.W. Flynn, C.S. Parmenter, A.M. Wodtke, J.Phys.Chem. 100, 12817 (1996)
[4] R.M. Siddles, G.J. Wilson, C.J.S.M Simpson, Chem.Phys. 189, 779 (1994)
[5] K.J. Castle, K.M. Kleissas, J.M. Rhinehart, E.S. Hwang, J.A.Dodd, J.Geophys. Research 111, A09303 (2006)
[6] O.G. Sorokhtin, G.V. Chilingar et L.F. Khilyuk « Global Warming and Global Cooling » ed. Elsevier Science (2007)
[7] https://www.john-daly.com/artifact.htm
Cher Monsieur Geuskens.
J’avais ete tres impressionne par la premiere version de cet article. il me semble que vous avez evolue. Si vous etes fidele a votre conclusion, claire et categorique, il faut le dire, avez vous chnge de raisonnement, de motivations? Excusez moi, je suis tres loin de mes cours de thermo et de chimie d’e mes vingt ans.
Merci en tous cas pour avoir le courage d’affronter les Dragons.
Merci pour votre commentaire.
Dans ma note précédente http://www.science-climat-energie.be/2018/08/06/le-co2-et-le-climat-avec-et-sans-effet-de-serre/ j’avais tenté d’amorcer un débat en mettant en évidence tous les points pouvant être considérés comme des hypothèses communes aux partisans et adversaires du réchauffement climatique d’origine anthropique pour en arriver à l’hypothèse de l’effet de serre et montrer que, même si elle se vérifiait, le CO2 ne pourrait avoir aucune influence significative sur le climat. Aucun débat n’a été possible avec des commentateurs, s’exprimant sous couvert d’un pseudonyme, qui n’ont d’autre argument que de mettre en doute la compétence de l’auteur.
Dans la nouvelle note l’argumentation n’a pas changé mais il m’est apparu que minimiser les conséquences de l’effet de serre en supposant (preuve par l’absurde) qu’il puisse exister pouvait prêter à confusion. Dans cette nouvelle note j’ai voulu être plus explicite en montrant que l’hypothèse de l’effet de serre, invoquée comme base de la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique n’avait aucune justification ni théorique, ni expérimentale.
Pour ma compréhension, CO2 se désactive par collisions avec N2 et O2, mais comment ces 2 compères se désactivent-ils?
Je ne comprends pas non plus « pas d’accumulation d’énergie cinétique au cours du temps puisqu’un important courant de convection existe déjà » pourriez-vous m’éclairer svp.
Merci pour votre article et plus généralement votre site.
Merci pour votre commentaire.
Il faut distinguer « énergies de vibration » et « énergies de translation ». Les énergies de vibrations ne peuvent pas prendre n’importe quelle valeur. Il existe des niveaux d’énergie de vibration bien déterminés : on dit qu’ils sont
« quantifiés ». Une molécule peut être excitée en passant d’un niveau d’énergie à un niveau d’énergie supérieure et se désactiver lors du processus inverse. Par contre les énergies de translation ne sont pas quantifiées. Lors d’une variation de température, par exemple, les énergies de translation peuvent augmenter ou diminuer d’une manière continue. Il n’est pas question, dans ce cas, d’excitation ou de désactivation.
Les molécules de CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre sont excitées à leur plus bas niveau de vibration et se désactivent, endéans quelques microsecondes, par collisions avec les molécules environnantes N2 et O2. Ces dernières ne seront PAS, de ce fait, excitées à un niveau de vibration supérieur qui est bien trop élevé car elles sont très rigides. Elles acquièrent temporairement un léger surcroît d’énergie cinétique de translation (de l’ordre de 0,0001 %) mais il n’y a pas d’accumulation car, par suite des milliards de collisions par seconde, ce surcroît d’énergie de translation se répartit rapidement sur l’ensemble des molécules atmosphériques et s’ajoute au puissant courant de convection dû à la dissipation par la Terre d’une partie de l’énergie reçue du Soleil. Ce courant de convection, dont l’importance est estimée par la NASA à 12 W/m2 et par d’autres auteurs à 59 W/m2, ne sera pas appréciablement modifié par la conversion d’énergie de vibration du CO2 en énergie de translation des molécules N2 et O2.
Bonjour et merci pour vos contributions si détaillées
Les compléments que vous avez apportés à votre article sont passionants. Je me permets cette question pour essayer de bien comprendre : vous annoncez que du fait de la pression atmosphérique en basse altitude, la molécule de CO2 est desexcitee par des collisions avant d’avoir la possibilité d’émettre un rayonnement….qu’en est il a plus haute altitude, un rayonnement de type effet de serre ne peut il pas apparaître ?
Merci pour votre commentaire.
A des altitudes de l’ordre de 100 km la pression atmosphérique est si faible que le nombre de collisions entre molécules n’est plus que d’environ 1000 par seconde. Des molécules excitées (CO2 ou autres) par n’importe quel mécanisme peuvent alors se désactiver par émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise. Dans ces conditions, la fluorescence de molécules de CO2 à la longueur d’onde de 15 µm a été détectée, comme mentionné dans ma note. On ne peut cependant parler d’un effet de serre qui pourrait conduire au réchauffement de la surface terrestre car l’intensité du rayonnement émis décroît avec le carré de la distance qui est maintenant considérable.
Mais il faut poursuivre le raisonnement pour comprendre ce qu’est l’effet de serre du à l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère. Bien sur que le rayonnement IR réémis par la terre dans la bande d’absorption du CO2 est entièrement absorbé par l’atmosphère (enfin pas tout à fait, la raie d’absorption du CO2 située entre 14 et 17 µm n’est pas saturée sur ses ailes : l’absorption augmente donc faiblement avec la concentration du CO2).
Mais l’essentiel du réchauffement résulte du rayonnement thermique. L’altitude à partir de laquelle le rayonnement thermique s’échappe vers l’espace augmente avec la concentration de CO2 en raison de l’épaississement de la couche opaque au sein de laquelle toute émission dans le spectre infrarouge du CO2 est réabsorbée ou diffusée. La température diminuant avec l’altitude, l’émission est plus faible, ce qui renforce le forçage radiatif de l’atmosphère.
L’impact sur la température de surface de notre planète est faible, de l’ordre de 0.2 – 0.3 °C depuis 1970. Mais il y a des boucles de rétroaction positives qui amplifient le processus de réchauffement. Celles-ci sont très mal connues. Personnellement je mène des recherches dans ce domaine (https://www.mdpi.com/2077-1312/6/4/146). La distribution de l’augmentation de la température de surface d’origine anthropique, très variable en fonction du climat, semble démontrer l’influence du gradient thermique adiabatique (lapse rate en anglais) et des nuages d’altitude (voir climat actuel dans https://climatorealiste.com/).
Bien cordialement
Merci pour votre contribution à une réflexion critique sur le climat. Votre site https://climatorealiste.com mérite d’être consulté.
Bonsoir,
Vous écrivez « L’altitude à partir de laquelle le rayonnement thermique s’échappe vers l’espace augmente avec la concentration de CO2 en raison de l’épaississement de la couche opaque au sein de laquelle toute émission dans le spectre infrarouge du CO2 est réabsorbée ou diffusée. »
Mais l’altitude à laquelle les molécules de CO2 peuvent se désactiver par fluorescence ne dépend que de la pression de l’air et de sa température, c’est-à-dire de l’altitude où le nombre de collisions par seconde entre les molécules d’air (essentiellement N2 et O2) permet cette fluorescence, parce que ce nombre de collision par seconde a diminué.
Doubler le CO2 ne revient qu’à ajouter 4 molécules de CO2 pour 10000 molécules d’air.
Pensez-vous que ces 4 molécules de plus pour 10000 molécules d’air vont modifier le nombre de collisions par seconde entre les molécules d’air? Et donc changer l’altitude à partir de laquelle le rayonnement thermique s’échappe vers l’espace .
Merci d’avance pour votre réponse.
Comme vous ne me répondez pas, je me permets de répondre moi-même à ma question…
Au fur et à mesure que l’on monte dans l’atmosphère, le nombre de chocs entre les molécules d’air diminue, ce qui permet aux molécules de CO2 à l’état excité de se désactiver par fluorescence.
Il existe une altitude où un photon émis par une molécule de CO2 a une chance sur 2 de s’échapper de l’atmosphère et d’atteindre le cosmos. Appelons cette altitude, l’altitude d’émission.
Il est bien évident que si on double la quantité de CO2, ces photons qui arrivent à s’échapper vont trouver sur leur chemin davantage de molécules de CO2 et une partie de ces photons sera absorbée par ces molécules de CO2.
Il faudra donc, effectivement, monter plus haut en altitude pour qu’à nouveau un photon émis par une molécule de CO2 qui se désexcite par fluorescence ait à nouveau 50% de chances d’atteindre le cosmos.
Donc oui, si on augmente le CO2, l’altitude d’émission, telle qu’elle a été définie, augmente.
Mais la seule question qui vaille, c’est « quelle énergie par unité de volume supplémentaire a été retenue par l’atmosphère? ».
Sans faire de calcul, je suis sûr que c’est peanuts ! Et que ce n’est certainement pas ça qui va faire fondre toute la glace de l’Arctique…
P.S. : Monsieur Geuskens : je cherche à approfondir le sujet et en particulier je souhaiterais avoir des liens vers des cours de physique/chimie qui détaillent les calculs entre la loi de distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann et le nombre de molécules de CO2 à l’état excité dans l’atmosphère.
J’ai cherché sur internet mais je n’ai rien trouvé à ce sujet. Les cours de spectroscopie infrarouge que l’on trouve expliquent les modes de vibration des molécules de CO2, les raies d’absorption,etc. mais aucun de ceux que j’ai trouvés n’expliquent par exemple que 40% des molécules de CO2 sont à l’état excité du fait des chocs inélastiques avec les molécules de l’air, à température et pression ambiante.
De plus, je ne peux pas accéder aux liens que vous avez mis en référence car il faut fournir la preuve que l’on appartient à une Université.
J’en ai surtout besoin car lors d’échanges sur internet, ce transfert d’énergie par les chocs inélastiques est mis en doute par les climato-alarmistes, et le fait de citer votre article n’est pas suffisant.
D’avance merci.
Votre commentaire du 2 mai a été approuvé et publié sur le site : il n’y a donc aucune censure à votre égard. Il ne me semblait PAS justifier de réponse. D’autant plus que vous m’attribuiez dès le début une phrase que je n’ai PAS écrite : “L’altitude à partir de laquelle le rayonnement thermique s’échappe vers l’espace augmente avec la concentration de CO2 en raison de l’épaississement de la couche opaque au sein de laquelle toute émission dans le spectre infrarouge du CO2 est réabsorbée ou diffusée.”
J’en viens à votre dernier commentaire qui reprend certaines idées du précédent.
Il importe d’abord de dissiper un malentendu à propos du « niveau d’émission » de CO2 que vous mentionnez. Pour que des molécules (CO2 ou autres) excitées à un état de vibration puissent se désactiver par fluorescence plutôt que par collisions avec les molécules environnantes il faut atteindre des altitudes de l’ordre de 100 km car alors le nombre de collisions est réduit à environ 1000 par seconde. A SUPPOSER que des molécules de CO2 soient à l’état de vibration à cette altitude ce ne peut PAS résulter de l’absorption du rayonnement thermique de la Terre car l’absorption du CO2 centrée à 15 µm est pratiquement saturée sur 8 m d’épaisseur optique à partir de la surface terrestre (voir ma note). Pour répondre à certaines critiques prenant en compte le coefficient d’absorption plus faible des branches P et R vous pouvez multiplier cette épaisseur par 100 ou 1000 sans jamais arriver à 100 km ! Donc les satellites ne peuvent PAS détecter la fluorescence de molécules de CO2 qui auraient absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre.
Vous trouverez sur Internet de nombreuses références concernant la statistique de Maxwell-Boltzmann dont la suivante qui est très pédagogique : bouquins.isabelle.free.fr/dotclear/public/Thermo/T07Maxwell-Boltzmann.pdf
La distribution de Boltzmann permet de calculer les populations relatives des différents niveaux d’énergie d’un système donné. Elle concerne les populations des états d’énergie et non des niveaux d’énergie. La formule donnant le rapport entre les nombres de particules, respectivement Ni et Nj occupant les états d’énergie Ei et Ej est :
Ni / Nj = exp(-Ei / kT) / exp(-Ej /kT)
Dans le cas qui nous intéresse on peut prendre Ei = hc / λ et Ej = 5/2 kT.
Le lien mis en référence que vous ne pouvez pas ouvrir est sans doute :
https://www.john-daly.com/artifact.htm
On y mentionne seulement le coefficient d’absorption du CO2 repris dans ma note.
Merci pour votre réponse.
L’effet de serre ne peut donc pas exister au niveau des basses couches atmosphériques, mais qu’en est-il au niveau des hautes couches ou le CO2 peut se désactiver par rayonnement?
A des altitudes de l’ordre de 100 km la pression atmosphérique est si faible que le nombre de collisions entre molécules n’est plus que d’environ 1000 par seconde. Des molécules excitées (CO2 ou autres) par n’importe quel mécanisme peuvent alors se désactiver par émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise. Dans ces conditions, la fluorescence de molécules de CO2 à la longueur d’onde de 15 µm a été détectée, comme mentionné dans ma note. On ne peut cependant parler d’un effet de serre qui pourrait conduire au réchauffement de la surface terrestre car l’intensité du rayonnement émis décroît avec le carré de la distance qui est maintenant considérable.
Yves m’a devancé!
Vous parlez de « back radiation » doit on comprendre « CO2 directement excité par le rayonnement solaire « ? Dans le même ordre d’idée j’ai du mal à comprendre comment le CO2 peut être excité par rayonnement terrestre alors qu’il devrait déjà l’être « prioritairement » par le rayonnement solaire?
Merci encore de nous accorder de votre temps.
Le rayonnement solaire reçu par la Terre s’étend de 250 nm à 2500 nm (2,5 µm) environ et n’est que très faiblement absorbé par le CO2 à 4,26 µm dans la bande d’absorption correspondant la vibration d’allongement asymétrique. Le terme anglais de « back radiation » est utilisé, dans l’hypothèse de l’effet de serre, pour caractériser le rayonnement qui serait réémis vers la Terre par le CO2 à 15 µm après avoir absorbé une fraction du rayonnement thermique provenant de la Terre.
Bonjour,
Merci Professeur pour ces explications claires et détaillées.
Ce qui m’intrigue, c’est l’évacuation de la chaleur absorbée dans le bas de la troposphère du fait de la captation par les gaz « à effet de serre » des infrarouge émis par la Terre.
Une théorie veut qu’elle soit évacuée par radiation à partir d’une couche supérieure de l’atmosphère à une altitude appelée « niveau caractéristique d’émission », qui s’élève à mesure que l’air se charge en gaz « à effet de serre ». Pour évacuer la même quantité de chaleur, cette couche devrait donc s’échauffer pour atteindre la température de celle où se trouvait précédemment le « niveau caractéristique d’émission ». Richard Lindzen du MIT développe ce modèle à partir de la page 3 de ce document: https://courses.seas.harvard.edu/climate/eli/Courses/global-change-debates/Sources/Mid-tropospheric-warming/more/old/Lindzen-2007-Taking-Greenhouse-warming-seriously.pdf
Ses explications m’amènent aux remarques suivantes:
1° Le « niveau caractéristique d’émission » qu’il cite (6-8 km aux tropiques) est de l’ordre de 15 fois inférieur à celui auquel la pression est suffisamment faible pour permettre aux molécules de CO2 de réémettre. Je suppose que les molécules de H2O ont un temps d’excitation proche de celui des molécules de CO2 et qu’il leur est donc aussi impossible d’émettre aux altitudes notées par R. Lindzen.
2° Il me semble que l’émission de la couche où la fluorescence peut se produire doit être proportionnelle aux taux des « gaz à effet de serre » qui s’y trouvent et donc que l’accumulation de CO2 dans l’air devrait provoquer une hausse d’émission à ce niveau comme elle produit une hausse d’absorption dans les premiers mètres au-dessus de la surface.
3° Une partie de cette chaleur absorbée dans les premiers mètres de la troposphère devrait logiquement être transférée par conduction (convection, advection) à la surface (eau, sol). On retombe alors, pour cette partie de la chaleur, dans le calcul ancien d’élévation de la température de surface qui lui permettra d’émettre plus en compensation de la chaleur ainsi absorbée.
4° Une remarque d’ordre épistémologique : les simulations informatiques issues du modèle « élévation du niveau caractéristique d’émission », présentées par R. Lindzen page 4 de son document, font des prédictions très caractéristiques, qui rendent cette théorie très falsifiable.
Merci encore à vous et à toute l’équipe pour les articles de ce site.
Réponse à Bernard Bachelart.
A propos de vos points 1° et 2°
La désactivation radiative (fluorescence) de quelque molécule excitée que ce soit (CO2, H2O, CH4) ne peut se produire aux pressions régnant dans la troposphère car la désactivation par collisions y est largement prédominante. C’est pourquoi Lindzen ne parle PAS de la fluorescence de GES en faisant allusion à des « niveaux caractéristiques d’émission » situés à des altitudes de l’ordre de 8 km. Il considère que c’est l’ensemble des constituants atmosphériques qui émettent un rayonnement thermique conforme à la courbe de Planck dont l’intensité est fonction de la longueur d’onde et de la température, donc de l’altitude. En fin de compte, ce rayonnement thermique de l’atmosphère permettrait l’élimination hors du système terrestre de l’énergie reçue du Soleil. Il est difficile d’admettre que l’atmosphère à de faibles pressions puisse se comporter comme un « corps noir ». Mais comment sinon convertir en rayonnement l’énergie dissipée initialement par convection et évaporation de l’eau des océans ? C’est une question fondamentale à laquelle je n’ai pas de réponse convaincante.
A propos de votre point 3°
De la chaleur qui serait libérée (par quel mécanisme ?) dans les premiers mètres de la troposphère ne pourrait être transférée à la surface terrestre car elle ne pourrait passer d’un corps froid à un corps chaud.
A propos de votre point 4°
Lindzen croit à un effet de serre limité. Il considère (conférence à Mannheim en 2014) que suite à l’absorption par le CO2 d‘une fraction du rayonnement thermique de la Terre le niveau caractéristique d’émission de l’atmosphère passera de 350 hPa (8 km) à 300 hPa (9 km) et donc à des températures plus basses (figures p.4 de votre référence). Sa conclusion est que « the new emission level is colder than the original emission level. This reduces the outgoing infrared radiative flux, which no longer balances the net incoming solar radiation ». Comme vous le dites « ces prédictions très caractéristiques rendent cette théorie très falsifiable ». Encore faudrait-il pouvoir vérifier l’existence de niveaux caractéristiques d’émission
Bonjour
Je me décide à intervenir. 100 km : on est dans la thermosphère, et dans cette zone la température augmente avec l’altitude. Donc si j’ai suivi les explications, plus il y a de CO2, plus l’altitude de libération sera élevée, plus la température sera élevée et plus d’énergie sera dissipée vers l’espace.
Montrez moi où mon raisonnement peut pêcher !
En tant qu’auteur de l’article auquel vous vous référez j’ai répondu en février 2019 à Bernard Bachelart :
La désactivation radiative (fluorescence) de quelque molécule excitée que ce soit (CO2, H2O, CH4) ne peut se produire aux pressions régnant dans la troposphère car la désactivation par collisions y est largement prédominante …. Il est difficile d’admettre que l’atmosphère à de si faibles pressions puisse se comporter comme un « corps noir ». Mais comment convertir en rayonnement l’énergie dissipée initialement par convection et évaporation de l’eau des océans ?
A cette question fondamentale je propose une réponse dans le paragraphe 4.3 de ma dernière note http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Bonsoir,
Votre postulat de départ me parait bien exotique, à savoir que : » L’effet de serre résulterait essentiellement de l’émission par les molécules de CO2 d’un rayonnement de fluorescence dans le domaine infrarouge ». Pourriez-vous donner une référence du GIEC (ou plus sérieuse) qui définirait ainsi l’effet de serre ?
Je ne pense pas que le rayonnement infrarouge induit un phénomène de fluorescence sur la vitre d’une serre qui provoquerait le réchauffement interne de cette serre. Il s’agit d’un phénomène de réflexion des ondes (sans doute avec un système dissipatif, comme vous le préconisez), comme le ferait n’importe quel isolant thermique. C’est en tout cas ainsi que c’était enseigné à l’unif (il me semble).
Réponse à Clara.
La définition de l’effet de serre comme est un « phénomène radiatif causé par des gaz tels la vapeur d’eau ou le CO2 qui absorbent une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre et le réémettent ensuite dans toutes les directions et notamment vers la surface terrestre dont la température serait, de ce fait, plus élevée qu’en l’absence de gaz absorbant l’infrarouge » n’est pas un postulat exotique comme vous le supposez. C’est une définition très généralement admise car elle décrit clairement le phénomène envisagé et répond, de plus, au critère de réfutabilité énoncé par Popper.
Quand vous déclarez « Je ne pense pas que le rayonnement infrarouge induit un phénomène de fluorescence sur la vitre d’une serre qui provoquerait le réchauffement interne de cette serre » je suis d’accord avec vous et je n’ai jamais évoqué une telle idée. Par contre, quand vous ajoutez « Il s’agit d’un phénomène de réflexion des ondes (sans doute avec un système dissipatif, comme vous le préconisez), comme le ferait n’importe quel isolant thermique » je ne suis plus d’accord avec vous et je ne préconise rien de ce genre à propos du mode d’action des serres agricoles.
Mais le GIEC ne parle pas fluorescence infrarouge, mais de réflexion de l’onde infrarouge. C’était cela, mon allusion à la vitre d’une serre agricole.
Pourquoi ne tenez-vous pas compte de la réflexion de l’onde infrarouge ?
La désactivation radiative d’un état excité est appelée « fluorescence ». Dans les basses couches atmosphériques le CO2 se désactive par collisions avec les molécules environnantes. Il n’émet PAS de rayonnement infrarouge.
Clara,
Vous trouverez la définition de l’effet de serre par le GIEC dans la dernière mouture du rapport du groupe de travail 1, à la 1471e page http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_ALL_FINAL.pdf#page=1471 Il y est indiqué «the net amount emitted to space is normally less than would have been emitted in the absence of these absorbers because of the decline of temperature with altitude in the troposphere and the consequent weakening of emission. An increase in the concentration of greenhouse gases increases the magnitude of this effect; the difference is sometimes called the enhanced greenhouse effect. The change in a greenhouse gas concentration because of anthropogenic emissions contributes to an instantaneous radiative forcing. Surface temperature and troposphere warm in response to this forcing, gradually restoring the radiative balance at the top of the atmosphere.» Il y a donc lieu d’insérer les explications du professeur Gerkens dans le cadre de la discussion de cette théorie de « l’effet de serre étendu » et non pas dans celle de la « réflexion de l’onde infrarouge », dépassée depuis le début des années 70.
Monsieur le Professeur,
Oups, mon précédent commentaire est parti sans remerciement, veuillez le considérer comme nul et non avenu.
Bonjour,
Je découvre votre article sur facebook (qui a du bon) et évidemment il m’intéresse mais aussi il m’interpelle. Vous dites en 1c que les molécules de CO2 peuvent passer un saut quantique lors de certaines collisions inélastiques dans l’atmosphère. Je croyais jusqu’à présent que le saut quantique ne pouvait pas se faire lors d’une collision inélastique dans l’atmosphère. Dont acte.
Vous écrivez : En fin de compte le CO2, quel que soit son coefficient d’absorption, ne pourrait absorber au maximum que 9,3 % du rayonnement thermique de la Terre (représentant, selon la NASA, 21 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère) soit un peu moins de 2 % de 342 W m-2 donc environ 7 W m-2 . Pour Sorokhtin et collaborateurs [5], le rayonnement thermique de la Terre représentant seulement 4 % de l’énergie totale reçue du Soleil, le CO2 n’absorberait donc au maximum qu’un peu moins de 0,4 % de 342 W m-2 soit environ 1,3 W m-2. Voilà des calculs que je ne comprends pas… Pourriez-vous être assez aimable pour me les expliciter ?
Permettez-moi de vous poser quelques questions de candide. Quand on parle d’effet de serre, de quoi parle-t-on exactement, de la température moyenne de la terre ou celle de son atmosphère ? Parce que tout le monde semble s’inquiéter du climat alors que les calculs du GIEC semblent concerner l’équilibre radiatif de la terre.
Dans l’attente du plaisir de vous lire je vous remercie pour ce site qui a le mérite d’expliquer de manière simple des choses compliquées. On voit là tout l’art d’un excellent professeur.
Avec mes cordiales salutations.
Merci pour vos questions auxquelles j’essaye de répondre brièvement.
1° La conversion d’énergie de translation (non quantifiée) de certaines molécules en énergie de vibration (quantifiée) soit des mêmes, soit d’autres molécules (et inversement) lors de chocs inélastiques est maintenant bien documentée (quelques références dans la note).
2° Si la Terre se comporte comme un corps noir à la température de 288 K l’équation de Planck (voir http://www.science-climat-energie.be/2018/04/26/du-bon-usage-de-la-formule-de-stefan-boltzmann/) permet de calculer par intégration dans le domaine de 14 à 16 µm que le CO2 (qui présente une bande d’absorption dans ce domaine) pourra absorber 9,3 % du rayonnement thermique de la Terre. Si le coefficient d’absorption du CO2 est élevé ces 9,3 % seront absorbés sur une faible épaisseur atmosphérique (par exemple quelques mètres), s’il est faible l’épaisseur atmosphérique sera plus importante (par exemple quelques centaines de mètres) mais le CO2 ne pourra jamais absorber plus de 9,3 % du rayonnement thermique émis par la Terre considérée comme un corps noir.
3° L’énergie correspondant à ces 9,3 % du rayonnement thermique émis par la Terre dépend du bilan énergétique de la Terre à propos duquel subsiste beaucoup d’incertitude. Selon la NASA, 21 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère (qui serait 342 W m-2) est émise sous forme de rayonnement et 9,3 % de 21% = environ 2%. Selon Sorokhtin et collaborateurs, 4 % seulement de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère est émise sous forme de rayonnement et 9,3 % de 4 % = environ 0,4 %. Il s’agit de 0,4 ou 2 % de 342 W m-2.
4° La définition la plus généralement admise est « L’effet de serre est un phénomène radiatif causé par des gaz tels la vapeur d’eau ou le CO2 qui absorbent une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre et le réémettent ensuite dans toutes les directions et notamment vers la surface terrestre dont la température serait, de ce fait, plus élevée qu’en l’absence de gaz absorbant l’infrarouge.». Dans ma note je montre qu’un tel phénomène ne se produit pas dans les basses couches atmosphériques. Par conséquent la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique, basée sur l’hypothèse de l’effet de serre n’a aucun fondement scientifique.
Bonjour professeur, un de vos détracteurs « anonyme bien sur », me dit ceci :
Le phénomène radiatif connu sous le nom d’effet de serre se produit bien dans les basses couches de l’atmosphère terrestre. Voici pourquoi :
Effet de serre :
L’effet de serre est le processus par lequel certains gaz dans l’atmosphère terrestre (comme le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau, le méthane, etc.) absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre.
Ces gaz à effet de serre emprisonnent la chaleur dans l’atmosphère, réchauffant ainsi la planète.
Basses couches de l’atmosphère :
Les basses couches de l’atmosphère, y compris la troposphère (qui s’étend de la surface jusqu’à environ 10-15 km d’altitude), sont les principales régions où se produit l’effet de serre.
Dans la troposphère, les molécules de gaz à effet de serre absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le réémettent dans toutes les directions. Une partie de ce rayonnement retourne vers la surface, augmentant la température.
Mécanisme de l’effet de serre :
Lorsqu’un gaz à effet de serre absorbe le rayonnement infrarouge, les molécules passent à un état d’énergie plus élevé. Ensuite, elles réémettent cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge.
Ce processus d’absorption et de réémission se produit constamment dans les basses couches de l’atmosphère, contribuant à maintenir la température de la surface terrestre plus élevée qu’elle ne le serait sans ces gaz.
Importance des basses couches atmosphériques :
Les basses couches de l’atmosphère contiennent la majorité des gaz à effet de serre et la majeure partie de la vapeur d’eau, qui est un puissant gaz à effet de serre.
Les interactions radiatives dans ces couches sont essentielles pour le climat terrestre.
En résumé, l’effet de serre se produit principalement dans les basses couches de l’atmosphère terrestre, où les gaz à effet de serre absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge. Affirmer que ce phénomène ne se produit pas dans les basses couches de l’atmosphère est incorrect.
Les termes que vous reprenez correspondent exactement à la définition de l’effet de serre radiatif proposée par le GIEC / IPCC mais ce n’est qu’une hypothèse servant de base à la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique. Or, cette hypothèse n’a jamais reçu la moindre vérification expérimentale et est, de plus, contraire aux principes fondamentaux de la physique car dans les basses couches atmosphériques les molécules de CO2 excitées par absorption d’une fraction de rayonnement thermique de la Terre se désactivent par collisions avec les molécules environnantes N2 et O2 plutôt que par émission d’un rayonnement infrarouge comme supposé par dans le texte que vous citez.
En effet, la constante de vitesse de désactivation radiative d’une molécule de CO2 isolée, déterminée expérimentalement, vaut 2,5 s-1. D’autre part, dans les basses couches atmosphériques (P = 1000 hPa et T = 288 K) les molécules subissent de l’ordre de 7.10^9 collisions par seconde. En admettant même que 0,001 % seulement des collisions permettent la conversion d’énergie vibrationnelle des molécules de CO2 excitées en énergie de translation des molécules environnantes, la constante de vitesse de désactivation par ce mécanisme vaudra encore 7.10^4 s-1. Le rapport des deux constantes de vitesse montre que la désactivation par collisions est largement prépondérante.
On peut en déduire que l’effet de serre radiatif n’existe PAS dans les basses couches atmosphériques et que la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique est sans fondement.
Merci Professeur Geuskens de répondre si rapidement à mes questions.
Vos réponses toutefois suscitent d’autres questions …
2° point : Donc le pourcentage d’énergie radiative de la terre susceptible d’être absorber par le CO2 n’est que de 9% soit environ 35 watts. J’ai une petite métaphore de mon cru pour illustrer la chose : Quand il y a pénurie de haricots (les 35 W sont interceptés) ce n’est pas en augmentant les magasins (le CO2) qu’il y aura plus de haricots…
3° point Que vient faire le rayonnement radiatif du soleil absorbé par l’atmosphère (21 % soit 67 W) dans les échanges avec le CO2 ?
4° point C’est assez étonnant qu’on fasse le bilan radiatif de la terre et pas le bilan thermique de l’atmosphère. Pour la météorologie ce sont quand même les échanges thermiques entre la terre et l’air (vent, pluie, conduction, convection) qui déterminent la température générale estimée et qui inquiète tant nos contemporains. Cette énergie thermique finit toujours par réchauffer la terre thermiquement et comme la terre est considérée comme un corps noir… L’énergie thermique se dégrade par conduction ou convection mais elle ne se perd pas.
J’ai 68 ans, cela fait 20 ans que je suis climatosceptique et que je cherche une réponse à mon questionnement. (Cela me passionne au point que je me suis inscrit à une session de cours à l’ULB) Je dois vous féliciter parce que c’est la première fois que j’ai une réponse claire sur les échanges radiatifs entre le CO2 et l’atmosphère.
Avec mes cordiales salutations.
Merci pour votre intérêt pour ma note.
Petite correction à votre dernier commentaire: le CO2 ne peut absorber au maximum que 9 % du rayonnement thermique émis par la Terre, PAS 9% du rayonnement solaire reçu au sommet de l’atmosphère. Cela représente 1,3 W/m2 ou 7 W/m2 selon les auteurs. L’absorption par le CO2 est pratiquement saturée sur une dizaine de mètres et augmenter la concentration en CO2 réduirait encore cette épaisseur atmosphérique.
Le rayonnement absorbé ou diffusé par l’atmosphère est renvoyé vers l’espace interstellaire.
A titre d’exemple (car c’est le plus complet) le bilan énergétique de la Terre proposé par la NASA est à la fois thermique ET radiatif.
La température à la surface de la Terre est la somme de deux contributions :
1° L’apport d’énergie en provenance du Soleil est la contribution prépondérante puisque en son absence la température à la surface de la Terre serait 3 K, température du vide interstellaire.
2° La pression atmosphérique apporte également une contribution puisque en son absence la température à la surface de la Terre, bien que réchauffée par le Soleil, ne serait que 271 K (soit – 2°C). La différence de 17°C entre cette valeur théorique et la température « moyenne globale» de la Terre est due à la présence d’une atmosphère.
Cher Monsieur Geuskens,
Merci pour votre approche simple et convaincante relative à l’inexistence de l’effet de serre dans la troposphère.
Outre les arguments que vous présentez, ne pourrait-on ajouter que l’air de la troposphère est brassé de manière intense par la convection naturelle et que c’est cette dernière qui y contrôle la température de l’air au contraire des phénomènes radiatifs ?
Pourquoi parle-t-on tellement d’effet de serre et quasi jamais (voir par exemple AR5-WG1) de la convection naturelle ?
Bien cordialement,
Jean
Merci pour votre commentaire.
Je suis d’accord avec vous : la convection est certainement le mécanisme prépondérant de dissipation par la Terre de l’énergie reçue du Soleil. Je n’ai trouvé aucun argument théorique ou expérimental en faveur de l’hypothèse de l’effet de serre.
à Georges Geuskens,
Merci vous votre article que j’ai particulièrement apprécié.
J’ai compris que dans la basse troposphère, tout le rayonnement infrarouge dans les longueurs d’onde d’absorption du CO2 est absorbé, c’est-à-dire que la basse troposphère est opaque pour les infrarouges dans ces longueurs d’onde et qu’une augmentation du CO2 anthropique n’y changera rien (augmentation qu’il faut d’ailleurs relativiser, il s’agit de passer de 4 molécules de CO2 pour 10000 molécules d’air, à 5 ou 6…)
J’ai compris que dans la basse troposphère, les molécules de CO2 à l’état excité, n’ont pas le temps de perdre leur énergie par fluorescence, vu les milliards de chocs qu’elles subissent, et donc qu’elle se désactivent en transmettant de l’énergie cinétique aux autres molécules de l’air (N2, O2, Ar, CO2…).
Ma question : l’énergie est transmise de la basse troposphère à la haute troposphère par les chocs (énergie cinétique) entre les molécules de l’air.
Dans la haute troposphère, les molécules de CO2 peuvent dissiper cette énergie par fluorescence (étant donné la raréfaction des molécules d’air) et donc participer au refroidissement de la terre si ce rayonnement infrarouge part dans l’espace.
Si le taux de CO2 augmente dans cette région de la haute troposphère, peut-on conclure que la fluorescence va augmenter et qu’en conséquence la terre se refroidira davantage?
Merci d’avance pour votre réponse.
Merci pour votre commentaire.
Certains scientifiques (école russe de Sorokhtin et collaborateurs) prétendent effectivement que l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère conduira à un refroidissement de notre planète, comme vous le suggérez. Personnellement je crois que les mécanismes de dissipation ultime de l’énergie terrestre vers l’espace interstellaire sont encore mal compris.
I have a question regarding the fact that most the IR at 15micron is absorbed by current CO2, then this should mean that whatever the amount of extra CO2 the absorption may not increase thus no extra impact in warming due to increased CO2 levels. Provided there is one of course and your article is clear. But I read a lot on the climate sensitivity to CO2 (doubling of CO2 would give x° of warming) and discussion on its level. It seems there is a contradiction here.
I have also well noted the discussion on the higher troposphere radiation and that the altitude limit increase due to CO2 means less radiation out so more warming in, but this sounds rather marginal ? Same with the absorption out of the centred 15m ?
Thanks for your considerations
Philippe
For the first part of your comment you are right : 99.9 % of the thermal radiation emitted by the Earth between 14 and 16 µm is absorbed by CO2 in an atmospheric thickness of 8 m. Doubling the CO2 concentration will result in the same absorption but in a lower atmospheric thickness (about 4 m). In neither case, however, this has an impact on the temperature of the Earth or of the lower atmospheric layers.
I have nothing to say about the second part of your comment that I don’t discuss in my note. Some authors suggest that the radiation altitude in the upper atmopshere is increased due to tne presence of CO2, as you mention, but I don’t agree with that explanation.
Cet équilibre ne sera pas modifié si, en plus, certaines molécules de CO2 sont excitées par absorption d’une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre. On peut donc en conclure que la désactivation des molécules de CO2 ne se fera pas avec émission d’un rayonnement.
Est-ce que dans ce cas, il n’y a pas apport d’énergie par les réflexions venant du sol et que la température de l’ensemble pourrait augmenter??
Vous avez parfaitement compris que les molécules de CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre ne se désactivent PAS avec émission d’un rayonnement. L’hypothèse de l’effet de serre radiatif est donc sans fondement. La Terre se maintient à une température relativement constante en dissipant l’énergie reçue du Soleil par trois mécanismes : rayonnement thermique, convection de l’air et évaporation de l’eau des océans. L’importance relative de ces trois mécanismes fait encore l’objet de débat.
Bonjour Monsieur,
Sous le titre, » Conversion d’énergie de translation en énergie de vibration et inversement », vous démontrez que ces 2 phénomènes sont en équilibre dynamique et je vous suis.
Vous indiquez ensuite: »Cet équilibre ne sera pas modifié si, en plus, certaines molécules de CO2 sont excitées par absorption d’une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre. «
N’est-il pas correct de penser que cet équilibre sera déplacé sous l’effet les photons solaires absorbés par les molécules de CO2 non excitées?
Je vous suis quand vous expliquez que la désexcitation du CO2 ne se fait pas par rayonnement, mais par énergie de translation. Et certes, on peut en conclure que le résultat n’est en aucun cas une ré-émission IR.
Mais néanmoins, le CO2 absorbe des photons et restitue l’energie dans la basse atmosphère sous forme d’un supplément d’énergie de translation, c’est à dire une augmentation de température: l’équilibre dynamique est déplacé à un niveau de T un peu plus élevée, d’autant plus qu’il y a davantage de molécules de CO2 ( et de H2O).
Est-ce correct?
Merci pour votre commentaire.
J‘écris, en effet, que l’équilibre (impliquant env. 40 % de molécules CO2 en état de vibration à 15°C et à des pressions voisines de 1000 hPa) ne sera PAS modifié si, en plus, certaines molécules de CO2 sont excitées par absorption d’une fraction du rayonnement infrarouge émis par la Terre. La raison en est que cet équilibre ne dépend que de la TEMPERATURE et de la PRESSION (par le biais de la distribution des énergies et du nombre de chocs entre molécules). La proportion de molécules de CO2 en état de vibration augmentera seulement si la température et/ou la pression augmente(nt) et inversement.
Comme vous l’avez bien compris les molécules de CO2 en état de vibration se désactivent par collisions avec les molécules environnantes qui acquièrent temporairement un surcroît d’énergie cinétique de translation (de l’ordre de 0,0001 %). Il n’y a pas d’accumulation et l’équilibre dynamique ne sera pas déplacé à un niveau de température un peu plus élevé car ce léger surcroît d’énergie de translation se répartit rapidement sur l’ensemble des molécules atmosphériques et s’ajoute au puissant courant de convection (dont l’importance est estimée par la NASA à 12 W/m2 et par d’autres auteurs à 59 W/m2) qui ne sera pas appréciablement modifié.
Merci beaucoup pour votre réponse.
Je m’interroge sur l’hypothèse « temperature fixe « . Est-ce que l’energie de translation n’est pas une autre manière de nommer l’agitation moléculaire (qui vous le soulignez et je suis d’accord bien entendu est mesurée par la température)?
Autrement dit, la température d’un système n’est-elle pas une grandeur intensive endogène, qui décrit l’agitation moyenne des molécules de ce système? Si oui, lorsque vous envoyez des photons dans ce système venant de l’extérieur, qu’ils sont absorbés par des molécules puis leur énergie est transformée en énergie de translation – c’est à dire de l’agitation -, la température du système augmente. Si vous augmentez la proportion de ces molécules dans le système, pour un même nombre de photons (pour autant qu’il soit très supérieur), l’agitation moyenne augmente. Non ?
Merci pour votre remarque très justifiée.
Si l’énergie absorbée par le CO2 est transférée aux molécules contenues dans une colonne d’air d’environ 10 m de hauteur (fonction du coefficient d’absorption du CO2) il en résultera bien à ce niveau une augmentation de l’énergie cinétique des molécules (de l’ordre de 0,0001 %) et, de ce fait, une légère modification du gradient thermique. En admettant pour le gradient thermique une valeur « environnementale moyenne » de 6,5 K/km (prise en compte par l’International Civil Aviation Organization) la variation moyenne de température serait au maximum de l’ordre de 0,065 °C sur la hauteur de la colonne.
à Georges Geuskens.
À propos de votre réponse du 30 mai 2019 à 13 h 10 min, suite à mon commentaire du 29 mai 2019 à 10 h 16 min.
Je m’adresse à vous ici, puisque vous avez fermé le fil de discussion où cette réponse aurait dû trouver sa place…
Dans mon commentaire du 29/5/19, ce n’est pas à vous que je m’adressais mais à Jean-Louis Pinault. Je pensais que c’était clair puisque j’avais rappelé ses propos.
Concernant ce que je cherche sur internet.
Ce n’est pas la statistique de Maxwell-Boltzmann que je cherche mais, et je copie/colle ce que j’ai écrit le 29/5/19, […des cours de physique/chimie qui détaillent les calculs ENTRE la loi de distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann ET le nombre de molécules de CO2 à l’état excité dans l’atmosphère…] par exemple […que 40% des molécules de CO2 sont à l’état excité du fait des chocs inélastiques avec les molécules de l’air, à température et pression ambiante…]
Aurais-je mal compris ?
Quand vous écrivez […la proportion de molécules en état de vibration reste constante à une température et une pression déterminées (environ 40 % à 15°C à la pression d’une atmosphère)…] j’avais pensé que c’était dû au fait que, comme vous l’écrivez un peu plus haut, […à 15°C plus de 40 % des molécules N2 et O2 ont une énergie cinétique Ec supérieure à l’énergie Ev du plus bas niveau de vibration des molécules de CO2…]
Je cherche donc des cours qui expliqueraient ce calcul et ces « 40% de molécules de CO2 à l’état excité ».
Merci
Contrairement à ce que vous pensez je ne désire couper le fil d’aucune discussion constructive. Dans ma réponse précédente je précise comment calculer la fraction des molécules N2 et O2 qui à 288 K dans l’air ont une énergie suffisante pour amener par collision les molécules de CO2 à leur plus bas niveau de vibration. La fraction est : Ni / Nj = exp(-Ei / kT) / exp(-Ej /kT) avec, dans le cas qui nous intéresse, Ei = hc/λ (λ = 15 µm) et Ej = 5/2 kT (T = 288 K). Ce calcul n’est qu’UNE application particulière (parmi beaucoup d’autres) de la loi de distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann. Il est peu probable que vous trouverez cette application particulière dans un cours de chimie-physique mais j’espère que vous comprenez le principe du calcul.
À Georges Geuskens,
J’ai fait le calcul(*) et je trouve 0,436 soit 43,6% pour T=288°K
Est-ce bien la proportion des particules (N2,O2…) qui ont une énergie SUPÉRIEURE OU ÉGALE à l’énergie nécessaire pour amener par collision les molécules de CO2 à leur plus bas niveau de vibration.
Peut-on conclure qu’à la température de 288°K, 43,6% des molécules de CO2 sont, en conséquence, dans cet état excité?
N’y a-t-il pas à tenir compte d’autres paramètres, comme par exemple, une section efficace?
Peut-on en conclure qu’en haut de la troposphère (vers 10km d’altitude), à 218°K (-55°C), il y a encore 15% des molécules d’air qui ont une énergie suffisante pour amener les molécules de CO2 à l’état excité (15µm), et que 15% des molécules de CO2 sont dans cet état excité?
Merci pour votre patience.
======================
(*)Le détail de mon calcul
Ni/Nj=EXP(- (6,62617 x 2,9979 x 1000)/(15 x 1,38066 x 288))/EXP(-5/2) =EXP(-3,33)/EXP(-2,5)
=0.0358/0.082 =0,436 soit 43,6%
Votre calcul est parfaitement correct. Il y aurait lieu, comme vous le signalez, de tenir compte des sections efficaces mais cela ne changerait pas appréciablement les ordres de grandeur. Vous avez raison aussi de conclure qu’en haut de la troposphère (vers 10 km d’altitude), à 218°K (-55°C), il y a encore 15% des molécules d’air qui ont une énergie suffisante pour amener les molécules de CO2 à l’état excité (15µm), et que 15% des molécules de CO2 sont dans cet état excité. Mais n’oublions pas qu’à cette altitude le nombre de collisions entre molécules n’est réduit que d’un facteur 4 environ par rapport à la surface terrestre. La désactivation radiative (fluorescence) des molécules de CO2 reste donc toujours très improbable.
À Georges Geuskens,
Je n’arrive pas à comprendre pourquoi en prenant pour Ei l’énergie de vibration de la molécule de CO2 (15µm) et pour Ej l’énergie moyenne des molécules de l’air (N2,O2) soit 5kT/2, le rapport Ni/Nj est le % de molécules de l’air qui ont une énergie supérieure ou égale à l’énergie de vibration de la molécule de CO2.
J’aurais pensé que le % de molécules de l’air qui ont une énergie supérieure ou égale à l’énergie de vibration de la molécule de CO2 était le rapport entre (1) la surface située sous la courbe de distribution entre [Ei et l’infini] et (2) la surface totale située sous la courbe de distribution des énergies de Boltzmann.
Je pense que votre dernière formulation est correcte. L’examen de la fig. 1 (courbe à 300 K), tenant compte du fait que l’énergie cinétique moyenne est très proche du maximum et que l’énergie d’excitation du CO2 est 30% supérieure, laisse prévoir, à vue d’oeil, que 40 % environ des molécules de l’air aurait une énergie suffisante pour provoquer l’excitation. L’intérêt de la relation rappelée dans une réponse précédente est qu’elle permet de calculer cette fraction par rapport à l’ensemble des molécules auxquelles on attribue l’énergie cinétique moyenne 5/2 kT.
À Georges Geuskens,
Dans les « Éléments de Chimie Physique » de Peter William Atkins, à la page 470, ont trouve le calcul de la fraction des molécules qui ont une énergie supérieure à une énergie donnée (en l’occurrence l’énergie d’activation).
https://books.google.fr/books?id=Ydh2QUWXLr8C&printsec=frontcover&hl=fr#v=onepage&q&f=false
Le calcul est conduit en faisant le rapport des surfaces (surface sous la courbe de distribution entre Ea et l’infini divisée par la surface totale).
La fraction des molécules qui ont une énergie supérieure à Ea est EXP(Ea/kT).
En remplaçant Ea par hc/λ, cette fraction est égale à EXP(hc/λkT), soit 3,6% à 288°K pour λ=15 µm.
Ai-je commis une erreur ?
Si on considère un ensemble de molécules n’interagissant PAS entre elles la probabilité de trouver une de ces molécules dans un état d’énergie E est égale à EXP(-Ea/kT) comme vous l’écrivez en citant, à juste titre l’excellent livre de P.W. Atkins. La proportion de 3,6% de molécules de CO2 excitées que vous calculez à 288 K pour λ=15 µm est celle qu’on trouverait si les molécules de CO2 étaient immobilisées dans un système rigide SANS collisions intermoléculaires. On pourrait aussi de cette manière calculer approximativement (tenant compte de la température) la proportion de molécules de CO2 excitées qu’on trouverait à 100 km d’altitude à des pressions de l’ordre de 0,1 Pa. L’expression est valable seulement pour des molécules « isolées ».
dans le paragraphe 1c) . coquille typographique: « endéans » au lieu de « en ». Veuillez supprimer mon message après correction. merci.
J’ai écrit « les molécules se désactivent endéans quelques microsecondes ». La préposition « endéans » est une forme ancienne restée courante en Belgique qui signifie « dans un délai de », « dans un intervalle de temps de » (voir Petit Larousse ou « Le Français Correct, Guide pratique » de Maurice Grevisse, grammairien belge décédé, reconnu comme un des meilleurs spécialistes de la langue française).
À Georges Geuskens,
Suite à notre échange http://www.science-climat-energie.be/2019/02/14/le-rechauffement-climatique-dorigine-anthropique/#comment-2194
Dans les « Éléments de Chimie Physique » de Peter William Atkins, à la page 470, ont trouve le calcul de la fraction des molécules qui ont une énergie supérieure à une énergie donnée (en l’occurrence l’énergie d’activation).
https://books.google.fr/books?id=Ydh2QUWXLr8C&printsec=frontcover&hl=fr#v=onepage&q&f=false
Le calcul est conduit en faisant le rapport des surfaces (surface sous la courbe de distribution entre Ea et l’infini divisée par la surface totale).
La fraction des molécules qui ont une énergie supérieure à Ea est EXP(-Ea/kT).
En remplaçant Ea par hc/λ, cette fraction est égale à EXP(-hc/λkT), soit 3,6% à 288°K pour λ=15 µm.
On peut vérifier que cette formule est a priori correcte car si l’on veut connaître la fraction des molécules qui ont une énergie supérieure à zéro, on trouve bien 1, c’est-à-dire 100%.
Ma réponse à votre question précédente a dû croiser votre nouveau commentaire. La fraction de 3,6 % correspondrait à des molécules de CO2 « isolées » c’est-à-dire sans interaction avec les molécules environnantes (dans un solide rigide ou dans un gaz à très faible pression).
À Georges Geuskens,
La formule que je vous ai donnée exp(−Ea/kT) est le simple calcul qui donne la fraction des molécules qui ont une énergie supérieure ou égale à une énergie donnée Ea, dans la cadre de la loi de distribution de Maxwell-Boltzmann des gaz parfaits. Il ne s’agit pas du cas particulier de molécules immobiles.
Vous pouvez retrouver la démonstration de cette formule à la page 840, paragraphe « justification20D.1 », de la version en ligne du cours de Physique Chimie d’Atkins.
https://vk.com/doc308605205_447391989
Cette version en ligne est plus pratique à consulter (il y a toutes les pages) que la version du cours d’Atkins que je vous ai communiquée précédemment.
Néanmoins, dans la version communiquée précédemment, je trouve qu’il est plus facile de comprendre que la formule est le rapport entre (1)la population qui a une énergie supérieure ou égale à une énergie donnée Ea (en calculant par intégration la surface sous la courbe de distribution de Maxwell-Boltzmann dans l’intervalle [Ea, infini]) et (2)la population totale (en calculant par intégration la surface sous la courbe de distribution dans l’intervalle [0, infini]).
Cette formule exp(−Ea/kT) est par exemple utilisée dans cette présentation (pages 3/9 et 4/9) pour faire des calculs, à pression ambiante et à des température de 298K et 308K, pour des molécules qui interagissent.
https://www.slideshare.net/wkkok1957/ib-chemistry-collision-theory-arrhenius-equation-and-maxwell-boltzmann-distribution?from_action=save
La formule que vous donnez Ni/Nj=exp(-Ei/kT)/exp(-Ej/kT) est le simple rapport de deux populations dans deux états d’énergie. Cette formule est peut-être utile dans le cas de systèmes à deux niveaux d’énergie, ce qui n’est pas notre cas. Notre cas, c’est une distribution de Maxwell-Boltzmann classique.
* Ni est la population qui est DANS l’état Ei, et non pas la population qui occupe tous les états supérieurs ou égal à Ei.
* Pour que le rapport Ni/Nj représente la fraction des molécules que l’on cherche, encore faudrait-il que Nj soit la population totale. Or en prenant pour Nj la population qui est dans l’état d’énergie moyen 5/2KT, vous excluez toutes les molécules qui sont dans un état d’énergie différent de l’état d’énergie moyen.
On peut vérifier simplement qu’elle est la bonne formule en résolvant le problème suivant: « quelle est la fraction des molécules qui ont une énergie supérieure ou égale à zéro? »
Avec ma formule on va trouver exp(-0/KT)=1 c’est-à-dire 100%, c’est normal.
Avec votre formule on trouvera exp(-0/KT)/exp(-5/2)=12,182 soit 1218,2% ce qui n’a aucune signification.
Cordialement
Pour conclure un long échange de commentaires je précise la démarche suivie dans ma note :
1° L’argument essentiel, rarement pris en compte dans les discussions sur le climat, est qu’à température et pression ambiantes une fraction des molécules de CO2 de l’air est excitée à l’état de vibration sans absorption d’aucun rayonnement. Cette situation résulte des milliards de collisions par seconde avec les molécules environnantes N2 et O2. Les molécules de CO2 excitées se désactivent aussi par collisions SANS émission d’un rayonnement de fluorescence. L’équilibre dynamique : ∆Ec (translation) de N2 + CO2 = ∆Ev (vibration) de CO2 + N2 est réversible. Il ne dépend que de la température et de la pression et PAS de l’absorption éventuelle par le CO2 d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre.
2° Pour être précis il faudrait connaître la fraction des molécules N2 et O2 qui a l’énergie suffisante pour amener le CO2 à l’état de vibration. La formule Nv/N = exp(−Ev/kT) avec Ev = hc / λ et T = 288 K conduit à un fraction de env. 0,04. Elle a été utilisée par différents auteurs mais elle ne pourrait s’appliquer que si les molécules de CO2 n’avaient PAS d’interactions avec les molécules environnantes ce qui est contraire au point 1°.
3° La formule qu’il serait correct d’utiliser est Nv/N = exp(-Ev / kT) / ∑ exp (-Ei /kT) avec Ev = hc / λ et T = 288 K. Pour simplifier j’ai fait l’approximation d’égaler le dénominateur ∑ exp (-Ei /kT) à exp(-Em / kT) avec Em = 5/2 kT (énergie cinétique moyenne des molécules bi-atomiques N2 et O2). L’approximation semble acceptable si la fraction Nv/N est petite mais on calcule qu’elle vaut env. 0,44.
4° Pour connaître avec précision la fraction totale des molécules de l’air qui ont une énergie égale ou SUPERIEURE à l’énergie minimum pour amener les molécules de CO2 à l’état de vibration il faudrait intégrer la fonction de distribution de Maxwell-Boltzmann de cette valeur à l’infini, ce qui est très difficile et en dehors de mes compétences.
5° On peut calculer la vitesse des molécules N2 qui, à 288 K, ont l’énergie suffisante pour amener les molécules de CO2 à l’état de vibration. On trouve 755 m/s et en introduisant cette valeur dans la fonction de distribution de Maxwell-Boltzmann on trouve qu’elles représenteraient une fraction 0,32 pas très éloignée de la valeur calculée au point 3°.
6° Il est difficile d’arriver à une valeur quantitative indiscutable de la fraction des molécules N2 et O2 qui a l’énergie suffisante pour amener le CO2 à l’état de vibration à température et pression ambiantes mais on peut estimer que l’ordre de grandeur doit être de 0,4 (40 %)
Bonjour,
Que répondre si on nous objecte que, sur Vénus, c’est bien un effet de serre qui a transformé la planète en fournaise (465°C en surface) ?
Où s’arrête l’analogie avec les GES de l’atmosphère terrestre ?
Merci,
Ph.
Merci pour votre commentaire.
L’effet de serre radiatif n’existe pas plus sur Vénus que sur la Terre car cette hypothèse est en contradiction avec toutes les connaissances acquises sur la cinétique des milieux gazeux et sur la spectroscopie d’émission. Ceci est expliqué dans le paragraphe 1c de ma note.
La température très élevée à la surface de Vénus est due essentiellement à la pression énorme exercée par son atmosphère (env. 90 fois supérieure à celle de la Terre). Cette température resterait très élevée quelle que soit la composition de l’atmosphère pour autant que la pression reste la même. L’effet de la pression atmosphérique sur la température de la Terre est expliqué dans le paragraphe 2b d’une autre note publiée sur le même site mais le raisonnement reste valable pour Vénus :
http://www.science-climat-energie.be/2018/08/06/le-co2-et-le-climat-avec-et-sans-effet-de-serre/
Merci pour cette mise au point.
Cela étant, bien que je ne puisse pas rivaliser avec vous dans le domaine de la cinétique des gaz, je trouve assez audacieux de votre part nier en bloc l’effet de serre du CO2.
Pour ma part, je me contente d’argumenter que le taux de CO2 anthropique dans l’atmosphère est beaucoup trop faible pour provoquer le réchauffement actuel (bien réel, depuis le « minimum de Maunder » entre 1695 et 1705).
De plus, il y a un phénomène de saturation qui fait que tout CO2 excédentaire des années à venir ne pourra plus intensifier cet effet de serre, car les molécules de CO2 supplémentaires s’accumuleront à trop haute altitude pour bloquer un quelconque résidu de rayonnement thermique de la Terre.
Bref, je me contente d’expliquer que l’homme est responsable pour 10% tout au plus dans le réchauffement, et donc que l’hystérie ambiante actuelle n’est pas justifiée.
Cela dit, vous avez raison de préciser que la comparaison avec Vénus est caduque, en raison de la pression énorme au regard de celle de notre atmosphère terrestre.
Permettez-moi cependant de soulever la question de l’extinction Permien/Trias d’il y a 250 millions d’années.
Cette fois, la pression atmosphérique est la même qu’aujourd’hui.
Pourtant, un rejet massif de CO2 par du volcanisme (les « Trapps de Sibérie ») vont déclencher un réchauffement ainsi qu’une acidification sans précédent des océans, fatals à 96% des espèces de l’époque.
On pense également de plus en plus que l’ère secondaire (les dinosaures) auraient été anéantis par le phénomène volcanique similaire des « Trapps du Deccan » (Inde), et que la fameuse météorite n’aurait été que « le coup de grâce ».
Bref. Dans ces cas-ci l’activité volcanique semble bel et bien à l’origine d’un réchauffement, aux conséquences funestes.
Que répondre à cela ?
En vous remerciant ,
Philippe
Merci pour votre nouveau commentaire qui me permet d’apporter quelques précisions à ma précédente réponse.
Une théorie scientifique est, en général, basée sur une hypothèse de travail qui doit ensuite être confrontée à la réalité expérimentale afin de vérifier si elle est justifiée. La théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique est basée sur l’hypothèse de l’effet de serre radiatif qui n’a JAMAIS reçu le moindre support expérimental, alors qu’il eut été simple de la vérifier en utilisant les techniques usuelles de la spectroscopie d’émission. Par contre, comme je l’écrivais déjà dans ma précédente réponse, cette hypothèse est en contradiction avec toutes les connaissances acquises sur la cinétique des milieux gazeux et sur la spectroscopie d’émission. En conséquence on peut en déduire que l’effet de serre radiatif n’existe PAS et pour reprendre vos termes je suis « assez audacieux pour nier en bloc l’effet de serre du CO2 ». Si vous avez des arguments en faveur de l’effet de serre radiatif (dont les conséquences seraient modérées comme vous l’écrivez) je serais heureux d’en être informé.
L’affirmation catégorique du GIEC selon laquelle il y aurait un large consensus quant à la réalité de l’effet de serre radiatif n’a évidemment aucune valeur scientifique mais la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique dont elle est le fondement permet à beaucoup de politiciens et de journalistes de justifier les affirmations les plus extravagantes et les plus contradictoires. Vous en trouverez beaucoup d’exemples sur le site https://belgotopia.com/2019/04/02/les-epouvantables-consequences-du-rechauffement-climatique/.
Je n’ai pas d’avis autorisé sur les phénomènes géologiques auxquels vous faites allusion mais certains aspects du problème ont déjà été traités sur le site, notamment dans les articles suivants :
http://www.science-climat-energie.be/2019/04/27/evenements-hyperthermiques-du-tertiaire-precurseurs-de-la-situation-actuelle/
http://www.science-climat-energie.be/quelques-contres-verites-geologiques-et-historiques/
http://www.science-climat-energie.be/2019/01/10/laugmentation-recente-du-taux-de-co2-atmospherique-est-elle-exceptionnelle/
M. Geuskens, je suis ravi de voir qu’il a un auteur Belge qui défend la théorie de la désactivation par impulsion des molécules CO2 et, par conséquence, l’impossibilité d’un réchauffement climatique par le CO2. En plus, la théorie du rayonnement atmosphérique est incompatible avec les lois de la thermodynamique qui défend des systèmes auto-chauffants (Surface de la terre plus chaud dû au rayonnement climatique qui est dû à la température de la surface de la terre…) ainsi qu’un système ou un milieu chaud (surface de la terre) se réchauffe au détriment d’un milieu plus froid (atmosphère). Je suis germanophone et suis la discussion sur le cite de EIKE https://www.eike-klima-energie.eu/ ou des auteurs essaient de lutter contre l’imposture scientifique d’un réchauffement climatique par le CO2 émis par l’humanité. Reste a espéré que la politique va abandonner cette idéologie néfaste et revient sur une base réaliste avant de détruire notre économie sue l’autel de la religion du réchauffement climatique…
Je vous remercie pour ces excellentes explications qui confirment ma conviction que la théorie radiative de l’effet de serre est fondée sur des comportements humains très usuels.
Nous avons presque tous appris à l’école que les vitres d’une serre piégeaient les infra-rouges émis par le sol éclairé par le soleil. C’était une belle explication qui illustrait si bien les théories sur le rayonnement à l’usage des enfants.
Ceux qui ont aimé la science comme écoliers à cause de cette baliverne si convaincante enseignée par des professeurs convaincus et motivés, et qui ne l’ont pas remise en question, sont parfois devenus météorologues au terme d’études scientifiques, alors qu’ils rêvaient comme tout le monde de devenir Einstein !
La grande mode du GIEC les a propulsés climatologues, et ils ont développé des théories climatiques fondée sur ce qu’ils connaissaient, c’est à dire le caractère radiatif de l’effet de serre. Toute l’explication de l’effet de serre terrestre était fondée sur cette analogie, aux débuts du GIEC.
Quand chacun a finalement appris que Wood avait réfuté cette théorie déjà en 1909, les nouveaux climatologues ont voulu se convaincre, et convaincre le monde, que cette théorie restait vraie pour l’effet de serre au niveau de la terre toute entière.
Pour tout le monde, il est difficile de reconnaître ses erreurs, surtout dans son domaine de compétence. Nos météorologues ont donc utilisé toutes les ressources des modèles informatiques appliqués à des systèmes complexes, pour leur faire dire ce qu’ils avaient compris de la science, et qui leur rappelait une enfance heureuse et innocente, avec ses contes et ses fables, scientifiques ou charmants, comme celle de la Serre au Bois Dormant !
A la lecture des mails du climategate, à l’époque où ils ont été diffusés, il était possible de se demander quel était le niveau des préoccupations humaines et de la formation scientifique des auteurs de ces mails.
Questions que je ne me pose jamais en lisant vos écrits, tant je suis convaincu de la justesse de votre raisonnement !
Bonjour Monsieur. Envisagez vous de publier vos travaux sur ces questions ?
Merci pour votre réponse.
Merci pour votre intérêt pour cet article. Si vous avez une question précise j’y répondrai dans la mesure du possible.
Bonjour Professeur et un grand merci pour tous vos articles qui remettent beaucoup de choses en place. Je voudrais vous poser 2 questions:
Premièrement: Vos analyses et conclusions tout comme celles de F. Gervais, Ph de Larminat JM Bonnamy … découlent de lois de physique et de thermodynamique les plus solides er irréfutables. Tout est dit: le CO2 n’est responsable ni de l’effet de serre (terme inapproprié, je viens de l’apprendre), ni d’un possible réchauffement (sauf dans les bandes latérales). Dans ce cas, devant une telle évidence, pourquoi n’entendons nous jamais personne dire une bonne fois pour toutes que le CO2 n’y est pour rien et qu’il faut chercher ailleurs ????
Ma deuxième question est plus technique: On propose les activités solaires comme une possible cause de l’évolution climatique. Dans ce cas, on devrait pouvoir devrait mesurer une augmentation du flux d’énergie en provenance du soleil. Est ce le cas?
En réponse à Michel Vivier.
Merci pour votre commentaire.
Petite précision d’abord. L’absorption du rayonnement thermique de la Terre par les bandes latérales R et P du spectre du CO2 (fig.4 du texte) est pratiquement saturée (99,9 % d’absorption) sur une épaisseur atmosphérique d’une centaine de mètres et ne peut avoir plus d’influence que celle de la bande Q saturée sur une épaisseur atmosphérique d’une dizaine de mètres. L’intégration de l’équation de Planck pour le rayonnement thermique de la Terre de 14 à 16 µm montre que le CO2, quel que soit son coefficient d’absorption, ne pourrait absorber au maximum que 9,3 % de ce rayonnement soit 7 W/m2 selon certains auteurs et 1,3 W/m2 selon d’autres. Par conséquent, la conversion par collisions de l’énergie de vibrations des molécules de CO2 en énergie de translation des molécules environnantes N2 et O2 n’augmenterait leur énergie cinétique que d’environ 0,0001 % par seconde sans accumulation et donc sans influence sur la température des basses couches atmosphériques.
Pour répondre à votre première remarque il existe une multitude d’articles scientifiques niant ou minimisant l’influence du CO2 sur le climat (voir notamment http://www.science-climat-energie.be/2019/08/08/croissance-du-co2-atmospherique-deux-nouvelles-publications/#more-6013) mais ils ne sont pas connus du grand public qui manque de compétence pour les comprendre et est submergé par le catastrophisme médiatique. Concernant votre deuxième question l’évolution du climat ne dépend pas uniquement d’une variation du flux d’énergie émanant du Soleil mais aussi de son influence indirecte : voir par exemple http://www.science-climat-energie.be/les-vagues-de-chaleur-mondiales-recentes-sont-correlees-a-un-cycle-solaire-exceptionnel-24/. C’est un phénomène encore peu connu.
Bonjour Professeur,
Merci pour tous vos articles qui remettent beaucoup de choses en place. Vos analyses et conclusions, tout comme celles d’autres scientifiques de renom, dérivent de l’application de lois de physique et de thermodynamique solides et irréfutables. Dans ce cas, pourquoi n’entendons nous jamais personne au cours des nombreux débats dire une bonne fois pour tout que l’effet de serre est un concept inapproprié et que le CO2 n’a rien à voir avec un possible réchauffement (sauf dans les bandes latérales, j’ai bien compris)? Qu’il faut chercher ailleurs?
En réponse à Michel Vivier.
Merci pour votre commentaire.
Contrairement à ce que vous écrivez il y a malheureusement très peu de débat entre partisans et adversaires de la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique. La raison essentielle en est que les premiers se réfugient toujours dans des modèles informatiques alors que les seconds se basent, en général, sur les lois de la physique et sur des données expérimentales bien établies. L’affirmation catégorique du GIEC selon laquelle il y aurait un large consensus quant à la réalité de l’effet de serre radiatif n’a évidemment aucune valeur scientifique.
Cher Professeur,
Après l’avoir posée à tout le monde sans jamais recevoir de réponse convaincante, j’ai une question précise, et si vous ne pouvez pas y répondre qui le pourra jamais ?!!.
Pourquoi n’a-t-on jamais publié dans une revue peer reviewed d’expérience concluante ou non, sur l’effet radiatif du CO2 en haute atmosphère, qui est une théorie centrale dans les modélisations du GIEC ?
Vous affirmez pourtant que le CO2 excité à l’état de vibration ne peut pas se désactiver par fluorescence (avec émission d’un rayonnement). On pourrait donc en conclure, et certains l’ont fait, que si cette désactivation radiative était possible il serait facile de la mettre en évidence par les techniques habituelles en mesures de fluorescence : excitation par un faisceau de longueur d’onde appropriée et observation de l’émission perpendiculairement au faisceau d’excitation (à 90°par rapport au faisceau d’excitation). Certains supposent même que cela a peut-être été tenté sans succès et donc jamais publié ! Et on pourrait donc affirmer que la théorie du changement climatique d’origine anthropique reposerait sur une seule hypothèse jamais vérifiée, et que la thèse du GIEC ne serait qu’une manipulation à but politique, exploitée par les amateurs de subsides et de subventions.
Mais si c’est « facile » ne pourrait-on pas financer une expérience dans ce domaine et la publier sous le nom d’un respectable professeur émérite d’une grande université d’un glorieux pays ?
Il n’est sans doute pas nécessaire que cette expérience utilise des moyens aussi importants que ceux qui sont mis en œuvre par le CERN pour prouver l’existence du Boson de Higgs, par ITER pour prouver la faisabilité de la fusion nucléaire, ou même par le Projet Manhattan pour démontrer de façon percutante E=MC² !
Mais si cette preuve expérimentale est concluante, toute la communauté scientifique « consensuelle » tentera sans doute avec de gros moyens et de gros effets d’annonce de prouver expérimentalement le contraire, et sera donc forcée de sortir du bois de la soi-disant preuve par modélisation informatique. Un cercle vertueux de preuve expérimentale pourrait être ainsi enclenché.
Vous répondiez à Michel Vivier le 18 septembre 2019 à 18 h 14 min :
« Il y a malheureusement très peu de débat entre partisans et adversaires de la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique. La raison essentielle en est que les premiers se réfugient toujours dans des modèles informatiques alors que les seconds se basent, en général, sur les lois de la physique et sur des données expérimentales bien établies. L’affirmation catégorique du GIEC selon laquelle il y aurait un large consensus quant à la réalité de l’effet de serre radiatif n’a évidemment aucune valeur scientifique. »
Ne serait-il pas opportun qu’un jour, une seule preuve expérimentale s’oppose à la foule des consensus fondés sur des modèles peu prédictifs ? Auriez-vous des propositions concrètes à faire dans ce sens ? Le débat n’a-t-il pas assez porté sur des théories ou des lois, sans que quiconque ne semble se soucier modestement de retourner à ses éprouvettes radiatives pour une bonne petite preuve expérimentale ?! deselliersdemoranvillecharles@gmail.com
Merci pour vos commentaires.
Vous me posez une question déjà posée au professeur Préat qui vous avait communiqué, de ma part, une réponse dont vous reprenez les termes exacts. Je ne peux donc que vous confirmez que le CO2 excité à l’état de vibration ne peut pas se désactiver par fluorescence (avec émission d’un rayonnement). Si cette désactivation radiative était possible il serait facile de la mettre en évidence par les techniques habituelles en mesures de fluorescence : excitation par un faisceau de longueur d’onde appropriée et observation de l’émission perpendiculairement au faisceau d’excitation. Cela a peut-être été tenté sans succès et donc jamais publié ! J’ose donc réaffirmer que la théorie du changement climatique d’origine anthropique repose sur une seule hypothèse contraire aux principes de base de la physique et jamais vérifiée.
Votre allusion au Boson de Higgs est très instructive. En effet, son existence a été longtemps une hypothèse avant d’être confirmée expérimentalement. La différence avec l’hypothèse de l’effet de serre radiatif est que dans le premier cas l’hypothèse n‘était PAS en contradiction avec les principes de la physique. Au contraire, elle en était une déduction logique !
N’inversons donc pas l’exigence de preuve. Quels que soient les subsides on ne pourra jamais concevoir une expérience pour prouver qu’un phénomène n’existe pas. C’est aux inventeurs du phénomène de prouver son existence.
Les termes de ma réponse à Michel Vivier le 18 septembre restent d’application. Merci de les rappeler aux lecteurs de ce commentaire.
Cher Professeur.
Merci pour votre réponse détaillée.
Veuillez m’excuser de ne pas vous avoir cité dans ma question qui reprenait vos termes exacts, mais le Professeur Préat m’avait transmis votre réponse à titre confidentiel. C’est la raison pour laquelle je l’avais retranscrite en l’attribuant à une personne indéterminée.
Je ne comprends pas bien pourquoi on ne pourrait jamais concevoir une expérience pour prouver que le phénomène de désactivation radiative n’existe pas. Ne suffirait-il pas de tenter de mettre ce phénomène en évidence, comme vous le suggérez, par les techniques habituelles en mesures de fluorescence : excitation par un faisceau de longueur d’onde appropriée et observation de l’émission perpendiculairement au faisceau d’excitation, pour reprendre vos propres termes ? Et constater, comme vous le dites, que le CO2 excité à l’état de vibration ne peut pas se désactiver par fluorescence (avec émission d’un rayonnement).
Je suis tout à fait d’accord avec vous que chacun doit apporter la preuve des faits qu’il allègue, et que c’est donc au GIEC d’apporter la preuve de l’existence du phénomène radiatif qui sert de fondement à ses modèles.
Mais ils ont réussi, hors les lois de la physique radiative, à convaincre une bonne partie du grand public, pour qui la croyance dans les scientifiques du GIEC a été presque institutionnalisée.
Or, la focalisation sur le CO2 anthropogénique comme moyen de « lutter contre le climat » aboutit le plus souvent à des décisions probablement non fondées et nuisibles.
Je connais bien une petite entreprise de fabrication de peinture qui est soumise à des pressions commerciales importantes pour se fournir en matière premières biosourcées dans le but d’économiser des matières premières fossiles, pourtant abondantes, efficaces et produisant des résines particulièrement durables, mais sources potentielles d’émissions de CO2. Les pressions sont probablement tout aussi fortes en matière de biocarburants ou de bioplastiques.
En on en vient globalement à encourager l’exploitation des ressources agricoles du sol, au détriment de la vie sauvage, des forêts et de la biodiversité, alors qu’utiliser des ressources fossiles pourrait sans doute se faire sans aucun danger planétaire catastrophique, en attendant l’exploitation des ressources presque infinies de l’espace ou de la fusion nucléaire, dans un futur peut-être relativement proche…(On peut rêver !!)
Il me semble qu’une seule preuve scientifique expérimentale décisive, même et surtout si elle aboutit à démontrer qu’un phénomène n’existe pas, et même si ce n’est pas à nous de faire cette expérience, serait bien utile pour lutter contre l’obscurantisme climatique modélisé par le GIEC.
N’existe-t-il pas un laboratoire universitaire de physique où un étudiant serait prêt à faire cette expérience comme travail académique, et à la publier, sans risquer toute sa carrière scientifique future, même s’il est financé par qui que ce soit qui sera automatiquement considéré comme un suppôt des grands intérêts chimiques et pétroliers ?!!
Serait-il possible que nous en parlions à l’occasion ?
Merci pour votre commentaire.
Le climat peut changer comme il l’a toujours fait et continuera à le faire sous l’action de variables naturelles. L’attribution d’éventuels changements climatiques à la présence dans l’atmosphère terrestre de CO2 d’origine anthropique est une absurdité dont les conséquences économiques, politiques et sociales sont, et deviendront de plus en plus, catastrophiques. Je suis tout-à-fait d’accord avec vous sur ce point.
Par ailleurs, il faut bien comprendre qu’il n’est tout simplement PAS possible de concevoir une expérience décisive qui prouverait, par exemple, l’inexistence de fantômes dans une maison hantée ou d’un monstre caché dans le Loch Ness. Il en est de même de l’effet de serre radiatif car ses partisans pourraient toujours objecter que d’autres conditions expérimentales seraient peut-être plus concluantes. On serait ainsi conduit à une régression à l’infini. La possibilité d’une telle expérience est contraire à toute logique car l’absence de preuve ne peut jamais être considérée comme une preuve d’absence.
Question d’un profane : n’y a-t-il pas des carottes glaciaires prélevées dans l’Antarctique dont l’analyse démontre une corrélation dans le passé entre l’élévation de la température et la présence d’un excès de co2 dans l’atmosphère ? Un grand merci pour votre réponse.
Précisons d’abord que depuis le début de l’ère industrielle on n’observe aucune corrélation entre les variations de température (en hausse ou en baisse) et l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère. Voir à ce sujet une réponse à une FAQ sur notre site (https://www.science-climat-energie.be/faq-5-lien-entre-temperature-et-co2/ ). Quant aux carottes glaciaires longues de plus de 3 km prélevées à la station russe Vostok dans l’Antarctique, elles correspondent à l’accumulation de neige sur une période de plus de 400.000 ans. La température correspondant aux différents niveaux est estimée d’après le rapport des isotopes 16 et 18 de l’oxygène dans la glace et la teneur en CO2 est mesurée dans les microbulles emprisonnées lorsque la neige est progressivement compactée sous forme de glace, ce qui peut prendre quelques milliers d’années. Dans ce cas, il y a clairement une corrélation mais elle ne va PAS dans le sens invoqué par les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique car l’augmentation de la teneur en CO2 est toujours postérieure de plusieurs centaines d’années à celle de la température. La cause ne pouvant suivre l’effet il est plus probable que l’augmentation la teneur en CO2 dans l’atmosphère ait été la conséquence du réchauffement des océans. Ceci est en accord avec le fait que le retard de la teneur en CO2 est plus important lors des périodes de réchauffement que lors des périodes de refroidissement car l’inertie thermique des océans est supérieure à celle de l’atmosphère.
Un très grand merci pour cette réponse rapide et cet éclairage qui remet en cause la pensée dominante à laquelle je me ralliais et qui m’oblige à revoir ce qui me semblait une évidence.
Monsieur Charles de Selliers ,
permettez moi de répondre à votre question. Pour prouver l’existence de la thermalisation de l’énergie absorbé par un molécule CO2 il suffit d’analyser le fonctionnement d’un instrument optique de mesure du taux de CO2. Dans ces instruments un rayonnement d’un large spectre traverse une couche de gaz où à la fin du passage un capteur adapté aux fréquences d’absorption du CO2 mesure l’énergie dans les fréquences propre au CO2. A 0% CO2, l’énergie est maximale, la présence du CO2 par contre diminue l’énergie au niveau du capteur. Ces instruments ont une sensibilité d’ordre de 1 ppm CO2. Or, si le CO2 ré-émettait l’énergie absorbé, le capteur indiquerait toujours une valeur maximale même à présence d’un taux important de CO2 dans le gaz. Le fait que la mesure du taux de CO2 est fiable prouve la thermalisation de l’énergie absorbé dans le spectre du CO2 (14 – 16 µm) car c’est la base de fonctionnement de l’appareil de mesure.
Une expérience bien périlleuse qui prouve uniquement que le CO2 absorbe bien au moins une partie du rayonnement. Si le CO2 « fluore « dans tous les sens l énergie reçue par le capteur ne peut pas être maximale. Mais le capteur reçoit bien un rayonnement, nous sommes alors assez proche de « l auto goal »! Il faudrait surtout prouver que le rayonnement reçu par le capteur provient de la source et non d un rayonnement re-émis par le CO2…
Personne ne conteste que le CO2 puisse être amené à l’état de vibration par absorption d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre mais personne n’a jamais pu mettre en évidence sa désactivation par émission d’un rayonnement de fluorescence. Pour plus d’information veuillez vous référer à mes réponses plus détaillées à Mr Charles de Selliers … ou directement au Secrétariat permanent du GIEC (IPCC)
@ Parmelan
Premièrement in ne s’agit pas d’une expérience mais bien d’un principe de fonctionnement des instruments de mesure existantes ! Deuxièmement, il me semble que vous n’avez pas bien compris le principe physique car le capteur mesure l’énergie reçu dans la bande de 14 – 16 µm, donc celle du CO2. L’énergie ne peut pas « disparaitre », donc si le capteur ne mesure rien ou une valeur atténué par rapport à la source, l’énergie doit être transformer en chaleur = thermalisation – sans être réémis car dans ce cas le capteur mesurait ce rayonnement réémis et une mesure du taux du CO2 basé sur l’ atténuation de sa bande spectroscopique ne serait pas possible. Pourtant, les instruments existent….
Il faudrait peut être ajouter d autres capteurs à la perpendiculaire du rayonnement source et prouver que dans tous les cas de figure ils ne reçoivent jamais rien. Auquel cas nous aurions qd même une preuve d absence? Non?
Bon je rejoins Charles, il faudrait quand même la faire cette expérience!
Comme je l’ai déjà précisé en réponse à d’autres commentaires il n’est PAS possible de concevoir une expérience qui prouverait l’inexistence d’un phénomène comme, par exemple, l’apparition de fantômes dans une maison hantée. Il faut bien comprendre que la possibilité même d’une telle expérience serait contraire à toute logique car l’absence de preuve (si l’expérience était négative) ne pourrait jamais être considérée comme une preuve d’absence (c’est-à-dire d’inexistence du phénomène).
Oui bien sûr, mais c est rageant! bien impossible de rendre tout cela accessible au commun des mortels, il faut se résigner à souffrir en silence;)
Merci pour vos réponses et votre patience.
Oui, il est affligeant de constater que les médias s’obstinent à propager la théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique défendue par le GIEC. Il faut réagir en expliquant qu’elle ne repose que sur la fragile hypothèse de l’effet de serre qui est en contradiction avec les principes de base de la physique et n’a jamais reçu la moindre vérification expérimentale.
Cher Professeur, Gerald et Parmelan,
Je vous remercie pour vos réponses qui m’aident à mieux comprendre le problème de l’expérimentation en matière de rayonnement du CO2.
Je me pose néanmoins des questions concernant le fait qu’il ne serait pas possible de concevoir une expérience qui prouverait l’inexistence de ce phénomène radiatif.
Les fantômes ne sont pas, jusqu’à présent, un phénomène physique ou naturel. Ce sont des « fantasmes » qui par nature font appel à des croyances surnaturelles. Les conditions de leur éventuelle manifestation ne sont pas d’ordre scientifique. Ils ne sont ni constatables ni mesurables.
Un phénomène radiatif est un phénomène physique. Les conditions de son éventuelle manifestation sont scientifiquement connues. Si un rayonnement n’apparait pas, cela peut sans doute être constaté par des appareils de mesure, et s’il apparait, cela peut être mesuré.
Des phénomènes radiatifs concernant notamment le CO2 existent et ont déjà été mesurés en 1977, avant le GIEC, en très haute atmosphère. Déterminer s’ils peuvent avoir un effet sur la température terrestre est sans doute un autre problème. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JA090iA10p09763
Par ailleurs, Robert Williams Wood a démontré de façon décisive en 1909 l’inexistence de l’effet de serre comme phénomène radiatif dans une serre de type horticole, avec un matériel très simple.
Qu’à cela ne tienne, quand la majorité des climatologues se sont finalement rendu compte de cela (c’est récent !), ils ont affirmé que ce phénomène radiatif qui ne se produisait pas au niveau des vitres d’une serre se produisait en haute atmosphère, le CO2 se comportant, selon eux, comme la vitre d’une serre ne se comportait pas.
Il doit donc être possible, comme le suggère Parmelan, de constater que, dans les conditions physiques d’apparition de ce phénomène radiatif tel qu’il est théorisé par le GIEC, et expérimenté dans une enceinte dépressurisée munie de capteurs, ce phénomène n’apparait pas ou n’est pas mesurables parce qu’inexistant ou, éventuellement trop réduit pour les instruments de mesure, et donc sans doute alors trop réduit pour avoir une influence sur le climat, ou encore, que ce phénomène serait rapidement absorbé.
L’absence, l’insuffisance, ou l’absorption par l’atmosphère, d’un rayonnement, pourrait donc dans ce cas servir de preuve expérimentale qu’un des éléments centraux des modèles du GIEC n’est pas fondé.
Cette simple affirmation soutenue par une démonstration expérimentale pourrait forcer ses détracteurs à refaire l’expérience et à confirmer, nuancer ou infirmer les résultats, et ouvrir ainsi peut-être une nouvelle brèche dans la fiabilité des modèles et théories du GIEC.
Je regrette de ne pouvoir vous faire comprendre qu’il est impossible de concevoir une expérience qui prouverait de manière incontestable l’inexistence d’un phénomène physique dans des conditions déterminées. La possibilité même d’une telle expérience serait contraire à toute logique car l’absence de preuve (si l’expérience était négative) ne pourrait jamais être considérée comme une preuve d’absence (c’est-à-dire d’inexistence du phénomène).
Il faut bien comprendre que, dans le cas de la désactivation radiative du CO2, l’inexistence du phénomène concerne les basses couches atmosphériques où la désactivation par collisions est déterminante. Je précise dans ma note que la fluorescence du CO2 peut être observée à des altitudes de l’ordre de 100 km où la pression est inférieure à 0,1 Pa et le nombre de collisions réduit à environ 1000 par seconde.
Cher Professeur,
Je souhaiterais apporter des nuances à votre affirmation selon laquelle il serait « impossible de concevoir une expérience qui prouverait de manière incontestable l’inexistence d’un phénomène physique dans des conditions déterminées. La possibilité même d’une telle expérience serait contraire à toute logique car l’absence de preuve (si l’expérience était négative) ne pourrait jamais être considérée comme une preuve d’absence (c’est-à-dire d’inexistence du phénomène). »
Il n’est jamais question en science de prouver de façon « incontestable ». Une des caractéristiques de la science, qui la différentie des croyances, est qu’une vérité scientifique est toujours réfutable.
Par ailleurs, selon Wikipedia, «Une preuve négative est une expression qui affirme l’exclusion ou l’inexistence de quelque chose. Affirmer qu’il est impossible de prouver un négatif est un pseudologique, car de nombreuses preuves corroborent les affirmations négatives en mathématiques, en sciences et en économie, y compris le théorème de l’impossibilité d’Arrow. Il peut y avoir plusieurs revendications dans un débat. Néanmoins, quiconque fait une réclamation porte la charge de la preuve quels que soient le contenu positif ou négatif de la réclamation. »
Ce serait évidemment au GIEC d’apporter d’abord la preuve de ce qu’ils affirment. Mais comme ils ne le font pas et obtiennent quand même un fort degré de consensus pour leurs affirmations non fondées, ceux qui réclameraient contre cette affirmation peuvent certainement tenter de le faire. Il me semble qu’il n’y a rien de contraire à la logique dans cela.
Enfin, Wood a brillamment démontré expérimentalement l’inexistence de l’effet radiatif dans une serre horticole. Il s’agit là clairement de la preuve « presque incontestable » de l’inexistence d’un phénomène physique.
Merci pour vos commentaires successifs et répétitifs. Je n’ai rien à ajouter.
@ Gerald Pesch
Dans un caisson sous vide, dont éventuellement un hublot est transparent aux rayonnements, caisson contenant des capteurs thermiques et radiatifs, et des émetteurs ad hoc orientables, on crée les conditions de pression, de température et de présence de gaz, dont le CO2, équivalentes à celles qui existent à 100 km d’altitude, et qui permettent d’observer la fluorescence du CO2.
On mesure les éventuelles variations de température et de rayonnements émis dans le caisson en faisant varier les rayonnements subis.
On reproduit cette expérience en augmentant la pression dans le caisson et on mesure les résultats. A un certain niveau de pression et de densité des gaz correspondant à des altitudes plus basses, la fluorescence devrait cesser et la désactivation par collision commencer.
Les éventuels rayonnements émis par le CO2 à travers le hublot peuvent être mesurés à différentes distances du caisson et à différentes altitudes, pour mesurer l’absorption de ce rayonnement dans les basses couches atmosphériques.
On peut refaire également tout ce cycle d’expériences en faisant varier le taux de CO2 dans le caisson.
Et cela avec les instruments dont vous dites qu’ils existent.
On publie le tout dans une revue scientifique peer reviewed.
Je vous serais très reconnaissant de me commenter ce protocole qui est sans doute en tout ou en partie irréaliste.
Bonjour,
Cela me parait bien comme expérience.
Il faudrait calculer le niveau d’émission théorique pour une cuve d’un épaisseur de 1 cm, qui est la taille conventionnelle. Je pense qu’une cuve en quartz pourra travailler sous vide. Le matériel est disponible ici (https://www.fishersci.fr/shop/products/quartz-suprasil-fluorescence-cells/p-8009477)
Cette valeur sera à mettre en regard des capacité du détecteur utilisé.
La source infrarouge, peut être placée à 90 degré.
Pour arriver à la preuve de concept, on pourra majorer la concentration en CO2, et/ou en excitation par émission d’ infrarouge.
Le but étant de démontrer que la fluorescence sera annulée par une pression proche de celle du sol.
Mais peut être cela aura déjà été tenté…
Cordialement
Cédric Cabrol
Vous revenez à un échange de commentaires sur ce site suite à la publication en février 2019 de l’article auquel vous vous référez. Je conclurai dans les mêmes termes que précédemment :
Il est scientifiquement impossible de démontrer l’inexistence d’un phénomène qui n’a jamais été observé, l’effet de serre radiatif en l’occurrence.
Cher Professeur,
Merci pour vos explications concernant le CO2.
Ma question concerne en fait la vapeur d’eau.
Serait-il possible d’expliquer ce qui se passe avec les molécules d’eau, en comparaison avec le CO2?
Quels sont les differents niveaux énergétiques de vibrations de la vapeur d’eau ainsi que la duree de vie à l’état excité de l’eau ?
Une question simple, mais comme souvent, la réponse ne l’est pas forcément.
La réponse à votre question se trouve en partie dans ma dernière note publiée sur le site :
http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Le spectre infrarouge de la vapeur d’eau y est reproduit sur la fig.6. Il présente une importante bande de vibration à 6,3 µm (durée de vie radiative 0,06 s) et un large domaine de rotation s’étendant même au-delà de 100 µm. L’absorption par la vapeur d’eau du rayonnement thermique de la Terre dans ces domaines de longueur d’onde est saturée sur une épaisseur atmosphérique d’une vingtaine de mètres. Dans ces conditions, la fréquence des collisions entre molécules étant de l’ordre de 8. 10^9/s les molécules H2O excitées se désactiveront par collisions (comme les molécules de CO2) plutôt que par émission d’un rayonnement (envisagé dans un hypothétique « effet de serre »). La fréquence des collisions étant encore de l’ordre de 10^9/s au niveau de la tropopause (11 km en moyenne) aucune molécule isolée (H2O, CO2, CH4 ou autre) ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre ou du Soleil ne pourra émettre un rayonnement de fluorescence vibrationnelle ou rotationnelle dans la troposphère. Le comportement de la vapeur d’eau est cependant globalement différent de celui du CO2 car elle peut subir des changements d’état dans la troposphère. L’influence de ces changements d’état sur le climat est discutée dans le paragraphe 4 de la note mentionnée ci-dessus.
Merci Professeur,
Est-ce que lors d’une nuit sans lune, l’atmosphère terrestre renvoie t’elle vers la terre, une part du rayonnement (infrarouge) émis par son sol ?
Non, pas plus avec que sans lune.
Bonjour,
Avez-vous d’autres bons articles scientifiques à nous conseiller de lire et qui tentent, comme celui-ci, de réfuter l’hypothèse d’un effet de serre dans les basses couches de l’atmosphère ? Et, a contrario, avez-vous de (bons, si possible) articles scientifiques à nous conseiller et qui tentent de réfuter votre propre article ?
Merci.
Vous pouvez lire mon dernier article http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/. Pour le reste il vous suffit de consulter Internet mais on peut s’y perdre !
Merci pour la recommendation de lecture de cet article.
En revanche, j’ai bien sûr déjà consulté Internet pour tenter de trouver un article scientifique qui contredit les vôtres. En tapant « Geuskens » et « climat » dans la barre de recherche, je n’ai absolument rien trouvé. C’est pourquoi je vous le demande, car vous êtes le mieux placé pour savoir si quelqu’un a tenté de réfuter vos articles.
À défaut de pouvoir/vouloir répondre aux questions de mon précédent message, pouvez-vous me dire en tout honnêteté quels sont les points les plus fragiles scientifiquement de votre article et pour quelles raisons ? Car quand je le lis, j’ai l’impression d’avoir affaire à texte irréfutable…
Merci encore.
Un article scientifique n’est pas une plaidoirie d’avocat qui aurait pour but de réfuter les arguments de l’adversaire. Si vous avez les bases scientifiques pour comprendre les articles auxquels vous vous référez et si mes explications vous semblent « irréfutables » (pour reprendre votre expression) soit vous doutez de vos compétences, soit vous doutez des miennes. Je ne peux vous aider à résoudre ce dilemme.
Bonjour M. Geuskens,
Je vous remercie de vos explications claires et convaincantes auxquelles j’adhère pleinement. Elles m’ont en effet permis d’un peu mieux comprendre le fonctionnement de notre atmosphère et me permet ainsi d’apporter des arguments à ceux qui s’accrochent à l’effet de serre et ses fameuses « back radiations »!
Je tiens toutefois à vous poser une question un peu taquine:
le CO2 n’augmenterait-il pas in fine la température de la Terre?
Je vais tenter de vous expliquer mon raisonnement:
a) Le CO2 favorise la croissance des végétaux et contribue par conséquent au verdissement de la planète (c’est un fait admis je crois)
b) La surface de la planète devient plus sombre et par conséquent l’albédo de notre Terre diminue.
c) Si l’albédo diminue il y aura plus d’énergie retenue par la surface terrestre et donc sa température va augmenter
d) In fine, le CO2 réchauffe la planète!
En admettant mon raisonnement correct, je n’ai malheureusement aucune idée de l’ordre de grandeur de ce réchauffement car je ne sais pas quelle est la variation de l’albédo due au verdissement de la Terre.
Mon hypothèse que je considère comme un peu loufoque m’amuse beaucoup car si elle s’avérait exacte, on pourrait avoir des slogans surréalistes comme:
Halte au CO2, supprimons la végétation!
Coupons les arbres ils réchauffent la Terre!
Attention, le vert ça réchauffe!
Sauvez nos déserts, stop au CO2!
ou que sais-je encore!
Ma question est donc: auriez-vous une idée de la variation de l’albédo de la Terre due à son verdissement?
Merci et cordialement
Merci pour votre commentaire humoristique.
Dans une note précédente http://www.science-climat-energie.be/2019/02/14/le-rechauffement-climatique-dorigine-anthropique/ nous avons montré que le CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre ne contribue, en se désactivant par collisions avec les molécules environnantes, qu’à une augmentation insignifiante de leur énergie cinétique accentuant ainsi les mouvements de convection de l’air sans conduire à une augmentation de température des basses couches atmosphériques.
D’autre part, des observations par satellites ont montré que la superficie des espaces boisés avait augmenté de 5 % depuis le début du 21ème siècle et, dans une autre note publiée sur notre site http://www.science-climat-energie.be/le-verdissement-de-la-planete/ , il est précisé que l’augmentation progressive du CO2 atmosphérique explique 70% de ce verdissement.
Le CO2 pourrait-il avoir, de ce fait, une influence indirecte sur la température des basses couches atmosphériques en modifiant l’albédo moyen de la Terre estimé à 0,3 (30 % de rayonnement solaire réfléchi) ? Remarquons d’abord que les forêts ne représentent que 10 % environ des surfaces émergées qui elles-mêmes ne représentent qu’environ 30 % de la surface terrestre. Les forêts n’en couvrent donc que 3 % environ. Leur albédo légèrement variable selon la nature des arbres est de l’ordre de 0,15-0,20 mais très inférieur à celui des nuages, très variable aussi, mais de l’ordre de 0,5 -0,8. Comme les nuages couvrent en continu environ 60 % de la surface terrestre on peut considérer que l’augmentation de l’ordre de 5 % d’une surface de 3 % de la Terre n’aura pas d’effet appréciable sur l’albédo de la Terre.
Localement l’accroissement de la surface boisée peut cependant jouer un rôle important en faisant varier la température du sol ainsi que la quantité de nuages.
Bonjour,
Un raisonnement peut-être simple voire simpliste s’appuyant sur un des résultats que vous donnez m’amène à dire la chose suivante: si, comme vous le mentionnez et calculez, le CO2 présent dans l’atmosphère suffit déjà à absorber les 9.3% d’énergie radiative émise par la terre dans sa raie d’absorption au voisinage de 15 micromètres sur une épaisseur de 8m, alors, le fait d’en injecter plus, en d’autres termes d’augmenter le taux de CO2 dans l’atmosphère, ne modifiera pas le fait que l’atmosphère réabsorbe ces 9.3% d’énergie radiative émise par la terre dans sa raie d’absorption au voisinage de 15 micromètres, mais diminuera simplement l’épaisseur sur laquelle ce sera le cas! Et comme cette dernière n’est déjà pas bien grande (8m) au regard de l’épaisseur de la seule tropospère (environ 10 km, soit 1000 fois plus) et de l’ampleur des mouvements de convection qui redistribuent rapidement cette énergie, on peut en conclure qu’augmenter la quantité de CO2 dans l’atmosphère n’aura strictement aucun impact sur la température de celle-ci, ni sur la température de la surface terrestre.
J’ignore s’il en est de même pour l’absorption des longueurs d’onde caractéristiques des autres GES tels que le méthane, présentés par moults scientifiques et par les médias comme « encore plus puissants que le CO2 », mais si c’est bien le cas, la cause de l’augmentation actuelle de la température terrestre est à rechercher ailleurs, n’en déplaise aux tenants de l’effet de serre anthropique!
Que pensez-vous de ce raisonnement, ai-je commis une erreur ou bien est-il valide?
Merci d’avance.
Jean-Nicolas AUDOUY
Votre raisonnement est parfaitement correct. Le CO2, quelle que soit sa concentration, ne pourra jamais absorber, entre14 et 16 µm, plus de 10 % du rayonnement thermique de la Terre qui ne représente que 20 % de l’énergie reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère. Si la concentration en CO2 augmente l’absorption se fera sur une épaisseur atmosphérique de plus en plus faible au voisinage de la surface terrestre. Comme vous l’écrivez « on peut en conclure qu’augmenter la quantité de CO2 dans l’atmosphère n’aura strictement aucun impact sur la température de celle-ci, ni sur la température de la surface terrestre ».
Comme le CO2 les autres GES (et principalement la vapeur d’eau) ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre se désactivent par collisions avec les molécules environnantes sans émission de fluorescence (et donc sans effet de serre radiatif). Quant au méthane, présenté par les médias comme « encore plus puissant que le CO2 » car son pouvoir d’absorption spécifique est plus grand, sa concentration étant 240 fois plus faible que celle du CO2 son effet sera encore moindre.
Bonjour,
je suis tombé sur cette superbe page car moi aussi me pose des questions sur l’origine du réchauffement climatique.
Chimiste de formation, j’étais assez septique sur l’idée sur film infrarouge face à la convection.
Mais, je pense que l’on ne pourra pas nier qu’il existe tout de même un corrélation plus ou moins parfaite entre le taux de CO2 et la température. (cf https://cedric.ringenbach.com/cedric-ringenbach/)
La question à se poser, ou la suite de ce raisonnent, si vous en convenez:
– puisque le CO2 n’est pas responsable de l’échauffement là où il se trouve
– alors qu’il existerait une corrélation positive
Le CO2, n’était il pas responsable d’un mécanisme de refroidissement de là où il vient?
Si c’était le cas réduire la teneur en CO2 de l’atmosphère, ou l’enterrer à 10000 mètres de changera rien à nos soucis, et surtout à ceux de mes filles.
Cordialement
Cédric Cabrol
Merci pour votre commentaire.
Au cours des temps géologiques les conditions climatiques sur Terre ont considérablement varié sans qu’aucun lien avec la teneur en CO2 dans l’atmosphère n’ait pu être mis en évidence (voir à ce sujet http://www.science-climat-energie.be/climat-et-geologie/le-changement-climatique-la-regle-en-geologie/). Plus près de nous, depuis le début de l’ère industrielle, aucune corrélation n’a été observée entre les variations de température (en hausse ou en baisse) et l’augmentation constante de la teneur en CO2 dans l‘atmosphère. Voir à ce sujet la réponse à une FAQ sur le site http://www.science-climat-energie.be/faq-5-lien-entre-temperature-et-co2/. Plus de détails aussi dans mon dernier article http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Dans l’exemple souvent cité des carottes glaciaires prélevées à la station russe Vostok dans l’Antarctique il y a bien une corrélation mais elle ne va PAS dans le sens invoqué par les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique car l’augmentation de la teneur en CO2 est toujours postérieure de plusieurs centaines d’années à l’augmentation de la température. Comme la cause ne peut suivre l’effet il est probable que l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère ait été la conséquence du réchauffement des océans.
Comme vous l’avez compris, capter le CO2 par quelque mécanisme que ce soit, au prix de dépenses gigantesques, n’aura aucun effet sur le climat.
Merci pour vos précisions, et les liens venant étayer vos propos.
Pour l’heure, nous ne pourrons pas nier une certain parallèle, ou analogie, entre la hausse de température et l’augmentation de CO2.
Il est possible que les mécanismes du réchauffement soit anthropiques, même si par le passé d’autres mécanismes auront gouvernés.
Pour ma part, chimiste de formation, j’ai souvent put observer que lorsque mon réacteur contient de l’eau il est plus difficile de le réchauffer, celle ci jouant le rôle de fluide caloporteur.
Agronome de cœur, j’ai pu constater, au cours d’une expérience simple qu’un sol noir pourvus de matière organique, chauffera moins vite que le sable des plus blanc lorsqu’il est soumis au rayonnement d’une lampe à incandescence. Car l’humus permettra de stocker plus d’eau.
Cette eau aura peut être un effet direct mineur sur le climat, mais en permettant de réaliser une réaction de photosynthèse endothermique, elle contribue à éliminer des calorie.
Son effet le plus important pourra résider dans la possibilité de créer un nuage de basse altitude, propre à réduire la température de 6°C.
Mais que vient faire le CO2 là dedans?
Nos sols en perdus 200Gt, et il arrive un moment ou les viennent à perdre, non pas leurs capacité de stockage, mais leur capacité à infiltrer l’eau.
L’eau refusée par le sol retournera à l’océan, générant éventuellement, comme il est de plus en plus fréquent, une belle inondation et en corrolaire une sécheresse.
Effet pervers, les partie les plus éloignées des océans, seront tributaires de la qualités des composantes du cycle de l’eau amont.
Ainsi, je pense le « CO2 issu des sols » pourrait avoir un impact sur le climat.
Evidement, le cycle de 62 ans viendra complexifier la lecture du phénomène exponentiel généré par la perte de matière organique, celle ci étant finie.
Par ailleurs, le fait que le pic de CO2 suive un pic de température est tout a fait concordant avec les principes de la vie des sols et de la photolyse de la matière organique.
Vous trouverez la relation infiltration rate =f(Organic Matter) sur ctte âge https://www.researchgate.net/figure/Relation-between-aggregate-stability-percentage-a-final-infiltration-rate-b_fig4_233729673
« Comme vous l’avez compris, capter le CO2 par quelque mécanisme que ce soit, au prix de dépenses gigantesques, n’aura aucun effet sur le climat. »
Sauf s’il s’avérait que ce soit le CO2 issu des sols qui cause cette dérive, auquel cas nous aurions tout intérêt à le lui remettre ( et pour sûr beaucoup de solutions imaginées ne feront que brasser du vent, voire amplifieront la dérive)
Mais quel était notre climat lorsque le monde minéral gouvernait? (Ou gouverne?)
Voyez l’impact qu’aurons eu les cultivateurs américain en abandonnant l’idée de laisser leur sols nus une année sur deux. (cf carte summer heat https://medialibrary.climatecentral.org/resources/2021-summer-package)
Cordialement
Cédric Cabrol
Bonsoir Professeur,
Je comprend bien qu' »Il est scientifiquement impossible de démontrer l’inexistence d’un phénomène qui n’a jamais été observé, l’effet de serre radiatif en l’occurrence. »
Comprenez bien que je ne cherche en aucun cas de remettre en cause vos démonstrations.
Mais j’ajouterais juste, avec le plus grand respect, que démontrer l’inexistence d’un phénomène qui n’a jamais été observé, est tout de même l’objet de votre exposé.
Admettez, qu’une expérience venant illustrer la théorie, pourra éclairer le profane.
J’imagine bien qu’il faudrait un sacré calorimètre pour cela, dans le cas d’une approche directe!
Mais, ce que je trouve intéressant dans cette approche, est d’arriver à démonter que l’émission UV ne sera possible qu’à faible pression.
Bien sur il conviendrait de disposer d’un photodétecteur assez sensible.
Mais, je pense qu’il est plus facile d’amplifier le signal d’un photon que de lutter contre la déperdition thermique d’une enceinte, voilà pourquoi cette approche me séduit.
Alors, s’il était possible de créer l’émission UV avec une excitation infrarouge (même exagérée pour conter la déperdition thermique aux parois de la cuve), le fait d’augmenter la pression dans la cuve et de potentiellement faire disparaitre l’émission UV renforcerait et illustrerait vos propos. (Reste à savoir si l’excitation doit suivre de façon proportionnelle la pression pour compenser les pertes thermiques, qui elles doivent être proportionnelle à la quantité de gaz, je suppose).
En effet, il est assez contre intuitif de favoriser un phénomène en diminuant la concentration, et l’on aboutirait à une sorte de paradoxe, de nature à éclairer les phénomènes mis en jeux .
Une conclusion basée sur un paradoxe me paraissant plus robuste.
Mon expérience m’a juste appris qu’il est impossible de préjuger du résultat d’une expérimentation, ni du degré de robustesse d’interprétation qu’une série d’essais peut offrir. De ces constats, j’en déduit qu’il est donc juste important d’expérimenter.
A moins que vous ne connaissiez des expériences menées en ce sens, n’ayant put rien démontrer.
Mais là encore, je dis souvent à mes collègues « interdisez vous à quelqu’un de chercher vos clés de voitures là ou vous ne les avez pas trouvées? »
Bien cordialement
Cédric Cabrol
Bonjour Professeur,
En appliquant votre raisonnement sur le CO2 à l’ozone, retombe t’on sur une saturation de l’absorbance avec la concentration en gaz présente pour la période près industrielle?
Ou bien l’évolution de la concentration de ce gaz peut elle impliquer une évolution d’un effet de serre par absorption dans l’infrarouge à sa longueur d’onde spécifique?
Ce gaz , aurait un pouvoir effet de serre 1200 fois supérieur au CO2. Pensez vous qu’une telle différence soit possible?
Ca localisation le placerait dans une zone de basse pression/densité générant des probabilités de chocs moins importantes, et donc si j’en suis votre raisonnent la possibilité d’émission UV.
Merci pour votre analyse.
Bien cordialement
Cédric Cabrol
La fig. 10 de ma note http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ montre que l’ozone O3 peut absorber à 9,6 µm une fraction du rayonnement thermique de la Terre mais que cette absorption est très inférieure à celle du CO2 entre 14 et 16 µm. Ceci se justifie par le fait que la concentration en O3 dans les basses couches atmosphériques est 10.000 fois inférieure à celle du CO2 (environ 0,04 ppm contre 400 ppm). Même si, à concentrations égales et chacun dans son domaine d’absorption spécifique, O3 absorbait 1200 fois plus efficacement le rayonnement infrarouge que CO2 l’effet de serre radiatif que certains voudraient lui attribuer serait insignifiant. L’effet de serre radiatif n’existe évidemment pas plus pour O3 que pour CO2 pour les mêmes raisons (explicitées dans l’article auquel vous vous référez et dans la référence ci-dessus).
J’ai parlé de votre article à un Professeur universitaire de climatologie. Quand je lui ai lu votre conclusion « La théorie du réchauffement climatique d’origine anthropique basée sur l’existence d’un effet de serre n’a aucune justification ni théorique ni expérimentale », il m’a répondu « Ça, c’est ce que j’appelle des climatosceptiques. Il est peut-être payé par des industries pétrolières, ces gens sont comme ceux qui nient l’existence du coronavirus ou les effets négatifs de la cigarette… ».
Lorsque je lui ai averti que vous étiez Professeur émérite de chimie à l’ULB et que la spectroscopie, qui est le sujet de votre article, fut un de vos domaines de recherches pendant longtemps, il m’a répondu « il fait peut-être ça pour se rendre intéressant ».
Concernant l’effet de serre lui-même, il m’a dit que c’était « prouvé » sans mentionner de preuves.
À côté de moi, des jeunes qui l’écoutaient ont approuvé ce qu’il a dit…
Moi je me suis dis : heureusement que j’ai un minimum d’esprit critique et scientifique pour comprendre qu’il m’a raconté n’importe quoi.
Bonsoir,
Je vous propose ici une autre possibilité de relier le CO2 à la hausse des températures.
En effet, celui ci est aussi la signature de mécanismes bien plus sournois…
https://forums.infoclimat.fr/f/topic/12778-lien-entre-r%C3%A9chauffement-climatique-et-inondations/?do=findComment&comment=3463140
Bonne lecture
Selon certains intervenants dans la discussion à laquelle vous vous référez il existerait un lien entre la teneur en CO2 dans l’atmosphère et la perméabilité des sols et donc indirectement avec les inondations récentes en Europe occidentale. Aucun argument sérieux n’est présenté et ce n’est qu’une tentative supplémentaire pour rendre le CO2 responsable de tous les événements climatiques extrêmes.
Bonjour professeur,
Merci pour votre regards, notez que le CO2 dont on parle ici est celui issu du sol, produit de dégradation de la matière organique, dont l’absence est préjudiciable au stockage d’eau.
Saviez vous que le Sahara fut vert? Que le triangle fertile, est à la fois un désert et l’endroit ou l’agriculture a débutée?
Vous dites: « et ce n’est qu’une tentative supplémentaire pour rendre le CO2 responsable de tous les événements climatiques extrêmes. »
Avouez quand même qu’il y a une certaine corrélation CO2, température!
Même si dans les faits le CO2 était toujours venus après la hausse de température, ici il vient avant car c’est anthropique (agriculture), mais avec la hausse de température les sols exposés au soleil vont se dégrader tout seul et cela va monter tout seul!
Par contre, si on voulait le lui remettre, on aurait presque intérêt à bruler plus de charbon!
L’argument sérieux est que la dérive climatique peut s’expliquer par la variation de la quantité de nuages de basse altitude pour 90% et seulement 10% d’effet de serre. (voir la publication ttps://arxiv.org/pdf/1907.00165.pdf)
Et donc pour faire des nuages, il nous faut avoir de l’eau sous la main, en quantité suffisante pour pouvoir la condenser, surtout si la température augmente. Et c’est la que le CO2 qui est parti dans l’atmosphère depuis les sols ne nous aide plus, nous vivons donc un processus de désertification global.
Je tiens à vous remercier pour ce brillant exposé sur la question de l’effet de serre du CO2.
Dans les carottes glaciaires correspondant à l’accumulation de neige dans l’Antarctique sur une période de plus de 400.000 ans il y a clairement une corrélation entre la teneur en CO2 dans l’atmosphère et la température mais elle ne va PAS dans le sens invoqué par les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique car l’augmentation de la teneur en CO2 est toujours postérieure de plusieurs centaines d’années à celle de la température. Par contre, depuis le début de l’ère industrielle on n’observe aucune corrélation entre les variations de température (en hausse ou en baisse) et l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère. Voir à ce sujet une réponse à une FAQ sur notre site (https://www.science-climat-energie.be/faq-5-lien-entre-temperature-et-co2/ ). D’autre part, nous ne risquons pas de perdre du CO2 puisque la teneur en CO2 dans l‘atmosphère augmente de 2 ppm par an environ et des observations par satellites ont montré que la superficie des espaces boisés avait augmenté de 5 % depuis le début du 21ème siècle. Dans une note publiée sur notre site http://www.science-climat-energie.be/le-verdissement-de-la-planete/ , il est précisé que l’augmentation progressive du CO2 atmosphérique explique 70% de ce verdissement. Nous ne vivons donc PAS un processus de désertification global.
Bonjour Professeur,
(Il a du y avoir un bug ma réponse précédente à disparue)
Voici un sujet qui sera plus en lien avec votre travail initial.
Il concerne l’analyse fine du rayonnement terrestre par satellite et est présenté sur techno-science: https://www.techno-science.net/actualite/dix-ans-changements-rayonnement-infrarouge-terrestre-N21381.html
En fin d’article, on trouve le lien vers la publication scientifique d’origine:
https://doi.org/10.1038/s41612-021-00205-7
Comment interprétez vous ces mesures?
Quelles sont vos conclusions?
Bien cordialement
Cédric Cabrol
Je lis dans la référence que vous citez :
« En absorbant une partie du rayonnement de la Terre émis vers l’espace, les gaz à effet de serre jouent un rôle clé dans l’équilibre énergétique de notre planète. Leurs rejets croissants dans l’atmosphère (principalement de CO2 et de CH4), en lien avec les activités humaines, entrainent une perturbation de cet équilibre, avec pour conséquence un dérèglement de notre climat ».
Cette opinion est en contradiction avec toutes les explications fournies dans les différentes notes que j’ai publiées sur ce site dont la dernière http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Merci professeur, j’ai déjà pris connaissance de votre exposé.
(J en perçoit la logique globale, mais n est pas votre agilité vis à vis de ces notions)
Dans la publication, plusieurs graphiques sont exposés. (Notamment des variations latitude longueur d onde)
Comment doit on interpréter ces observations?
Y a t il des biais possibles selon vous?
Merci pour votre critique.
Je réponds volontiers à des questions précises qui me sont posées sur les articles que j’ai publiés sur ce site mais je ne souhaite pas commenter les innombrables articles, revues et livres d’auteurs de toutes tendances concernant le climat.
Bonjour Professeur,
Je comprends, merci.
Comme les collisions sont dominantes, le CO2 va en effet souvent se désactiver par un processus de collision. Mais de la même manière, il sera aussi souvent excité par un processus de collision, comme vous le rappelez dans vos notes. Et les deux processus se produiront à un taux égal dans l’équilibre thermodynamique local. Quant à l’émission , on parle typiquement de 10ⁿ molécules avec n de l’ordre de 20 . Même si le temps MOYEN d’émission est plus long que le temps entre les collisions, il y a toujours un nombre énorme de molécules excitées qui n’ont pas eu l’occasion de se désactiver par collisions et qui vont donc émettre un rayonnement. L’effet de serre existe donc bien dans les basses couches atmosphériques.
Dans les basses couches atmosphériques les molécules de CO2 excitées à l’état de vibration se désactivent essentiellement par collisions avec les molécules environnantes plutôt que par émission d’un rayonnement de fluorescence mais, comme vous le rappelez, des molécules de CO2 à l’état fondamental sont aussi excitées par collisions de sorte qu’il existe un équilibre dynamique qui ne dépend que de la température et de la pression. Il n’est pas modifié par l’absorption éventuelle d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre. Comme vous le rappelez aussi on parle typiquement d’ensemble de 10ⁿ molécules par cm3 avec n de l’ordre de 20 et on ne peut exclure qu’une ou l’autre molécule puisse émettre un rayonnement avant de se désactiver par collision mais, tenant compte de la fréquence des collisions et de la durée de vie radiative du CO2 excité, la probabilité est de l’ordre de 0,0000001 %. Ne confondons pas fluorescence « accidentelle » et « effet de serre » car ce n’est évidemment pas à cette infime probabilité que se réfèrent les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique en formulant l’hypothèse d’un effet de serre radiatif susceptible de réchauffer la Terre. Contrairement à votre affirmation on peut donc en conclure que l’effet de serre n’existe PAS dans les basses couches atmosphériques.
Je ne comprends pas comment vous arrivez à une telle probabilité.
Chaque molécule subit dans les basses couches atmosphériques un nombre TOTAL de plusieurs milliards de molécules par seconde (admettons 1000000000 collisions/s.). Mais parmi ce nombre total de collisions, les collisions inélastiques (les seules pouvant désexciter les molécules) ne représentent que 0,001 % du nombre total de collisions, conformément à votre « Note complémentaire basée sur des résultats expérimentaux ». Ainsi, parmi ce 1 milliard de collisions par secondes, il n’y a que 10000 collisions inélastiques par seconde. La probabilité qu’une molécule de CO2 se désactive par fluorescence plutôt que par collisions inélastiques serait donc plutôt de l’ordre de 0,01%, et non 0,0000001 %.
Merci pour votre commentaire (corrigé à votre demande). Vous avez raison : erreur de ma part ! J’ai négligé le fait que seuls les chocs inélastiques permettent la conversion de l’énergie de vibration du CO2 en énergie de translation des molécules environnantes alors que je le mentionne explicitement dans mes notes précédentes. Le calcul correct serait le suivant. La durée de vie radiative du CO2 étant 0,4 s et étant, par définition, l’inverse de la constante de vitesse de désactivation radiative, cette dernière vaut 2,5 s-1. Le nombre de collisions est de 7 10^9 s-1 pour les molécules atmosphériques à la surface terrestre et admettant que 0.001 % seulement sont inélastiques le nombre de chocs efficaces est réduit à 7 10^4 s-1. Le rapport des deux constantes de vitesse vaut 3,6 10-5 et la probabilité de désactivation radiative est donc de 0,0036 %, ce qui reste très faible et ne justifie PAS l’hypothèse de l’effet de serre radiatif.
Je vais essayer de résumer tout cela. Parmi les 412 ppm de CO2 dans l’atmosphère, seuls 40% sont continuellement en état de vibration à 15°C dans les basses couches atmosphériques (conformément au point 1c de votre article). Autrement dit, dans ces conditions, 165 ppm de CO2 sont continuellement en état de vibration. À chaque seconde, chacune de ces molécules excitées a 0,0036 % de chances de se désexciter par fluorescence plutôt que par collision. En d’autres termes :
0,0036% de 165 ppm = 0,00594 ppm
Autrement dit, au total, il y a seulement 0,00594 ppm de CO2 qui se désactivent continuellement par fluorescence chaque 0,4 seconde, ce qui équivaut à dire que chaque seconde (0,4×2,5), de la fluorescence est émise par seulement 0,01485 ppm (0,00594×2,5) de CO2.
Un tel flux de fluorescence émis est beaucoup trop faible à la fois pour maintenir la température moyenne terrestre à +15°C et pour que la fluorescence émise soit détectable au moyen de spectromètres terrestres pointés vers le ciel (de type AERI).
Mon analyse vous semble-t-elle correcte ?
Votre raisonnement en termes de probabilités me semble correct ainsi que vos conclusions. La désactivation radiative des molécules de CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre ne peut avoir aucun effet décelable sur le climat.
Il semble cependant qu’il y ait de grandes incertitudes à propos du temps de désexcitation radiative du CO2, ainsi que du nombre de collisions inélastiques par rapport au nombre total de collisions.
Par exemple, selon vous, B. Smirnov, W. Happer, R. Lindzen et S. Koonin [1], le temps de désexcitation radiative est de l’ordre de plusieurs dixièmes secondes, jusqu’à une seconde. Selon le Pr Markó [2], c’est 0,001 s, et selon d’autres [3] c’est une micro-seconde !
Concernant le nombre de collisions de N2 ou de O2 permettant la désexcitation du CO2 (autrement dit, les collisions inélastiques), vous dites qu’elles ne représente que 0,001% du nombre total de collisions (quelle est votre référence?). Or, il semble que W. Happer, R. Lindzen, S. Koonin [4], I. Markó [5] ainsi que d’autres auteurs [6] négligent complètement la distinction entre collisions élastiques et inélastiques : en d’autres termes, selon eux, TOUTE collision permettra la désexcitation du CO2. Je n’ai à ce jour trouvé dans le cadre de l’effet de serre la distinction entre collisions élastiques/inélastiques dans aucun papier, à part dans les vôtres.
En conclusion, il reste de nombreuses incertitudes qui rendent possible l’hypothèse de l’effet de serre radiatif. Merci pour votre lecture de ce commentaire qui, j’espère, permettra d’enrichir le débat scientifique.
[1] « Les molécules de CO2 rayonnent fort lentement, il leur faut une seconde pour perdre leur énergie [NdT : de vibration rotation] en émettant un quantum de rayonnement infrarouge » sur https://www.climato-realistes.fr/lindzen-etat-de-la-science-du-climat-suite/
[2] « T de vie état excité CO2 = 1 millisec » sur https://www.youtube.com/watch?v=ozmQeNDyV5g&t=1388s
[3] « When a CO2 molecule is irradiated, it takes from 7 to 15 microseconds (a microsecond is 10-6 seconds) before it re-radiate » sur https://notrickszone.com/2011/02/11/is-co2-warming-a-mirage/
[4] « Mais une molécule de CO2 peut aussi perdre son énergie [de vibration -rotation] dans toutes les collisions qu’elle subit avec des molécules N2 [ou O2], avec des milliards de collisions par seconde aux pressions du niveau de la mer [1]. L’énergie d’un rayonnement infrarouge absorbé par une molécule de CO2 est immédiatement transférée aux autres molécules de l’air par des collisions inélastiques et donc réchauffe l’air » sur https://www.climato-realistes.fr/lindzen-etat-de-la-science-du-climat-suite/
[5] « Nombre de collisions/sec > 1 milliard » sur https://www.youtube.com/watch?v=ozmQeNDyV5g&t=1388s
[6] « In air at standard pressure (1000 millibars), the air molecules are undergoing 1010 (10 billion) collisions per second. This means that before the CO2 molecule can get rid of the energy by re-radiating, it has very probably gotten rid of the energy thermally by colliding with other air molecules, oxygen and nitrogen, that do not re-radiate, about 100,000 times » sur https://notrickszone.com/2011/02/11/is-co2-warming-a-mirage/
Je réponds à vos questions concernant l’article que j’ai publié sur ce site.
1° Il y a effectivement une grande incertitude concernant la durée de vie radiative du CO2 et beaucoup d’auteurs se satisfont d’estimations. La valeur de 0,4 s, que je mentionne dans la réponse à votre précédent commentaire, provient d’un tableau publié dans Radiation in the Atmosphere Vol. 12, edited by K.Ya.Kondratyev, Academic Press (2014). Dans la référence (2) de l’article auquel vous vous référez on trouve la valeur 0,64 s. En adoptant cette dernière valeur la probabilité de désactivation par collisions serait plus élevée que celle mentionnée dans la réponse à votre précédent commentaire. Il faut bien comprendre aussi que, par définition, la durée de vie radiative d’un état excité n’est PAS le temps requis pour sa disparition totale mais pour que sa population soit réduite à la fraction 1/e c’est-à-dire environ 37 % de la valeur initiale.
2° Dans un choc élastique l’énergie interne de chaque molécule est conservée. Ce n’est PAS le cas lors de la conversion d’énergie de vibration du CO2 en énergie de translation des molécules environnantes. La proportion de 1 choc inélastique sur 10^5 ( 0,001 %) peut être déduite de la référence (4) toujours de l’article auquel vous vous référez. Les auteurs ont mesuré la constante de vitesse de désactivation des molécules de CO2 excitées et l’on trouvée 10^5 fois plus faible que la valeur calculée selon la théorie cinétique des gaz. Les auteurs qui négligent la différence entre chocs élastiques et inélastiques commettent une erreur dans le cas de la désactivation par collisions de molécules excitées.
Je réponds volontiers aux questions précises concernant les articles que j’ai publiés sur ce site mais je ne souhaite pas commenter les innombrables articles ou vidéos d’auteurs de toutes tendances concernant le climat.
Je reviens maintenant après m’être un peu plus renseignée à ce sujet. Je pense qu’il y a une faille dans votre raisonnement et je vais tenter de l’expliquer en détails. Les valeurs de temps ci-dessous (1s et 20µs) sont choisies par simplification et concernent la basse troposphère.
La durée de vie radiative de la désexcitation du CO2 est de 1s.
Le temps moyen entre les collisions moléculaires, par lequel une molécule de CO2 excitée peut transférer son énergie à une autre molécule de gaz, est de 20 μs.
Inversement, temps moyen entre les collisions moléculaires, par lequel une molécule de CO2 à l’état fondamental peut devenir excitée grâce à une autre molécule de gaz, est également de 20 μs, puisque comme vous le rappelez dans votre note, le processus d’excitation et de désexcitation par collisions se produisent à taux égal dans l’atmosphère.
Les collisions inélastiques ont donc lieu plus souvent que les réémissions radiatives. Par conséquent, lorsqu’une molécule de CO2 dans l’air absorbe un photon, elle a beaucoup plus de chances (de l’ordre de 1s/20μs = 50 000 fois) de chauffer les molécules d’air environnantes avec l’énergie qu’elle a acquise du photon absorbé que de ré-émettre le photon. Statistiquement, la même molécule de CO2 réémet l’énergie du photon 2 fois sur 100 000 fois = ; mais 99,998 fois sur 100 000, la molécule de CO2 excitée est désexcitée par collision.
Comme les processus collisionnels sont beaucoup plus rapides, une molécule de CO2 excitée peut se désexciter par collision après 20µs et se re-exciter par collision après 20µs. Un aller-retour prend donc 40µs, de sorte qu’en l’espace de 1s, le nombre de voyages disponibles est de 1s/40µs = 25 000 voyages. Lorsque 100 000 molécules de CO2 excitées sont disponibles pour la désexcitation, il est probable que 2 d’entre elles soient réservées au rayonnement d’un photon ; les 99 998 restantes sont de retour après 40μs (le temps de 1 voyage) et, parmi ces 99 998 molécules excitées, 2/100 000 d’entre elles se désexciteront à nouveau radiativement, tandis que le reste se désexcite par collisions. Et ainsi de suite… Donc, pendant un intervalle de temps de 1s, un calcul à l’envers montre qu’un peu moins de 25000 voyages x2 = 50000 molécules excitées sont susceptibles de participer au processus de rayonnement des photons. Cela représente environ 50 % des molécules de CO2 excitées. Nous pouvons donc conclure qu’environ 50 % des molécules de CO2 qui absorbent le rayonnement IR de la surface de la Terre ont tendance à émettre des photons IR. Le reste est occupé à entrer en collision avec des molécules de N2 et de O2.
Si 50 % des molécules excitées émettent un rayonnement, c’est assez pour que l’effet de serre puisse exister.
Je laisse aux lecteurs du site le soin de juger de la pertinence de votre raisonnement.
Pour ma part, je m’en tiens à la réponse déjà fournie précédemment. La durée de vie radiative du CO2 de 0,4 s étant, par définition, l’inverse de la constante de vitesse de désactivation radiative, cette dernière vaut 2,5 s-1. Le nombre de collisions entre molécules est de 7 10^9 s-1 dans les basses couches atmosphériques. En admettant que 0,001 % seulement soient des collisions inélastiques le nombre de chocs efficaces est réduit à 7 10^4 s-1. Le rapport des deux constantes de vitesse vaut 3,6 10-5 et la probabilité de désactivation radiative est donc de 0,0036 %, ce qui reste très faible et ne justifie PAS l’hypothèse de l’effet de serre radiatif.
Pour être franche, mon raisonnement provient de https://www.geoexpro.com/articles/2020/01/recent-advances-in-climate-change-research-part-ix-how-carbon-dioxide-emits-ir-photons. Votre chiffre de 0,0036% est correct et les auteurs du site GeoExpro admettent également que la probabilité de désexcitation radiative d’une molécule de CO2 excitée est extrêmement faible, puisqu’il affirment que sur 100000 molécules excitées, environ 2 molécules seulement se désexcitent radiativement, ce qui correspond à une probabilité de 0,002% qui est grossièrement équivalente à la vôtre de 0,0036%. Cependant, les auteurs ne s’arrêtent pas à cette probabilité et poursuivent leur raisonnement en tenant compte cette fois-ci de l’excitation des molécules de CO2 par collisions. À mon avis, en lisant leur article, je pense que vous serez pleinement d’accord avec les auteurs jusqu’à la moitié de leur article.
Les deux raisonnements (celui que je vous ai exposé dans mon précédent commentaire et celui du site GeoExpro) sont les mêmes, à l’exception du fait que les auteurs du site considèrent que :
1) le temps de désexcitation radiative est de 1,1s (au lieu de 1s)
2) les processus d’excitation et de désexcitation par collisions se produisent à taux INÉGAL (selon eux, le temps nécessaire pour l’excitation collisionnelle est de 20µs et pour la désexcitation collisionnelle est de 400µs), ce qui m’a semblé étrange, puisque normalement ces deux processus inverses se produisent à taux égal…
En appliquant la durée de 400µs pour la désexcitation collisionnelle (contrairement à 20µs dans mes propres calculs), les auteurs arrivent en suivant la même démarche à la probabilité de 5% (au lieu de 50%) de molécules de CO2 excitées qui émettent un rayonnement.
Résumé de leur calcul (leur démarche est exactement comme la mienne, seules les données changent) :
→ Un aller-retour = 20µs (excitation collisionnelle) + 400µs (désexcitation collisionnelle) = 420 µs
→ 1,1s/420µs = 2620 voyages
→ 2620×2 = 5240 molécules de CO2 susceptibles d’émettre un rayonnement
→ (5240/100000)x100 ≈ 5% de molécules de CO2 excitées
De toute manière, il est curieux que les conclusions de ces auteurs sur l’effet de serre sont si différentes des vôtres, alors que leurs calculs sont basés sur l’article de Siddles et al. (1994) que vous-même utilisez, et je rappelle aussi que votre chiffre de 0,0036% concerne uniquement la désexcitation collisionnelle et radiative (et ne tient donc pas compte de l’EXCITATION collisionnelle, point que les auteurs du site ont eux intégré dans leurs calculs de probabilité).
Vos commentaires traduisent l’intérêt que vous portez aux articles publiés sur ce site. Je vous en remercie mais je ne souhaite pas faire une analyse critique d’articles d’auteurs de toutes tendances concernant le climat.
Pour me limiter à votre commentaire, il me semble que les termes « temps de désexcitation radiative » repris de la référence citée n’ont aucun sens physique. En cinétique, seules les constantes de vitesse ont un sens, c’est pourquoi je m’y réfère dans ma précédente réponse et ci-dessous. De plus, si « les processus d’excitation et de désexcitation par collisions se produisent à taux inégal », comme le prétendent les auteurs que vous citez, il ne peut PAS y avoir d’équilibre. Ceci est contraire à l’explication que je propose (voir 2° ci-dessous).
Pour éviter tout malentendu, il faut bien comprendre que :
1° La durée de vie radiative d’un état excité n’est PAS le temps qui s’écoule entre son apparition et sa disparition totale. La population d’un état excité décroit exponentiellement avec le temps selon e^(-kt). Par définition, la durée de vie radiative de l’état excité vaut 1/k. C’est donc le temps requis pour que sa population soit réduite à la fraction 1/e c’est-à-dire environ 37 % de la valeur initiale dans des conditions bien déterminées. Ainsi, pour une molécule de CO2 excitée à l’état de vibration et sans interaction avec l’environnement (par exemple en milieu rigide ou en phase vapeur à très faible pression) la désactivation donnera lieu à un rayonnement de fluorescence. Dans ce cas, k = 2,5 s-1 et la durée de vie radiative « naturelle » vaut 0,4 s. Par contre, dans les basses couches atmosphériques les molécules de CO2 excitées à l’état de vibration peuvent se désactiver par deux mécanismes : avec émission de fluorescence et par collisions avec les molécules environnantes (à la fréquence de 7 10^4 s-1 pour les collisions inélastiques). k vaut alors la somme (2,5 s-1) + (7 10^4 s-1). Ces chiffres montrent que la désactivation par collisions est largement prépondérante car 28000 fois plus rapide. La durée de vie radiative du CO2 excité sera donc dans les basses couches atmosphériques 1/[(2,5 s-1) + (7 10^4 s-1)] = 0,000014 s. Après 0,000028 s la population initiale sera réduite à 37 % de 37 % soit environ 14 % puis à 5 % après 0,000042 s.
2° Dans une boîte opaque contenant de l’air dans les conditions des basses couches atmosphériques (1 atm et 15° C) environ 20 % des molécules de CO2 sont excitée à l’état de vibration sans émission de fluorescence car les fréquence d’excitation et de désactivation par collisions sont égales. L’absorption d’un rayonnement de longueur d’onde 15 µm ne modifiera PAS cet équilibre qui ne dépend que de la température et de la pression. L’excédent momentané de molécules de CO2 excitées par absorption du rayonnement se désactivera en quelques 10^-5 s par collisions avec les molécules environnantes (voir 1° ci-dessus)
Dans le point 2 de votre article, vous dites : « Cette valeur [de 342 W/m2] n’est pas mesurée mais calculée en admettant une distribution uniforme de l’énergie sur toute la surface terrestre sans tenir compte ni d’un hémisphère non éclairé, ni d’une variation en fonction de la latitude. De ce fait, elle est certainement surestimée. »
En réalité, cette valeur tient compte de la sphéricité de la Terre ainsi que du fait que la moitié de la Terre est constamment dans l’obscurité mais surtout, elle correspond parfaitement à ce qui est mesuré (elle est donc bien mesurée!) par satellites (voir notamment Trenberth et al. 2009 sur https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/90/3/2008bams2634_1.xml, en particulier leur Table 1).
Le flux radiatif «global moyen » de 342 W/m2 reçu du Soleil au sommet de l’atmosphère n’a PAS été mesuré par satellite. Cette valeur est estimée en admettant une distribution uniforme de l’énergie sur toute la surface de la Terre sans tenir compte d’une variation en fonction de la latitude. En réalité la distribution de l’énergie est loin d’être uniforme comme le montrent les valeurs mesurées par les satellites CERES (Cloud and Earth Radiant Energy System) à des altitudes de l’ordre de 800 km. Elles varient entre 20 et 440 W/m2 en fonction de la latitude (paragraphes 4.1 et 4.2 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ ). La valeur de 342 W/m2 mesurée aux environs des latitudes 37°N et 37°S est généralement acceptée comme valeur moyenne.
Le temps de désexcitation des GES étant de l’ordre de 1 seconde, cela soulève trois questions :
1) Ce temps de désexcitation semble très long. N’est-il pas plus approprié dans ce cas de parler de phosphorescence plutôt que de fluorescence ?
2) Existe-t-il, outre les GES, d’autres substances, en solution et dans le cas de transitions entre niveaux d’énergie de vibration (comme les GES), dont le temps de désexcitation radiative est approximativement le même (environ 1 seconde), voir encore plus long ? J’imagine que pour de telles substances, la fluorescence vibrationnelle ne peut être observée en solution pour les mêmes raisons que celles des GES.
3) Puisque le temps de désactivation radiative du CO2 est très long (presque 1 seconde), ce qui rend presque impossible toute fluorescence du CO2 en basse altitude, ce temps de désexcitation radiative a donc forcément été calculé en haute altitude, où cette fluorescence est théoriquement permise et expérimentalement vérifiée. Est-ce exact ?
J’apprécie l’intérêt que vous portez aux articles publiés sur ce site mais je ne peux, en réponse à vos commentaires, entrer dans de longues explications fondamentales. Si vous n’avez pas l’occasion de consulter de bons livres de chimie-physique ou de spectroscopie je vous suggère de rechercher sur Internet :
1. La différence fondamentale entre fluorescence et phosphorescence (fluorescence vs phosphorescence)
2. Des exemples de durée de vie radiative allant de quelques nanosecondes à plusieurs secondes (luminescence lifetimes)
3. Les techniques permettant la mesure de durées de vie radiative longues ou courtes (lifetime measurements)
Une source d’information très utile est le site https://chem.libretexts.org/Bookshelves à partir duquel de nombreux documents peuvent être téléchargés ou simplement consultés, notamment https://chem.libretexts.org/@go/page/1765 et https://chem.libretexts.org/@go/page/1769
Quelques remarques à propos de cet article…
1° en phase gazeuse (et condensée) le terme fluorescence est utilisé pour désigner une émission spontanée entre deux états électroniques de même multiplicité M (ou M=2S+1 et S est associé au moment angulaire de spin électronique) d’une molécule. L’exemple le plus courant est celui de l’émission entre un état électronique excité M=1 (singulet) vers l’état électronique M=1 fondamental d’une molécule organique “classique”. Ce terme s’oppose à celui de phosphorescence qui désigne une émission entre états de multiplicité différente (typiquement une émission triplet-singulet). Il vaut donc mieux ne pas parler de fluorescence dans le cas d’une émission entre états de vibration différents d’un même état électronique (comme le cas qui nous occupe ici, avec l’effet de serre).
2° je n’ai pas sous la main d’articles donnant le détail de la répartition de l’énergie dans l’atmosphère. Il est clair que l’émission type corps noir venant de la surface terrestre est en partie absorbée par les molécules de l’atmosphère. Cette émission étant dans l’infra-rouge (700 cm-1) (maximum d’émission du corps noir à 300K), c’est la vibration des molécules atmosphériques qui est excitée par absorption de la lumière. Le devenir de cette énergie absorbée par la vibration moléculaire peut être multiple, à savoir la réémission spontanée (qui n’est pas, c’est vrai, favorisée par les collisions bcp plus fréquentes), la rémission stimulée (beaucoup plus rapide, or vous n’en parlez pas dans votre article), les collisions qui augmentent la température “cinétique” du milieu, ou l’échange résonnant de l’énergie absorbée par une molécule de CO2 par collision, qui fait redescendre cette molécule dans son état vibrationnel fondamental, vers une autre molécule de CO2, qui de son état fondamental monte dans l’état vibrationnel excité identique à celui de la molécule donneuse d’énergie. Ce type d’échange est réel et peut s’avérer très efficace (il est par exemple une des clés du phénomène laser dans CO2). Quel que soit le mécanisme impliqué, ou plutôt la répartition de l’énergie absorbée entre les différents mécanismes possibles, cette énergie, une fois absorbée, reste piégée dans l’atmosphère (sauf la partie qui est remise vers l’extérieur de l’atmosphère) et contribue donc à son réchauffement.
1° Votre commentaire peut apporter une information aux lecteurs qui ignoreraient la différence entre fluorescence et phosphorescence mais elle ne concerne que des transitions entre niveaux électroniques alors que l’article auquel vous vous référez traite exclusivement de transitions entre niveaux de vibration et de rotation. Dans ce cas, il est justifié d’envisager les phénomènes de fluorescence vibrationnelle et rotationnelle des molécules CO2 ou H2O excitées par absorption de rayonnement ou par collisions.
2° L’émission stimulée de fluorescence est un processus biphotonique qui implique l’interaction avec un nouveau photon d’une molécule déjà excitée . Ce phénomène exige une intensité excitatrice très élevée, ce qui n’est évidemment pas le cas du rayonnement thermique de la Terre.
En accord avec une de vos remarques il est précisé au paragraphe 1c de l’article auquel vous vous référez qu’il existe un équilibre dynamique associé aux réactions d’excitation et de désactivation par collisions qui sont l’inverse l’une de l’autre. Quoique ce ne soient pas toujours les mêmes molécules de CO2 qui vibrent, la proportion de molécules en état de vibration reste constante à une température et une pression déterminées.
D’autre part, au paragraphe 3 de l’article auquel vous vous référez, il est aussi précisé que la conversion de l’énergie de vibration des molécules de CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre en énergie de translation des molécules environnantes ne peut augmenter leur énergie cinétique moyenne que d’environ 0,0001 % par seconde. Cette valeur ne sert qu’à fixer un ordre de grandeur car il n’y a évidemment pas d’accumulation d’énergie cinétique au cours du temps puisqu’un important courant de convection existe déjà. Le gradient de température existant dans les basses couches atmosphériques ne sera donc pas affecté par la présence de CO2.
Enfin, contrairement à votre conclusion, aucune énergie provenant du Soleil ne reste piégée dans l’atmosphère terrestre. Une analyse détaillée du bilan énergétique de la Terre est présentée dans l’article http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Merci pour votre réponse et je suis en train de lire votre second article (sur le bilan énergétique de la Terre). Une chose m’étonne déjà et je n’y trouve pas de réponse : pourquoi parle-t-on toujours du spectre d’absorption du CO2 mais jamais du spectre d’émission ? C’est pourtant le spectre d’émission qui nous intéresse dans le cas du « backradiation »… Les deux spectres sont censés être différents (image l’un de l’autre dans un miroir, mais quelle est la valeur du déplacement de Stokes?), or vous ne parlez pas des spectres d’émission du CO2 (ou de la vapeur d’eau) dans vos articles et je n’arrive pas à trouver un quelconque spectre d’émission du CO2 sur internet, alors que j’arrive aisément à trouver des spectres d’absorption du CO2. Même de grands spécialistes de l’effet de serre comme Dufresne parlent uniquement du spectre d’absorption du CO2 sans évoquer le spectre d’émission (un exemple ici https://www.climat-en-questions.fr/reponse/fonctionnement-climat/effet-serre-par-philippe-bousquet-jean-louis-dufresne et ici https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/gaz-effet-serre.xml). Ces deux spectres seraient donc exactement les mêmes, au point que le déplacement de Stokes serait négligeable ?… Difficile à croire si le rayonnement émis est de la fluorescence. Et pour couronner le tout, dans la 5e référence de votre article, Karen Castle et al. disent au paragraphe 1 de leur article que « The upper atmospheres of Earth, Venus, and Mars all cool by radiative emission from vibrationally excited CO2, particularly from the [0110] bending mode at 15 µm »… Il semble donc que le pic du spectre d’émission du CO2 (15µm) concorde bien avec le pic du spectre d’absorption du CO2 (lui aussi à 15µm). Tout cela est très bizarre…
« Vous avez dit bizarre ? Comme c’est bizarre ! » (Jacques Prévert, « Drôle de drame » 1937).
Quelques mots d’explication pour vous débarrasser, j’espère, de l’impression de bizarrerie.
1° Le déplacement de Stokes (comme l’émission de phosphorescence mentionnée dans votre précédent commentaire) est spécifique des transitions entre états excités électroniques. Dans ce cas, la relaxation vibrationnelle de l’état excité étant beaucoup plus rapide que l’émission de fluorescence (voir Time scales dans https://chem.libretexts.org/@go/page/1769 ) celle-ci provient exclusivement du plus bas niveau vibrationnel de l’état excité. Comme l’absorption se fait à partir du plus bas niveau vibrationnel de l’état fondamental, les spectres d’absorption et d’émission n’ont en commun que la transition (0,0) qui n’est souvent PAS la plus intense. Les spectres d’absorption et d’émissions sont décalés en énergie et sont l’image l’un de l’autre dans un miroir si l’écart entre niveaux vibrationnels est le même à l’état excité et à l’état fondamental. Le déplacement de Stokes est l’écart entre les maxima des deux spectres.
2°Une relaxation rapide entre niveaux rotationnels n’intervient PAS lors de transitions entre niveaux de vibration (pour le cas du CO2 voir fig.4 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ ). On peut donc prévoir que le spectre de fluorescence du CO2 devrait être identique à son spectre d’absorption (avec une intensité évidemment fonction du rendement quantique d’émission). Cependant, on n’en trouve pas trace dans la littérature scientifique tant pour des raisons fondamentales (3° ci-dessous) que pour des raisons techniques (4° ci-dessous).
3° La fluorescence du CO2 ne pourrait être observée que si le nombre total de collisions entre molécules était réduit à environ 1000 par seconde à des pressions de l’ordre de 0,1 Pa. Une fraction des molécules de CO2 excitées pourrait alors se désactiver avec émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise avec les molécules environnantes. Dans l’atmosphère ces conditions ne se trouvent réalisées qu’à des altitudes de l’ordre de 100 km où l’énergie cinétique de translation d’atomes d’oxygène pourrait être transférée à des molécules de CO2 et convertie en énergie de vibration suivie d’émission d’un rayonnement de longueur d’onde 15 µm (référence (5) de l’article auquel vous vous référez). Aucun spectre complet n’a été enregistré.
4° La fluorescence du CO2 a aussi été étudiée dans la référence (4) de l’article auquel vous vous référez :
The measurements were made using the laser induced fluorescence technique…. Excitation of the CO2 level was by collisional pumping from CD4 excited with a CO2 laser…. Fluorescence from the CO2 level was monitored using an Infrared Associates HgCdTe detector with its matching pre-amplifier. A 12 µm high pass filter and a 15 µm low pass filter were used to eliminate the laser scatter pulse and fluorescence from CD4.
Comme vous le comprenez ces mesures assez sophistiquées ne permettent pas non plus l’enregistrement d’un spectre complet.
Si je comprends bien, le déplacement de Stokes, spécifique des transitions entre niveaux électroniques, n’est pas d’application dans le cas de l’effet de serre où seules les transitions entre niveaux de vibration et de rotation sont considérées. Le spectre d’absorption et de fluorescence du CO2 sont identiques, et ne sont donc pas images l’un de l’autre dans un miroir. Est-ce correct ?
Il est curieux que tous ces points de spectroscopie (excitation de vibration-rotation, émission de fluorescence, collisions inélastiques,…) soient trop peu voire pas du tout abordés dans le contexte du réchauffement climatique par les climatologues… Un exemple : dans l’article suivant, qui pourtant est entièrement consacré à l’effet de serre, pas un seul des termes précédents liés à la spectroscopie (vibration, rotation, fluorescence, collisions…) n’y est écrit ! C’en est à se demander si les spectroscopistes sont en fait plus aptes à parler de l’effet de serre que les climatologues… https://lameteorologie.fr/issues/2011/72/meteo_2011_72_31
Merci pour votre commentaire.
Votre premier point est parfaitement correct. Concernant le second il ne faut pas oublier que l’effet des serre, tel que défini par le GIEC-IPCC (et rappelé dans l’introduction de l’article auquel vous vous référez), est un phénomène radiatif. Il n’est donc pas étonnant, sans vouloir généraliser, que certains spécialistes de la spectroscopie d’émission soient plus compétents sur ce point que certains climatologues.
En fait, la définition courante de la fluorescence précisant qu’il s’agit d’une « émission lumineuse provoquée par l’excitation des électrons d’une molécule (ou atome), généralement par absorption d’un photon » (définition de Wikipédia) est fausse dans le cas de l’effet de serre, puisque dans l’atmosphère les GES sont généralement excités par collisions, et non par absorption d’un photon. J’imagine aussi qu’il est impossible de distinguer une molécule de CO2 excitée par collision d’une molécule de CO2 excitée par un photon : l’excitation est exactement la même, quel que soit le mode d’excitation.
La définition de Wikipedia est bien correcte dans la mesure où il est précisé que l’excitation de la fluorescence est généralement provoquée par l’absorption d’un photon, ce qui est vrai. Il y a évidemment d’autres cas moins fréquents comme, par exemple, la chimiluminescence (production de lumière à la suite d’une réaction chimique, voir Wikipedia à cette rubrique)
Dans les basses couches atmosphériques, en l’absence de toute source extérieure de rayonnement, environ 20 % des molécules de CO2 sont à l’état de vibration suite aux collisions avec les molécules environnantes mais elles n’émettent PAS de fluorescence car il existe un équilibre dynamique réversible impliquant excitation ET désactivation (voir paragraphe 1c de l’article auquel vous vous référez). L’absorption d’une fraction du rayonnement thermique de la Terre conduit à un excédent momentané de molécules de CO2 excitées mais elles se désactivent très rapidement par collisions car l‘équilibre dynamique ne dépend que de la température et de la pression. La fraction du rayonnement thermique de la Terre absorbée par le CO2 est donc très rapidement convertie en énergie de translation des molécules environnantes.
La production par collisions de molécules de CO2 excitées est possible (voir ci-dessus) mais leur fluorescence ne pourrait être observée qu’à des pressions de l’ordre de 0,1 Pa quand le nombre de collisions intermoléculaires est réduit à environ 1000/s (note complémentaire du paragraphe 1c)
Bonjour et merci pour votre réponse précédente. J’apprécie que vous répondiez de manière précise à tous mes commentaires, cela m’instruit beaucoup !
Je viens de lire les derniers commentaires (et leurs réponses) de cet article et ils sont très intéressants. Un point précis m’interroge tout de même : bien que la probabilité de désexcitation radiative des molécules de CO2 excitées soit très faible (vous dites 0,0036%), il y a tout de même une faible fraction de molécules de CO2 qui émet de la fluorescence… Alors oui, cette fraction est très faible vu la probabilité de désexcitation radiative de 0,0036%, mais qu’est-ce qui prouve que ce faible flux (bien que très faible) de fluorescence ne soit pas justement le « backradiation » ? Car dans l’atmosphère il y a quand même énormément de CO2 (0,04% de l’atmosphère au total, ce qui est considérable). C’est également ce que Lindzen et Happer affirment dans un lien plus haut lorsqu’ils disent que « Although CO2 molecules radiate very slowly, there are so many CO2 molecules that they produce lots of radiation, and some of this radiation reaches sea level. »
Auriez-vous une réponse à mon interrogation ? C’est une objection qui revient assez souvent, tant chez les sceptiques que les alarmistes (j’ai posé quelques questions par email à certains scientifiques qui m’ont également fait cette objection-là).
Comme souvent dans vos commentaires plusieurs problèmes distincts sont abordés.
1° Les lois de la physique sont des lois statistiques qui visent à expliquer les propriétés de systèmes macroscopiques à partir des caractéristiques de leurs constituants microscopiques (atomes, ions ou molécules) dont le nombre est gigantesque. Il est évidemment impossible de suivre le comportement individuel de toutes ces particules. C’est spécialement vrai dans les domaines de la thermodynamique et de la cinétique qui interviennent immanquablement dans l’étude des phénomènes climatiques. A ce propos je vous recommande de consulter l’article « Physique statistique » sur Wikipédia.
2° Sur base de données expérimentales parfois imprécises (durée de vie d’états excités, probabilité de collisions inélastiques, etc. ) je crois cependant justifié de conclure que la probabilité de désactivation du CO2 par collisions est de l’ordre de 28000 fois plus probable que la désactivation radiative. On ne peut exclure qu’une ou l’autre molécule puisse émettre un rayonnement avant de se désactiver par collision mais ce n’est évidemment pas à cette infime probabilité que se réfèrent les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique en formulant l’hypothèse d’une « back radiation » qui ne représenterait que 0,0036 % de 2 % de l’énergie reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère (voir réponse à votre précédent commentaire) .
3° Paraphrasant Henri Poincarré (1854-1912) qui déclarait « Il n’est de scientifique que le mesurable » un principe fondamental en science est aussi que « Tout ce qui PEUT être calculé DOIT être calculé », ne serait-ce que pour fixer des ordres de grandeur. Dans toute discussion en relation avec le climat les affirmations qui ne respectent pas ce principe doivent être considérées comme des simples opinions.
4° Happer et d’autres spécialistes du climat considèrent que :
a. Les molécules de GES (CO2, H2O ou autres) ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre se désactivent par réémission du rayonnement absorbé.
b. L’intensité du rayonnement réémis varie en T^4
Je crois qu’ils ont tort dans les deux cas pour les raisons longuement explicitées dans l’article auquel vous vous référez ainsi que dans http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/. Il faut remarquer que :
Le point a. correspond exactement à la définition de l’effet de serre selon le GIEC-IPCC. Le point b. résulte de la confusion du rayonnement de fluorescence qui serait réémis avec le rayonnement thermique d’un corps noir (ou gris). Cette confusion pourrait être évitée en utilisant le terme approprié de fluorescence pour le rayonnement réémis par des molécules individuelles dans la troposphère même si l’hypothèse de l’effet de serre radiatif (point a.) n’est pas justifiée.
Merci pour votre réponse précédente.
J’ai quelques doutes sur la définition de l’effet de serre que vous présentez au tout début de votre article. Cette présentation de l’effet de serre, tout à fait classique et très
répandue, a le défaut de na pas être valable pour une augmentation du CO2. En effet, quand on augmente le CO2 dans l’atmosphère actuelle (qui contient aussi de la vapeur d’eau), on n’augmente pas le flux émit par l’atmosphère vers la surface, mais on diminue le flux émit par l’atmosphère vers l’espace. Je préfère l’explication suivante : Seule une partie de ce rayonnement arrive à s’échapper vers l’espace, ce qui réduit le refroidissement de la Terre. La température de la Terre augmente donc jusqu’à ce que le rayonnement qui s’échappe vers l’espace soit égal au rayonnement solaire absorbé.
Votre opinion n’engage que vous et ne justifie aucune réponse
Bonjour,
Vous affirmez que l’émission de rayonnements dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre, qui entraînent un réchauffement de la basse atmosphère et de la surface, ne peut se produire efficacement que si le temps de désactivation par collision des vibrations moléculaires concernées est nettement supérieur à leur durée de vie radiative. Étant donné que pour la vibration de flexion du dioxyde de carbone, cette condition n’est satisfaite qu’à haute altitude (au-dessus de 80 km), vous en concluez que le réchauffement par effet de serre n’existe pas dans la basse atmosphère.
En fait, c’est le contraire qui se produit. Pour que l’absorption et l’émission de rayonnement puissent se coupler avec l’énergie cinétique des molécules et donc avec le régime thermique, il est nécessaire que le temps de désactivation par collision des vibrations moléculaires soit très inférieur à la durée de vie radiative. C’est le cas dans la basse atmosphère où s’appliquent les conditions dites d’équilibre thermodynamique local (LTE). Aux altitudes beaucoup plus élevées où les collisions sont moins nombreuses, une grande partie de l’énergie solaire absorbée par les molécules de dioxyde de carbone est rayonnée par fluorescence et ne permet pas de réchauffer l’atmosphère. De même, le rayonnement émis par les niveaux vibrationnels du dioxyde de carbone est beaucoup moins important qu’il ne le serait si les vibrations étaient effectivement couplées à l’énergie cinétique moléculaire.
Je ne comprends pas votre commentaire, notamment à cause d’expressions et termes imprécis que vous utilisez comme « temps de désactivation par collision des vibrations moléculaires », « coupler l’absorption et l’émission de rayonnement avec l’énergie cinétique des molécules », « vibrations couplées à l’énergie cinétique moléculaire », « régime thermique ». D’autre part je crains que vous n’ayez pas bien compris le texte auquel vous vous référez. Pour dissiper tout malentendu je reprends ci-dessous certaines explications.
1° L’atmosphère n’est jamais à l’équilibre thermodynamique quelle que soit l’altitude. Il est cependant utile d’envisager l’existence d’un « équilibre thermodynamique local » si, à une altitude donnée, la distributions des vitesses de Maxwell-Boltzmann (fig. 3 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/) reste en accord avec la température locale. Cette approximation est justifié par les multiples collisions intermoléculaires qui permettent la dissipation rapide sous forme d’énergie de translation des énergies pouvant résulter d’échanges radiatifs ou de changements d’état. Cette approximation n’est plus justifiée dans les couches supérieures de l’atmosphère où la fréquence des collisions intermoléculaires est considérablement réduite. A des altitudes de l’ordre de 100 km elle n’est plus que d’environ 1000 par seconde et l’énergie de translation d’atomes d’oxygène, transférée par collision à des molécules de CO2, peut alors être convertie en énergie de vibration suivie d’émission de fluorescence (réf (5) de l’article auquel vous vous référez).
2° La population d’un état excité décroit exponentiellement avec le temps selon e^(-kt). Par définition, la durée de vie de l’état excité vaut 1/k. C’est donc le temps requis pour que sa population soit réduite à la fraction 1/e c’est-à-dire environ 37 % de la valeur initiale. Pour une molécule de CO2 excitée à l’état de vibration en phase vapeur à très faible pression (c’est-à-dire sans interaction avec les molécules environnantes) la désactivation ne peut se faire QUE par émission de fluorescence. Dans ce cas on trouve expérimentalement que la durée de vie radiative vaut 0,4 s et k = 2,5 s-1. Par contre, dans les basses couches atmosphériques les molécules de CO2 excitées à l’état de vibration peuvent se désactiver par DEUX mécanismes dont les constantes de vitesse sont très différentes :
– émission de fluorescence ( voir ci-dessus k = 2,5 s-1 ) et
– collisions avec les molécules environnantes. Le nombre de collisions est de 7 10^9 s-1 pour les molécules atmosphériques à la surface terrestre et admettant que 0.001 % seulement sont inélastiques et permettent la conversion d’énergie de vibration en énergie de translation (référence (4) de l’article auquel vous vous référez) on en déduit que k = 7 10^4 s-1.
Ces chiffres montrent que la désactivation par collision est largement prépondérante car 28000 fois plus rapide que la désactivation radiative. Dans les basses couches atmosphériques la constante de vitesse de désactivation par deux mécanismes simultanément sera la somme des constantes de vitesse des deux mécanismes k = (2,5 s-1) + (7 10^4 s-1) et la durée de vie du CO2 excité sera réduite à 1/[(2,5 s-1) + (7 10^4 s-1)] = 0,000014 s. La désactivation sera donc très rapide sans émission de fluorescence
Bonjour et merci pour votre réponse que j’ai bien comprise. Veuillez m’excuser pour mon commentaire que vous n’avez pas compris, je ne suis pas un parfait francophone… Je m’exprime mieux en anglais, alors voici le même message mais en anglais, j’espère que vous réussirez à le comprendre :
« You asserts that the emission of radiation in the atmosphere by the greenhouse gases, which lead to greenhouse warming of the lower atmosphere and the surface, can only occur effectively if the collisional de-activation time of the relevant molecular vibrations is substantially longer than their radiative lifetime. Since for the bending vibration of carbon dioxide, this condition is only satisfied at high altitudes (above 80 km), you argue that greenhouse warming is inexistent in the lower atmosphere.
In fact, the opposite is the case. For absorption and emission of radiation to couple with the kinetic energy of the molecules and hence with the thermal regime it is necessary for the collisional de-activation time of the molecular vibrations to be very much shorter than the radiative lifetime. This is the case in the lower atmosphere where conditions known as local thermodynamic equilibrium (LTE) apply. At the much higher levels where there are fewer collisions, much of the solar energy absorbed by carbon dioxide molecules is radiated by fluorescence and is not effective in heating the atmosphere. Similarly, the radiation emitted from carbon dioxide vibrational levels at those levels is much less than it would be if the vibrations were effectively coupled to the molecular kinetic energy. »
Si vous ne comprenez toujours pas le message, ce n’est pas grave.
Je pense aussi qu’il existe des preuves expérimentales de l’effet de serre. Il est mesurable depuis le sol (par exemple https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022407304001062 et https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28709137/#:~:text=Abstract,much%20over%2012cm%20in%20thickness.) et même en laboratoire à la pression normale de l’atmosphère (par exemple https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0082078400802180 et https://www.ama-science.org/proceedings/details/380).
De plus, les nuits nuageuses sont plus chaudes que celles sans nuages, ce qui indique que les nuages absorbent et émettent du rayonnement, et donc que l’effet de serre existe.
Je pense donc qu’il n’y a pas de raisons théoriques ou expérimentales de douter de l’effet de serre.
En déclarant que je ne comprenais pas votre précédent commentaire je ne faisais nullement allusion à une syntaxe défaillante de la langue française que vous maîtrisez parfaitement mais au fait qu’en science la signification de chaque terme doit être clairement définie. C’est vrai dans toutes les langues et les expressions anglaises que vous utilisez ne sont pas plus précises que leurs équivalents français.
Je me permets d’attirer votre attention :
1° sur le fait qu’en cinétique et en spectroscopie, seuls domaines qui nous intéressent dans la présente discussion, les grandeurs significatives sont les constantes de vitesse (rates constants), les durées de vie radiatives (radiative lifetimes) et les rendements quantiques (quantum yields).
2° sur un principe fondamental dans le domaine scientifique : Tout ce qui PEUT être calculé DOIT être calculé, ne serait-ce que pour fixer des ordres de grandeur.
Ce sont deux principes que j’ai mis en pratique dans ma réponse à votre dernier commentaire.
Pour conclure la discussion, et quelle que soit la façon dont vous avez pu comprendre l’article auquel vous vous référez, je précise encore une fois que lorsque deux mécanismes photo-physiques sont en compétition comme la désactivation radiative d’un état excité et sa désactivation par collisions c’est celui qui a la plus grande constante de vitesse qui sera prépondérant (k = 2,5 s-1 dans le premier cas et k = 7 10^4 s-1 dans le second). Comme par définition la durée de vie de l’état excité vaut 1/k, il est équivalent de dire que le mécanisme prépondérant sera celui dans lequel la durée de vie de l’état excité sera la plus courte (0,4 s dans le premier cas et 0,000014 s dans le second). On ne peut exclure qu’une ou l’autre molécule puisse émettre un rayonnement avant de se désactiver par collision car les lois de la physique sont des lois statistiques mais ce n’est évidemment pas à cette infime probabilité que se réfèrent les partisans du réchauffement climatique d’origine anthropique en invoquant un « effet de serre » qui n’a jamais été mis en évidence, ni dans les références que vous citez, ni par votre explication de l’effet des nuages.
Vous concluez votre commentaire en écrivant « Je pense donc qu’il n’y a pas de raisons théoriques ou expérimentales de douter de l’effet de serre». C’est une opinion et non une démonstration.
Merci pour votre commentaire. Permettez-moi aussi de conclure la conversation en vous demandant la dernière question qui suit : puisque vous semblez dire que les références que j’ai citées ne démontrent pas expérimentalement l’effet de serre, quelle type d’expérience pourrait donc selon vous démontrer l’existence de l’effet de serre ? Les références que je vous ai données me semblent suffisantes, mais si elles sont insuffisantes pour vous, alors je suis curieux de savoir de quelle manière pourrait-on expérimenter l’effet de serre…
Cela m’intéresse parce que je suis un chercheur et j’aimerais tenter avec mes propres moyens en laboratoire d’expérimenter l’effet de serre, pour voir si son existence est vraie.
Note Bene :
1) la première référence montre expérimentalement du rayonnement provenant de l’atmosphère et correspondant clairement à la bande d’absorption du CO2
2) la deuxième référence montre d’autres observations de l’effet de serre
3) la troisième référence montre la désexcitation radiative du CO2 à pression normale selon les techniques normales de la fluorescence
4) la quatrième référence montre qu’on voit le CO2 à l’échappement d’une moto, à pression normale
Merci pour cette conversation.
On ne peut logiquement affirmer qu’un phénomène qui n’a jamais été observé n’existe pas mais dans le domaine scientifique c’est à ceux qui proposent un mécanisme de donner des preuves de son existence. Cela n’a jamais été fait pour justifier l’hypothèse de l’effet de serre radiatif qui sert de base à la théorie du réchauffement climatique, devenu « changement » climatique grâce à l’introduction de rétroactions positives ou négatives qui permettent de justifier n’importe quelle variation puis « dérèglement » climatique sous l’influence des médias.
Divers intervenants me demandent parfois de commenter certains articles concernant le climat. Ce serait un travail interminable que je refuse de faire sur ce site spécialement si les auteurs proposent des explications différentes des miennes. Par contre, je réponds toujours aux questions précises concernant les articles que j’ai publiés et je fais confiance à l’esprit critique des lecteurs pour distinguer l’explication la plus convaincante
Vos articles ont intéressé le chimiste des polymères que je suis ! J’ai été amené à m’intéresser à la disparition des glaces attribué au réchauffement climatique et indirectement au forçage radiatif. Doutant comme vous de ce que m’a semblé un dogme, j’ai pris une approche fondée sur le bilan des chaleurs résiduelles liées aux diverses sources d’énergie produite et exploitée par l’homme. En fin de raisonnement, j’arrive à l’idée d’élimination de l’énergie thermique à partir et au-dessus des nuages au moins pour l’instant. Votre discussion concernant l’élimination radiative a retenu mon attention. J’aimerais confronter mon approche à la votre. Pouvez-vous me fournir un moyen pour vous contacter de vive voix si possible? Ce serait trop long et peu efficace par mail
J’apprécie l’intérêt que vous portez à mon article. Je serais heureux d’en discuter avec vous mais je me permets de vous suggérer de lire d’abord l’article http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ dans lequel je précise certaines idées exposées dans l’article auquel vous vous référez et je propose en conclusion un mécanisme original pour justifier l’élimination hors du système Terre – atmosphère de l’énergie reçue du Soleil
Merci pour votre réponse. J’avais déjà lu et relu avec grand intérêt l’article que vous m’indiquez , notamment le mécanisme proposé pour une élimination via l’eau. J’ai ensuite lu le présent d’où mon message précédent. Mon approche fondé sur les échanges thermiques et les équilibres de phases a été systématiquement rejetée par plusieurs journaux sans réelle opposition scientifique autre que les arguments dogmatiques habituels. J’ai entrepris de voir où me mènerait l’idée que l’eau, ce corps chimique exceptionnel, joue sur Terre un rôle de réfrigérant comparable au réfrigérant qui permet de réguler la température dans un réfrigérateur. J’en suis arrivé au fait que l’énergie thermique solaire de même que l’énergie thermique anthropique (quelle que soit son origine) est remontée au niveau des nuages d’où ce qui n’est pas retourné vers la surface doit être éliminé vers l’espace par radiation. A ce stade, je manque d’éléments, d’où mon souhait d’en discuter avec vous. Cordialement.
Bonjour Georges Geuskens,
Que pensez-vous VRAIMENT de la théorie étudiée par Jean-Louis Pinault (qui a commenté au début) ?
Selon lui, l’altitude d’émission du CO2 augmente au fur et à mesure que la concentration du CO2 augmente dans l’atmosphère.
Et selon lui, cela engendre des « boucles de rétroaction positives ».
Il étudie les fameuses « boucles de rétroaction positives » chères aux alarmistes tel que le youtubeur LE REVEILLEUR.
D’ailleurs, Mr Pinault fait un peu le jeu des alarmistes avec son étude, ce qu’il confirme lui-même sur son site.
Il écrivait dans les commentaires de votre article, sur cette même page sur laquelle nous sommes :
« L’altitude à partir de laquelle le rayonnement thermique s’échappe vers l’espace augmente avec la concentration de CO2 en raison de l’épaississement de la couche opaque au sein de laquelle toute émission dans le spectre infrarouge du CO2 est réabsorbée ou diffusée. La température diminuant avec l’altitude, l’émission est plus faible, ce qui renforce le forçage radiatif de l’atmosphère.
L’impact sur la température de surface de notre planète est faible, de l’ordre de 0.2 – 0.3 °C depuis 1970. Mais il y a des boucles de rétroaction positives qui amplifient le processus de réchauffement. Celles-ci sont très mal connues. Personnellement je mène des recherches dans ce domaine (https://www.mdpi.com/2077-1312/6/4/146). »
C’est cette théorie (de Mr Pinault) qui est maintenant à la pointe dans les milieux alarmistes et carbocentristes.
Selon Pinault, si j’ai bien compris, le hot spot, ce fameux « point chaud » de la théorie réchauffiste, se déplace en hauteur au fur et à mesure que la concentration du CO2 dans l’atmosphère augmente.
Or moi je pense comme vous, au contraire de Mr Pinault que c’est vraiment négligeable à de telles hauteur.
Georges MALAKOFF avait commenté le 2 mai 2019 à 22 h 06 min pour dire qu’il était d’accord avec votre point de vue, et contre celui de Mr PINAULT.
Mr Georges Geuskens, je vous cite pour que chacun puisse retrouver votre argument plus facilement :
« A des altitudes de l’ordre de 100 km la pression atmosphérique est si faible que le nombre de collisions entre molécules n’est plus que d’environ 1000 par seconde. Des molécules excitées (CO2 ou autres) par n’importe quel mécanisme peuvent alors se désactiver par émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise. Dans ces conditions, la fluorescence de molécules de CO2 à la longueur d’onde de 15 µm a été détectée, comme mentionné dans ma note. On ne peut cependant parler d’un effet de serre qui pourrait conduire au réchauffement de la surface terrestre car l’intensité du rayonnement émis décroît avec le carré de la distance qui est maintenant considérable. »
J’ai l’impression qu’en 2022, avec nos connaissances actuelles, tout est dans cet échange de point de vue.
Je ne souhaite pas commenter les travaux de Mr Pinault que je ne connais pas suffisamment. J’y ferai seulement une brève allusion à la fin de cette réponse. Je préfère exposer mon point de vue aussi clairement que possible en faisant confiance à l’esprit critique des lecteurs pour distinguer l’explication la plus convaincante.
Il est unanimement admis que l’évacuation hors du système Terre-atmosphère de l’énergie reçue du Soleil n’est possible que sous forme de rayonnement. Mais par quel mécanisme ?
L’explication la plus simple proposée par de nombreux climatologues est que les molécules ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre se désactivent par réémission du rayonnement absorbé sous forme de fluorescence dans toutes les directions.
Pour une molécule isolée (sans interaction avec les molécules environnantes) excitée à l’état de vibration, la désactivation ne peut se faire QUE par conversion interne ou émission de fluorescence. La population d’un état excité décroit exponentiellement avec le temps selon e^(-kt) et, par définition, la durée de vie de l’état excité vaut 1/k. Dans le cas du CO2 on trouve expérimentalement que la durée de vie radiative vaut 0,4 s et k = 2,5 s-1. Les valeurs correspondantes pour les molécules H2O isolées sont 0,06 s et k = 17 s-1
Cependant, dans les basses couches atmosphériques les molécules de CO2 excitées à l’état de vibration peuvent se désactiver par DEUX mécanismes en compétition dont les constantes de vitesse sont très différentes :
– émission de fluorescence (voir ci-dessus)
– collisions avec les molécules environnantes.
La conversion de l’énergie de vibration de CO2 (ou H2O) en énergie cinétique de translation des molécules environnantes N2 et O2 ne peut résulter que de chocs inélastiques car dans un choc élastique l’énergie interne de chaque molécule est conservée. La proportion de 0,001 % de chocs inélastiques peut être déduite de la référence (4) de l’article auquel vous vous référez. Le nombre de collisions étant de 7 10^9 s-1 pour les molécules atmosphériques à la surface terrestre le nombre de chocs efficaces est réduit à 7 10^4 s-1 et on en déduit que k = 7 10^4 s-1. Ces chiffres montrent que la désactivation par collisions est largement prépondérante car 28000 fois plus rapide que la désactivation radiative. Dans les basses couches atmosphériques la constante de vitesse de désactivation par deux mécanismes simultanément sera la somme des constantes de vitesse des deux mécanismes k = (2,5 s-1) + (7 10^4 s-1) et la durée de vie du CO2 excité sera réduite à 1/[(2,5 s-1) + (7 10^4 s-1)] = 0,000014 s. La désactivation sera donc très rapide par collisions et sans émission de fluorescence. Dans les basses couches atmosphériques le même raisonnement est valable pour les molécules H2O.
Comme vous le rappelez en me citant « A des altitudes de l’ordre de 100 km la pression atmosphérique est si faible que le nombre de collisions entre molécules n’est plus que d’environ 1000 par seconde. Des molécules excitées (CO2 ou autres) par n’importe quel mécanisme peuvent alors se désactiver par émission d’un rayonnement avant qu’une collision inélastique ne se produise ». L’altitude d’émission du CO2 ne peut donc être très inférieure à 100 km environ. Elle est indépendante de la fraction volumique en CO2 qui reste pratiquement constante de la surface terrestre jusqu’au sommet de l’atmosphère mais très dépendante de la concentration des molécules environnantes pour les raisons explicitées ci-dessus.
Pour en revenir à la question initiale : par quel mécanisme l’énergie reçue du Soleil pourrait-elle être évacuée sous forme de rayonnement hors du système Terre-atmosphère ? Dans http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ (paragraphe 4.3) je propose un mécanisme nouveau impliquant l’émission d’un rayonnement lors de la condensation brusque de la vapeur d’eau sursaturée à la limite de la troposphère. J’écris notamment : « Lors du brusque passage d’un état métastable à un état stable les interactions entre un grand nombre de molécules H2O voisines deviennent prépondérantes, réduisant automatiquement les collisions avec les molécules environnantes, empêchant la libération d’énergie sous forme de chaleur et favorisant la libération sous forme de rayonnement ».
Je me suis renseigné sur la théorie « officielle » de l’effet de serre. J’ai appris que, selon cette théorie, dans la basse troposphère, le principal gaz à effet de serre est l’eau qui sature ces couches qu’on appelle d’ailleurs des couches « aveugles ». Le CO2 dans ces couches a peu ou pas d’impact car elle sont déjà saturées en gaz à effet de serre. Le CO2 joue surtout un rôle dans la haute troposphère (5-10km), là où il n’y a plus d’eau.
Or, dans la haute troposphère, la température est très froide, elle peut même atteindre les -80°C. Puisque la température est froide, le nombre de collisions intermoléculaires est fortement réduit. Ne se pourrait-il donc pas que, en haute troposphère, les molécules de CO2 puissent tout de même émettre de la fluorescence, en raison non seulement d’une pression atmosphérique moindre, mais surtout d’une faible température atmosphérique ?
La réponse à vos questions et des explications détaillées se trouvent dans l’article auquel vous vous référez ainsi que dans le suivant http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Bonjour
Avez-vous connaissance de cette critique enflammée sur votre article ?
https://unpeudephysique.be/wp/?p=325
Merci d’avance pour une réponse à cet article qui veut vous démolir.
Je ne m’engage dans aucun débat sur les réseaux sociaux avec des interlocuteurs anonymes. Par contre, je réponds volontiers sur ce site à toutes les critiques, questions ou commentaires concernant les articles qui y sont publiés. Je préfère exposer mon point de vue aussi clairement que possible en faisant confiance à l’esprit critique des lecteurs pour distinguer l’explication la plus convaincante.
Je voulais simplement vous informer de cela.
Ce n’est pas un simple idiot qui poste sur des réseaux sociaux.
Je trouve que cela vous donne une chance de répliquer, car ce monsieur très lâche fait ça dans votre dos, et sans donner son nom.
L’idée n’est pas de débattre avec des interlocuteurs anonymes comme ce Mr très vindicatif à votre égard et vindicatif envers les sceptiques sur le rôle du CO2 dans le pilotage du climat.
L’idée est que vous êtes pris pour cible par ce Mr et qu’il est actuellement cité comme « référence » pour vous avoir réfuté.
Je pense que vous devriez vraiment lui répondre ici ou sur son blog.
A défaut de réponse de votre part, la plupart des gens auront tendance à lui donner raison.
Vous pouvez répliquer ici même ou sur un article dédié, mais s’il vous plait, faites une réponse.
Merci pour votre aimable commentaire qui ne me fera pas changer d’avis. Un auteur de théâtre, fort apprécié au siècle dernier mais totalement oublié depuis, disait :
« Si tous ceux qui disent du mal de moi savaient ce que je pense d’eux ils en diraient encore bien davantage ».
Je partage ce point de vue. De plus, je tiens à préciser que tous les articles publiés sur le site http://www.science-climat-energie.be
1° ont été soumis à un comité de lecture. Sur le plan scientifique ils sont donc « peer reviewed » mais les opinions exprimées n’engagent que leurs auteurs.
2° tous les auteurs ont accepté de répondre aux commentaires précis et polis. Pour 303 articles, 1548 commentaires et réponses ont été publiés soit, en moyenne 5 commentaires et réponses par articles.
3° le site http://www.science-climat-energie.be est donc largement ouvert au débat
Pouvez-vous faire une comparaison avec les réseaux sociaux ?
Bonjour Professeur Geuskens,
En septembre 2021, vous m’aviez dit que l’effet de serre est une hypothèse qui « n’a JAMAIS reçu la moindre vérification expérimentale ».
Or, un tout nouvel article intitulé « Verification of the Greenhouse Effect in the Laboratory » par M. Schnell et H. Harde est paru en janvier 2022 dans la nouvelle revue Science of Climate Change : https://scc.klimarealistene.com/produkt/verification-of-the-greenhouse-effect-in-the-laboratory/. Si vous n’avez pas accès au document, je l’ai en PDF si vous le souhaitez.
H. Harde est plutôt d’accord avec vous sur le fait que, auparavant, l’effet de serre n’avait eu que peu de support expérimental et qu’il reposait surtout sur des fondements théoriques. Voici ce qu’il dit : « The existence or non-existence of the so-called atmospheric greenhouse effect continuously dominates the extremely emotional discussion about a human impact on global warming. Most scientists
agree with the fundamental greenhouse theory, but like their opponents they are missing a reliable experimental verification of this effect ». Il affirme aussi que « the existence of the greenhouse effects is almost exclusively based on theoretical facts (http://hharde.de/#xl_xr_page_climate%20a).
Je ne désire pas nécessairement que vous commentiez/réfutiez son article, mais je souhaiterais savoir si vous l’avez déjà lu et si, selon vous, il confirme oui ou non l’existence de l’effet de serre.
De mon côté, j’ai demandé à H. Harde par mail qui m’a dit : « Our investigations clearly demonstrate the existence of the GHE and the back-radiation of GH-gases ».
Cela étant, je lui ai également demandé sa distinction entre fluorescence et rayonnement thermique. Il m’a dit : « The term fluorescence is mainly used for spontaneous emissions in the visible. In the near and middle IR we better speak about thermal emission. » Je ne suis pas vraiment d’accord avec lui : je dirais plutôt que la fluorescence, c’est l’émission spontanée, quelle que soit la longueur d’onde du photon émis (UV, visible, IR). Qu’en dites-vous ?
Merci d’avance !
Je refuse de commenter les articles sur le climat quels que soient les auteurs et les opinons exprimées. Sur ce site je me limite à mon domaine de compétence et je réponds toujours aux questions précises qui me sont posées. En particulier, concernant la différence entre rayonnement thermique et rayonnement de fluorescence explicitée au début de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ j’ai déjà répondu à une de vos questions précédemment.
Bonjour Professeur,
Est-il possible de quantifier l’augmentation de température généré par la vapeur d’eau ?
Ni la vapeur d’eau, ni le CO2 ayant absorbé une fraction du rayonnement thermique de la Terre ne peuvent réchauffer la surface terrestre par émission d’un rayonnement (parfois qualifié de « back radiation ») et leur contribution au réchauffement des basses couches atmosphériques est insignifiante, comme le montre un calcul simple basé sur le bilan énergétique de la Terre présenté sur la fig. 8 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ (identique à celui de la fig. 2 de l’article auquel vous vous référez mais mieux analysé).
Au sommet de l’atmosphère la Terre reçoit du Soleil 342 W/m2 dont seulement 50 % atteignent la surface terrestre. 20 % de l’énergie absorbée par la surface terrestre sont ensuite dissipés sous forme de rayonnement et 70 % de ce rayonnement thermique sont absorbés par les gaz dits « à effet de serre » (GES = principalement H2O et CO2) donc 24 W/m2. Les molécules excitées se désactivent endéans quelques microsecondes par collisions avec les molécules environnantes. Dans ces conditions, il y a conversion de l’énergie de vibration des GES en énergie cinétique de translation des molécules N2 et O2 contribuant ainsi à une augmentation de leur énergie cinétique. Quelle est l’importance de cet effet ?
L’absorption par les GES étant pratiquement saturée sur une épaisseur atmosphérique d’une dizaine de mètres 24 W (= 24 J/s) seront dissipés dans une colonne d’air de 1 m2 de base et de 10 m de haut donc de volume 10 m3. Le nombre de moles de gaz dans 10 m3 pouvant être calculé par la relation des gaz parfaits PV = n R T (on trouve n = 10^6/RT) et l’énergie cinétique totale des molécules par la relation E = n (5/2) RT, on constate que la conversion de l’énergie de vibration des GES en énergie cinétique de translation des molécules N2 et O2 n’augmentera leur énergie cinétique que de 0,001 % par seconde. Cette valeur ne sert qu’à fixer un ordre de grandeur car il n’y a pas accumulation d’énergie cinétique et pas d’augmentation locale de température puisqu’un important courant de convection existe déjà.
En conclusion, la présence de H2O et CO2 dans l’atmosphère ne modifie pas le bilan énergétique global de la Terre mais seulement l’importance relative des différents mécanismes de dissipation de l’énergie reçue du Soleil. Cela ne peut avoir aucune influence sur la température « globale moyenne » de la surface terrestre
Bonjour Professeur,
Merci beaucoup pour votre article, pour votre site et pour le temps que vous prenez à répondre aux commentaires.
Ma question est très simple. Etant donné qu’il s’agit d’un sujet majeur, pourquoi est-ce que les scientifiques du GIEC refusent encore d’intégrer ce que vous avanciez ici et qui me semble parfaitement cohérent et très bien expliqué ?
Votre article à bientôt 4 ans à la date où j’écris mon commentaire. Nous en sommes à la COP27 et le discours officiel n’a pas changé d’un iota depuis maintenant plus de 25 ans. Nous savons tous que la science évolue lentement et que bien souvent des théories sont réfutées des siècles plus tard alors que d’autres qui étaient ignorées sont finalement démontrées.
Malheureusement, il semble que nous n’ayons pas vraiment le temps de nous tromper; du moins c’est ce qu’on nous martèle tous les jours. Il serait vraiment dommageable de passer à côté du bon diagnostic et surtout de mettre en place les mauvaises solutions, d’autant plus que certaines solutions risquent de mettre à mal une société globale déjà bien fragile et inégale.
Merci
Merci pour votre commentaire. Vous trouverez un texte plus récent (2020) sous la référence http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/
Bonjour
Je voudrais savoir s’il est possible de déterminer l’origine d’une molécule de CO2 à partir de son analyse isotopique. En clair peut-on quantifier l’origine fossile ou naturelle du CO2 dans notre atmosphère.
Je ne suis pas scientifique mais seulement très intéressé par les problèmes climatiques. Merci pour vos analyses qui semblent pleine de bon sens scientifique.
Bonjour,
Non, il n’est malheureusement pas possible de le savoir. Ce sont seulement les rapports isotopiques qui peuvent donner une indication. Par exemple lorsqu’un mélange de CO2 est enrichi en carbone 12 ou en carbone 13, on peut suspecter qu’il provient de la combustion de matière végétale (pétrole, charbon) ou non. Mais on n’en est jamais certain car le fractionnement isotopique peut provenir d’autres causes. Pour plus de détails référez-vous aux 3 publications de JC Maurin sur SCE : Maurin J.C. Evolutions récentes du CO2 atmosphérique. 09/2018 (1/4), 10/2018 (2/4), 11/2018 (3/4) et 12/2018 (4/4).
Bonjour,
Je voulais juste vous remercier.
Même si je n’ai pas les compétences pour tout comprendre dans le détails, j’ai dans l’ensemble réussi à m’y retrouver et j’ai pris un énorme plaisir à lire votre article et l’ensemble des commentaires (et des réponses) qui ont suivi.
Vous êtes brillant, aucune approximation dans vos réponses, tout est clair net et précis.
Merci encore et je vais continuer sur les autres articles !
Bonjour monsieur Geuskens
Je ne suis pas scientifique de formation, mais ancien pilote professionnel, bien formé et très féru de météorologie, et inévitablement je parcoure depuis plus de 20 ans ce qui s’écrit sur le climat et son évolution.
Déjà dans la fin des années 70 lorsque j’étais en formation pilote, notre instructeur météo, nous mettait en garde contre les théories parfois « fantaisistes » sur l’effet de serre et ses conséquences. Depuis quelques temps déjà, je cherche à savoir si on peut déterminer par analyse des isotopes carbone 12c,13c,14c , le pourcentage moyen de CO2 fossile dans l’atmosphère. J’ai déjà beaucoup d’infos plus ou moins contradictoires ou très absconses sur ce sujet pourtant très critique.
J’aimerai avoir votre avis sur ce sujet. D’avance merci
Merci votre intérêt pour les articles publiés sur le site https://www.science-climat-energie.be. Je crois que vous trouverez une réponse partielle à votre question en consultant les articles de J.C. Maurin mentionnés ci-dessous :
1° https://www.science-climat-energie.be/2019/06/13/la-croissance-du-co2-dans-latmosphere-est-elle-exclusivement-anthropique-carbone-14-et-effet-suess-1-2/
2° https://www.science-climat-energie.be/2019/07/12/la-croissance-du-co2-dans-latmosphere-est-elle-exclusivement-anthropique-2-3/
3° https://www.science-climat-energie.be/2019/07/19/la-croissance-du-co2-dans-latmosphere-est-elle-exclusivement-anthropique-3-3/
Très brièvement la conclusion de J.C. Maurin est que :
a) Une croissance exclusivement anthropique du CO2 atmosphérique ne peut expliquer la baisse du Δ14C dans l’atmosphère entre 1890 et 1950
b) Pour retrouver la totalité de la croissance du CO2 mesurée à Mauna Loa, il est nécessaire de compléter par des apports nets non anthropiques, c’est-à-dire naturels
La proportion exacte de CO2 d’origine anthropique dans l’atmosphère reste un sujet très controversé mais j’explique dans mes articles que, quelle que soit l’origine du CO2, son influence sur le climat est insignifiante
Another interesting dialog between british Dr Jordan Peterson (*) in #DailyWirePlus
and US Dr Richard Lindzen (Atmospheric Physicist…)
« This Well Known Effect Breaks the Climate Narrative » :
Dr Lindzen notably saying this citation : « Nazi’s Joseph Goebbels said ‘If you tell a big enough lie and you repeat it enough and enough, it will become the truth » …
E.S. : [[ “Plus le mensonge est gros, plus il passe.”
Let us note that is exactly how activists are dealing with Anthropogenic Climate (said CO2) Warming, since Al Gore et al. launched the game, back in 2007 ? ]]
https://www.youtube.com/watch?v=KhCKYvETYDc
Dated Aug. 2023 // 11 min duration // 1,138 Mios views // 4.950+ comments
WORDING : «« greenhouse effect… the narrative adding CO2 to it… increasing it causes warming and moreover… perturbating a system… positive VS negative feedbacks loops… Earth climate system and its many regions (tropics and outside of them)… they have very different dynamics… Correolis Effect… Temperatures differences and changes, geographically and throughout history… Hydrodynamics… So said +1.5°C ? meanings ? Who support them ?
(*) Dr. Peterson is a professor and clinical psychologist. The clips are derived from lectures, interviews, and self-uploaded videos. This channel will occasionally release clips prior to the full videos on https://www.youtube.com/user/JordanPetersonVideos.
JUST TWO PERTINENT COMMENTS ADDED ?
1 – @wetwingnut il y a 3 mois
I saw Richard speak at the Illinois Institute of Technology in Chicago. He was measured, thoughtful, extremely rational, and realistic about what he, and we, know and understand about climate and what we do not.
By contrast, many of those in the audience were students in the climate policy program at IIT. They were shrill, accusatory, dismissive and completely closed minded.
I realized then that these young people have committed their lives and their parent’s treasure to a very specific view of reality – and ANYTHING or anyone that questioned the veracity of that view was an enemy and a threat to them. This is not science. ]]
2 – @PsychoRavager il y a 3 mois
It’s honestly sad seeing this subject matter considered taboo by the mainstream media. And what I love about Dr. Jordan Peterson is how he actually seeks out the truth whenever possible, especially when he knows deep down that there’s something missing about what he currently understands about reality.]]
Bonjour et merci pour vos démonstrations.
Avez vous alors une opinion sur l évolution actuelle du climat ; nous pouvons tout de même constater une diminution de l enneigement durant la saison d hiver ; pour les périodes soi disant caniculaires je me souviens qu enfant- j ai 64 ans- toute sortie était proscrite entre 13 h et 16 h l été en Corse, je serais donc plus reservé. Reste l enneigement qui semble tt de même en baisse.
Merci de votre intérêt pour SCE. Nous n’avons pas encore traité la question de l’évolution de la couverture neigeuse à l’échelle de la planète. Une rapide recherche (cf. les trois liens ci-dessous) montrerait qu’à l’échelle pluri-décanale la couverture neigeuse serait stable ou très légèrement croissante (premier lien, échelle planétaire), stable ou légèrement décroissante (second lien, Amérique du Nord) ou décroissante (troisième lien, hémisphère Nord). Un examen approfondi est nécessaire car les fluctuations pluriannuelles sont la règle (cf. par exemple deuxième lien). Des modélisations existent aussi, mais ne sont pas reprises ici.
A priori votre ‘ressenti’ semble justifié sans que cela implique de grands changements.
https://notrickszone.com/2021/05/05/surprising-results-global-snowfall-rate-increases-3-over-the-past-40-years/
https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-snow-cover
https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-spring-snow-cover-northern-hemisphere
Bonjour et merci pour vos informations. Dans le paragraphe 1c vous montrez que la désactivation des molécules de CO2 s’effectue par augmentation de l’EC des molécules de N2 ( réaction réversible ). Cette augmentation ne correspond-elle pas à une augmentation de la température, et une modification de la constante d’équilibre de la réaction précédente ?
Votre question est fondamentale : la conversion de l’énergie de vibration du CO2 en énergie cinétique de translation des molécules N2 et O2 pourrait-elle avoir un effet sur la température des basses couches atmosphériques ?
En intégrant l’équation de Planck de 14 à 16 µm, domaine d’absorption du CO2, on calcule que, quels que soient son coefficient d’absorption et sa concentration, ce gaz ne pourrait absorber au maximum que 10 % du rayonnement thermique de la Terre représentant 20 % de l’énergie totale reçue du Soleil au sommet de l’atmosphère (fig. 8 de http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/) soit 2 % de 342 W/m2 donc 7 W/m2 .
Pour estimer l’influence de cette conversion d’énergie par collisions il faut connaître le volume d’air dans lequel l’énergie sera dissipée . En utilisant la relation de Beer-Lambert log Io/I = A C L avec Io = intensité incidente et I = intensité transmise et en y introduisant les valeur A = 20,2 m2/mol pour le coefficient d’absorption molaire du CO2 et C = 0,0178 mol/m3 (pour 0,04 % de CO2 en volume) on trouve que log Io/I vaut 3 (99,9 % d’absorption) pour une épaisseur atmosphérique L = 8 m.
Connaissant le nombre de molécules dans une colonne d’air de 8 m de hauteur et de 8 m3 de volume dans lequel seront dissipés 7 W on trouve que l’énergie cinétique moyenne Em = 5/2 k T (où k est la constante de Boltzmann et T la température en Kelvin) des molécules N2 et O2 n’augmenterait en une seconde que d’environ 0,0001 % . L’augmentation de température sera du même ordre de grandeur. Comme il n’y a évidemment pas d’accumulation d’énergie cinétique puisqu’un important courant de convection existe déjà, le gradient de température existant dans les basses couches atmosphériques ne sera pratiquement PAS affecté par la présence de CO2.
Bonjour
Pas scientifique mais intéressé, par les problèmes climatiques et par le rôle du CO2 dans le réchauffement, qui me semble un peu trop sur évalué je voudrais savoir quelle est la relation approchée entre un nombre exprimant la concentration CO2 en ppm dans l’atmosphère et sa masse exprimée en tonnes ou gigatonnes.
Par exemple : combien représentent en kg ou tonnes 100 ppm de CO2 dans l’atmosphère.
Merci de votre intérêt pour nos articles. Les conversions basiques sont celles-ci : 1ppm = 7,8 GtCO2 = 2,1GtC. N’hésitez pas à consulter nos FAQ pour des données de base sur le cycle du carbone.
Bonjour professeur, un « scientifique » climato-alarmiste à qui j’avais transmis vos points en conclusion de votre article, m’a répondu ceci. Si vous avez de quoi lui répondre, je me charge de le faire. Merci pour votre travail.
Sur l’effet de serre : Il est bien établi que l’effet de serre existe et résulte de l’absorption et de la réémission de rayonnement infrarouge par les gaz à effet de serre (GES), dont le CO₂. Ces molécules réémettent le rayonnement thermique de la Terre, une partie étant renvoyée vers la surface, contribuant au rayonnement des basses couches de l’atmosphère et de la surface. La validité de ce processus a été confirmée par des mesures spectrales et des simulations en laboratoire.
Sur la désactivation par collisions : Il est exact que dans les basses couches de l’atmosphère, les molécules de CO₂ ou d’autres GES perdent une partie de leur énergie par collisions avec les molécules de N₂ et d’O₂. Cependant, cela ne réduit pas l’effet de serre, car ces collisions n’annulent pas l’énergie totale du système. La réémission continue de contribuer au réchauffement général de l’atmosphère.
Sur le bilan énergétique global : La conversion de l’énergie de vibration en énergie de traduction (par collisions) ne modifie effectivement pas le bilan énergétique en elle-même. Cependant, les émissions de CO₂ augmentent le nombre de molécules capables de capturer et de réémettre le rayonnement infrarouge, ce qui entraîne une augmentation de la température moyenne de la Terre, car plus de rayonnement est renvoyé vers la surface.
Sur le rôle du CO₂ dans le dégagement : De nombreuses études empiriques et modélisations montrent que le CO₂ contribue au déclenchement de l’atmosphère et de la surface terrestre. L’augmentation de CO₂ depuis l’ère industrielle a été corrélée avec des hausses de température, et les modèles de climat qui incluent le CO₂ prédisent des tendances de émissions rappelées dans les relevés de température globaux.
Sur la justification de la théorie du réchauffement climatique anthropique : Le consensus scientifique, basé sur des décennies de recherches et de simulations validées, soutient que l’augmentation de CO₂ due aux activités humaines est un facteur principal du réchauffement climatique. Les projections actuelles des modèles climatiques (par exemple, les modèles utilisés par le GIEC) montrent que sans les émissions anthropiques de CO₂ et autres GES, les tendances issues de l’émission ne seraient pas explicables uniquement par les facteurs naturels.
Si votre interlocuteur anonyme avait le courage de s’adresser à moi directement pour me poser des questions claires et précises je lui répondrais certainement. En attendant, vous pouvez lui recommander de lire ma note http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ qui concerne précisément les points auxquels il fait allusion.