MODMODÈÈLE 1-D DE BILAN LE 1-D DE BILAN D’D’ÉÉNERGIE TERRESTRENERGIE TERRESTRE**

Modèle numérique interactif doté deModèle numérique interactif doté deplusieurs paramètres ajustables :plusieurs paramètres ajustables :

albédos du sol, de la glace et des nuagesalbédos du sol, de la glace et des nuages TTcritcrit température critique de la cryosphèretempérature critique de la cryosphère A, BA, B contrôlent les pertes infrarouges vers contrôlent les pertes infrarouges vers

l’espacel’espace KK taux de transport latitudinal de chaleurtaux de transport latitudinal de chaleur CC nébulositénébulosité FFss intensité de la radiation solaireintensité de la radiation solaire

* Adapté de Henderson-Sellers & McGuffie, «* Adapté de Henderson-Sellers & McGuffie, «Climate modelling primer»Climate modelling primer», John Wiley & Sons,, John Wiley & Sons, Chichester, 217 pp.Chichester, 217 pp.

ObjectifsObjectifsCe modèle permet de simuler le profil latitudinal des Ce modèle permet de simuler le profil latitudinal des températures de surface du système Terre-Atmosphère. températures de surface du système Terre-Atmosphère. La température moyenne pour chaque bande de latitude La température moyenne pour chaque bande de latitude i, notée «i, notée «TTii » est déterminée lorsque l’équilibre entre » est déterminée lorsque l’équilibre entre l’absorption d’énergie solaire, l’émission de l’absorption d’énergie solaire, l’émission de rayonnement infrarouge et le transport de chaleur à rayonnement infrarouge et le transport de chaleur à chaque latitude est réalisé. L’absorption d’énergie chaque latitude est réalisé. L’absorption d’énergie solaire dépend de l’albédo,solaire dépend de l’albédo, et de la nébulosité,et de la nébulosité, CC. La . La déperdition du rayonnement infrarouge est contrôlée par déperdition du rayonnement infrarouge est contrôlée par les paramètres les paramètres AA et et BB, et l’efficacité du transport de , et l’efficacité du transport de chaleur méridien par le paramètre chaleur méridien par le paramètre KK. Le paramètre . Le paramètre TTcritcrit, , détermine la température critique au-dessous de détermine la température critique au-dessous de laquelle la surface devient entièrement englacée. La laquelle la surface devient entièrement englacée. La température de surface dépend aussi de l’intensité de la température de surface dépend aussi de l’intensité de la radiation solaire reçue au sommet de l’atmosphère par radiation solaire reçue au sommet de l’atmosphère par l’entremise du facteur l’entremise du facteur FFss qui en ajuste l’intensité. qui en ajuste l’intensité.

schéma

Modèle de Bilan d’Énergie Modèle de Bilan d’Énergie Terrestre en 1-DTerrestre en 1-D

© Stéphane Goyette

Ti, Si, i, Tri, Li latitude i

Ti+1, Si+1, i+1, Tri+1, Li+1

Ti-1, Si-1, i-1, Tri-1, Li-1

latitude i+1

latitude i-1

Le principe de conservation de l’énergie permet d’écrire :

Si [1 – (Ti)] = Li(Ti) + Tri (Ti)

( radiation solaire absorbée) = (pertes infrarouges) + (transport de chaleur)

et sert à résoudre Ti, la température moyenne à chaque bande de latitude, notée i variant de 1 à 10 couvrant l’hémisphère Nord.

marge de glace

Menu PrincipalMenu Principal

• DéfinitionsDéfinitionsTTcritcrit

AA,, B BKKCCFFss

• SimulationsSimulations

• Conclusions Conclusions généralesgénérales

: albédo: albédoL’albédo détermine le pouvoir de réflexion de la L’albédo détermine le pouvoir de réflexion de la surface et des composantes de l’atmosphère à surface et des composantes de l’atmosphère à l’égard de la radiation solaire. Il est représenté l’égard de la radiation solaire. Il est représenté par un nombre variant de 0 à 1. La réflexion par un nombre variant de 0 à 1. La réflexion mesurée au sommet de l’atmosphère est mesurée au sommet de l’atmosphère est produite par les effets combinés du sol (océans, produite par les effets combinés du sol (océans, forêts, glaces, forêts, glaces, etcetc ;; noté noté sfcsfc,,ii) et de l’atmosphère ) et de l’atmosphère {air, aérosols, nuages (noté {air, aérosols, nuages (noté cloudsclouds), ), etcetc }. }.intrantsintrantssfc,isfc,i l’albédo de l’eau, de la plupart des sols, des cultures et des l’albédo de l’eau, de la plupart des sols, des cultures et des

forêts est faible [5 - 20%], tandis que celui de la neige, de la forêts est faible [5 - 20%], tandis que celui de la neige, de la glace ou du sable sec est relativement élevé [60 – 95%]glace ou du sable sec est relativement élevé [60 – 95%]

cloudsclouds l’albédo des nuages est hautement variable car il dépend de l’albédo des nuages est hautement variable car il dépend de la charge de ces derniers en vapeur d’eau, en gouttelettes la charge de ces derniers en vapeur d’eau, en gouttelettes et en cristaux de glace; la valeur de ce paramètre varie et en cristaux de glace; la valeur de ce paramètre varie généralement dans une fourchette de [25 – 75%]généralement dans une fourchette de [25 – 75%]

extrantiil’albédo simulé selon les bandes de latitudes dépend de l’albédo simulé selon les bandes de latitudes dépend de sfc,isfc,i

et de et de cloudsclouds. La moyenne globale observée est d’environ 33%. La moyenne globale observée est d’environ 33%

TTcritcrit : : température critique de la température critique de la cryosphèrecryosphère

Ce paramètre détermine la température à laquelle la Ce paramètre détermine la température à laquelle la surface située dans une bande de latitude donnée devient surface située dans une bande de latitude donnée devient entièrement recouverte de glace et de neige; une telle entièrement recouverte de glace et de neige; une telle surface possède un albédo très élevé (surface possède un albédo très élevé (i.e.i.e., , iceice > 60%) donc > 60%) donc très réfléchissante à l’égard de la radiation solaire. très réfléchissante à l’égard de la radiation solaire. L’absorption de la radiation solaire par la cryosphère est L’absorption de la radiation solaire par la cryosphère est faible en effet. La valeur de faible en effet. La valeur de TTcritcrit peut varier de -15 à 0 peut varier de -15 à 0°°C. Ce C. Ce paramètre est étroitement relié à la formulation de l’albédo paramètre est étroitement relié à la formulation de l’albédo variant selon chaque bande de latitude i comme suit :variant selon chaque bande de latitude i comme suit :

ice ice ; ; TTii ≤ ≤ TTcritcrit

sfc,isfc,i = = sfcsfc((TTi i ) =) =

sfc,i sfc,i ; ; TTii > > TTcritcrit

AA,, B B : : paramètres contrôlant le paramètres contrôlant le rayonnement infrarougerayonnement infrarouge

Le système Terre-Atmosphère émet des ondes Le système Terre-Atmosphère émet des ondes électromagnétiques de longueurs d’ondes supérieures électromagnétiques de longueurs d’ondes supérieures à 4 à 4 m. Le rayonnement infrarouge quittant chaque m. Le rayonnement infrarouge quittant chaque bande de latitude i vers l’espace, bande de latitude i vers l’espace, LLii, est représenté , est représenté par une forme linéaire dépendant de la température par une forme linéaire dépendant de la température TTii dont les paramètres sont liés par l’équation suivante :dont les paramètres sont liés par l’équation suivante :

LLii = = LL((TTi i ) = ) = AA + ( + (BB ** TTi i ))

AA = = ordonnée à l’origine de la linéarisation pouvant varier de 150 à ordonnée à l’origine de la linéarisation pouvant varier de 150 à 310 Wm310 Wm-2-2

BB = = terme dépendant de terme dépendant de TTii, , i.e.i.e., le taux de variation selon , le taux de variation selon T T zonale, zonale, pouvant varier de 0 à 20 Wmpouvant varier de 0 à 20 Wm-2-2CC-1-1

KK : : taux de transport taux de transport latitudinal de chaleurlatitudinal de chaleur

L’intensité du transport de chaleur méridien, L’intensité du transport de chaleur méridien, TrTrii, , est paramétrisée en fonction de la température est paramétrisée en fonction de la température de la bande de latitude i comme suit :de la bande de latitude i comme suit :

TrTrii = = Tr Tr ((TTii, [, [T T ]) = ]) = KK ( (TTi i - [- [T T ] )] )

où [où [TT ] représente la température moyenne globale. Le ] représente la température moyenne globale. Le transport assure un transfert de chaleur d’une bande de transport assure un transfert de chaleur d’une bande de latitude chaude vers une autre froide.latitude chaude vers une autre froide.

KK = = taux de transport de chaleur pouvant varier de 0 à 50 W taux de transport de chaleur pouvant varier de 0 à 50 W mm-2-2 C C-1-1; si ; si KK = 0, le transport est nul et = 0, le transport est nul et KK > 4 dénote un > 4 dénote un transport très efficace, amenuisant de ce fait le gradient transport très efficace, amenuisant de ce fait le gradient de température existant entre l’de température existant entre l’ÉÉquateur et les Pôlesquateur et les Pôles

CC : : nébulositénébulosité

La nébulosité détermine la fraction du ciel couverte par La nébulosité détermine la fraction du ciel couverte par les nuages selon chaque bande de latitude i. Les les nuages selon chaque bande de latitude i. Les valeurs de valeurs de CCii varient entre 0 et 1. Plus la nébulosité est varient entre 0 et 1. Plus la nébulosité est importante, plus grande est la réflexion de la radiation importante, plus grande est la réflexion de la radiation solaire par l’atmosphère et moins d’énergie est alors solaire par l’atmosphère et moins d’énergie est alors disponible sous ces latitudes. La nébulosité affecte disponible sous ces latitudes. La nébulosité affecte l’absorption de la radiation solaire à la surface par le l’absorption de la radiation solaire à la surface par le biais des réflexions multiples mais également le biais des réflexions multiples mais également le rayonnement infrarouge par l’effet de serre que les rayonnement infrarouge par l’effet de serre que les nuages peuvent engendrer.nuages peuvent engendrer.

CCii == 0 (0/10), dénote un ciel clair0 (0/10), dénote un ciel clair= 0.5 (5/10), indique un ciel couvert de 50% de nuages;= 0.5 (5/10), indique un ciel couvert de 50% de nuages; la moyenne globale vaut environ 55-65%la moyenne globale vaut environ 55-65%= 1 (10/10), signale un ciel totalement couvert par les= 1 (10/10), signale un ciel totalement couvert par les

nuagesnuages

FFss : intensité de la radiation : intensité de la radiation solairesolaire

FFss détermine l’intensité de la radiation solaire détermine l’intensité de la radiation solaire incidente à chaque bande de latitude i. Le soleil incidente à chaque bande de latitude i. Le soleil émet des ondes électromagnétiques de longueurs émet des ondes électromagnétiques de longueurs d’ondes inférieures à 4 d’ondes inférieures à 4 m. La radiation solaire m. La radiation solaire incidente varie selon les latitudes (incidente varie selon les latitudes (SS ii). Elle est ). Elle est intense à l’intense à l’ÉÉquateur et faible aux Pôles. Intégrée sur quateur et faible aux Pôles. Intégrée sur la Terre entière, l’intensité du flux de radiation vaut la Terre entière, l’intensité du flux de radiation vaut 342 Wm342 Wm-2-2 en moyenne globale. en moyenne globale.

FFss = 0 = 0 le flux de radiation solaire incidente est nulle flux de radiation solaire incidente est nul

0.90.9 le flux vaut 90% de le flux vaut 90% de SSii soit 308 W m soit 308 W m-2 -2 en moyenne globaleen moyenne globale

1.11.1 le flux vaut 110% de le flux vaut 110% de SSii soit 376 W m soit 376 W m-2 -2 en moyenne globaleen moyenne globale

SimulationsSimulationsProposition de 2 situations permettant Proposition de 2 situations permettant d’illustrer les potentialités de ce modèle en vue d’illustrer les potentialités de ce modèle en vue de simuler la température d’équilibre zonale :de simuler la température d’équilibre zonale :

1)1) Climat actuelClimat actuel

2)2) Influence du soleil : l’Influence du soleil : l’ÂÂge de glacege de glace

Simulation du climat Simulation du climat actuel…actuel…Afin de reproduire les températures moyennes zonales Afin de reproduire les températures moyennes zonales de surface observées, le modèle doit être initialisé avec de surface observées, le modèle doit être initialisé avec des caractéristiques radiatives et thermiques des caractéristiques radiatives et thermiques «adéquates» du système Terre-Atmosphère. Cette «adéquates» du système Terre-Atmosphère. Cette situation implique une prise en compte des mesures des situation implique une prise en compte des mesures des divers éléments. Cela nous permet de prescrire les divers éléments. Cela nous permet de prescrire les valeurs suivantes, globales ou selon les latitudes, allant valeurs suivantes, globales ou selon les latitudes, allant de l’de l’ÉÉquateur (i=1) vers le Pôle Nordquateur (i=1) vers le Pôle Nord** (i=9) : (i=9) :

ii = [.05, .05, .2, .2, .08, .08, .1, .3, .5]= [.05, .05, .2, .2, .08, .08, .1, .3, .5]cloudsclouds = 0.5= 0.5TTcritcrit = -10= -10°°CCiceice = 0.62= 0.62AA = 204 W m= 204 W m-2 -2 ; B = 2.17 W m; B = 2.17 W m-2 -2 °°CC-1-1

KK = 3.81 W m= 3.81 W m-2 -2 °°CC-1-1

CCii = [.5, .42., .40, .46, .57, .63, .62, .58, .52 ]= [.5, .42., .40, .46, .57, .63, .62, .58, .52 ]FFss = 1= 1

* * pour obtenir des résultats valides au sud de l’pour obtenir des résultats valides au sud de l’ÉÉquateur, il suffit d’initialiser quateur, il suffit d’initialiser avec des intrants représentatifs de cet hémisphère, spécialement ceux avec des intrants représentatifs de cet hémisphère, spécialement ceux pour pour ii, et , et CCii..

températurestempératures

rayonnementrayonnement

albédoalbédo

TempératuresTempératures moyennes zonales moyennes zonales actuelles simulées, actuelles simulées, TTii

discussion

-5-5°°

--2525°°-15-15°°

-35-35°°

-45-45°°

-55-55°°

-65-65°°

-75-75°°

-85-85°N°N

profils profils TTii

moyenne globale moyenne globale 14.714.7°°CC

Discussion: Discussion: températurestempératuresLes températures décroissent d’environ 27Les températures décroissent d’environ 27°°C dans la C dans la région intertropicale à -13.5région intertropicale à -13.5°°C au-delà de 80C au-delà de 80°°N; cette N; cette simulation reproduit adéquatement les températures de simulation reproduit adéquatement les températures de surface observées dont la moyenne globale est d’environ surface observées dont la moyenne globale est d’environ 1515°°C. L’influence de l’intensité de l’absorption de la C. L’influence de l’intensité de l’absorption de la radiation solaire est prédominante dans la région radiation solaire est prédominante dans la région intertropicale, ce qui explique les fortes températures. Le intertropicale, ce qui explique les fortes températures. Le gradient N-S de température est faible dans cette région gradient N-S de température est faible dans cette région en raison du faible gradient de l’insolation. Les en raison du faible gradient de l’insolation. Les températures les plus faibles se retrouvent au Pôle, là où températures les plus faibles se retrouvent au Pôle, là où l’insolation est minimale. Il existe un fort gradient de l’insolation est minimale. Il existe un fort gradient de température aux latitudes moyennes. C’est là que température aux latitudes moyennes. C’est là que transitent les systèmes météorologiques formés de transitent les systèmes météorologiques formés de dépressions et d’anticyclones voyageant vers l’Est, qui font dépressions et d’anticyclones voyageant vers l’Est, qui font la pluie et le beau temps. Sous ces latitudes, le transport la pluie et le beau temps. Sous ces latitudes, le transport de chaleur en direction du Pôle est le plus intense. Ce de chaleur en direction du Pôle est le plus intense. Ce transport méridien de chaleur permet de réduire la transport méridien de chaleur permet de réduire la différence de température existant entre le Nord et le Sud; différence de température existant entre le Nord et le Sud; en effet, le profil latitudinal de température résultant d’un en effet, le profil latitudinal de température résultant d’un équilibre radiatif pur est caractérisé par une différence de équilibre radiatif pur est caractérisé par une différence de l’ordre de plus de 110l’ordre de plus de 110°°C au lieu de 41C au lieu de 41°°C comme le C comme le montrent les observations.montrent les observations.

Moyennes zonales des flux de Moyennes zonales des flux de rayonnement simulésrayonnement simulés

discussion

solaire absorbé, solaire absorbé, SSi i ** (1-(1-ii)) infrarouge émis, infrarouge émis, LLii

-5-5°°

-25-25°°

-15-15°°

-35-35°°

-45-45°°

-55-55°°

-65-65°°

-75-75°°-85-85°N°N

moyenne globale moyenne globale 233 W m233 W m-2-2

Discussion: Discussion: rayonnementrayonnementLa radiation solaire incidente disponible pour alimenter le La radiation solaire incidente disponible pour alimenter le système Terre-Atmosphère est corrélée négativement avec système Terre-Atmosphère est corrélée négativement avec l’albédo. Des valeurs de plus de 310 Wml’albédo. Des valeurs de plus de 310 Wm -2-2 sont simulées sont simulées dans la région intertropicale et décroissent à moins de 100 dans la région intertropicale et décroissent à moins de 100 WmWm-2-2 au Pôle. Ceci concorde bien avec les valeurs au Pôle. Ceci concorde bien avec les valeurs moyennes annuelles observées. L’énergie infrarouge émise moyennes annuelles observées. L’énergie infrarouge émise par le système Terre-Atmosphère possède un gradient par le système Terre-Atmosphère possède un gradient latitudinal moins prononcé que celui de la radiation solaire latitudinal moins prononcé que celui de la radiation solaire absorbée. Les valeurs de plus de 250 Wmabsorbée. Les valeurs de plus de 250 Wm -2-2 sont simulées sont simulées dans la région intertropicale et celles-ci décroissent à dans la région intertropicale et celles-ci décroissent à environ 160 Wmenviron 160 Wm-2-2 au Pôle. Lorsque l’on combine ces deux au Pôle. Lorsque l’on combine ces deux effets on constate que le système Terre-Atmosphère est en effets on constate que le système Terre-Atmosphère est en surplus énergétique entre l’surplus énergétique entre l’ÉÉquateur et 40quateur et 40°°N et en déficit N et en déficit depuis cette latitude jusqu’au Pôle. Ce bilan latitudinal nous depuis cette latitude jusqu’au Pôle. Ce bilan latitudinal nous permet d’estimer la quantité d’énergie requise pour permet d’estimer la quantité d’énergie requise pour maintenir la structure thermique zonale observée. Le profil maintenir la structure thermique zonale observée. Le profil latitudinal du transport d’énergie indique une valeur qui latitudinal du transport d’énergie indique une valeur qui culmine à plus de 5.5x10culmine à plus de 5.5x101515 W vers 30-35 W vers 30-35°°N. Or, la Terre N. Or, la Terre dans son ensemble est en état d’équilibre radiatif. La dans son ensemble est en état d’équilibre radiatif. La moyenne globale observée pour l’absorption d’énergie moyenne globale observée pour l’absorption d’énergie solaire est de +233 Wmsolaire est de +233 Wm-2-2 et les pertes infrarouges de -233 et les pertes infrarouges de -233 WmWm-2-2, soit un bilan global nul., soit un bilan global nul.

Moyennes zonale de l’albédo Moyennes zonale de l’albédo simulé au sommet de simulé au sommet de l’atmosphère, l’atmosphère, ii

discussion

-5-5°°

--2525°°-15-15°°

-35-35°°

-45-45°°

-55-55°°

-65-65°°

-75-75°°

-85-85°N°N

moyenne globale moyenne globale 33%33%

Discussion: albédoDiscussion: albédoL’albédo simulé au sommet de l’atmosphère possède un L’albédo simulé au sommet de l’atmosphère possède un profil latitudinal inversé par rapport à celui de la radiation profil latitudinal inversé par rapport à celui de la radiation solaire absorbée par le système Terre-Atmosphère. Ce solaire absorbée par le système Terre-Atmosphère. Ce profil est caractérisé par de faibles valeurs, environ 27% profil est caractérisé par de faibles valeurs, environ 27% dans la région équatoriale et croissant de façon monotone dans la région équatoriale et croissant de façon monotone jusqu’à plus de 60% au-dessus du Pôle. Les fortes valeurs jusqu’à plus de 60% au-dessus du Pôle. Les fortes valeurs au Pôle sont essentiellement produites par la présence de au Pôle sont essentiellement produites par la présence de la cryosphère et par le faible angle d’incidence de la la cryosphère et par le faible angle d’incidence de la radiation solaire à cet endroit. D’après cette figure, nous radiation solaire à cet endroit. D’après cette figure, nous constatons que la marge de glace simulée se situe aux constatons que la marge de glace simulée se situe aux environs de 71environs de 71°°N. Les faibles valeurs dans la zone N. Les faibles valeurs dans la zone intertropicale sont engendrées par les océans et ceci intertropicale sont engendrées par les océans et ceci malgré la présence de nuages continentaux qui possèdent malgré la présence de nuages continentaux qui possèdent un fort albédo ainsi que la présence de désert dans la zone un fort albédo ainsi que la présence de désert dans la zone de subsidence tropicale. L’albédo global moyen simulé est de subsidence tropicale. L’albédo global moyen simulé est de 33%. Il se compare bien avec celui observé (env. 30%).de 33%. Il se compare bien avec celui observé (env. 30%).

Influence du soleil…Influence du soleil…Ce modèle peut servir de laboratoire permettant l’étude Ce modèle peut servir de laboratoire permettant l’étude de la sensibilité du climat terrestre en réponse à une de la sensibilité du climat terrestre en réponse à une variation d’un ou plusieurs paramètres. Par exemple, si variation d’un ou plusieurs paramètres. Par exemple, si les valeurs de défaut de tous les paramètres sauf celle de les valeurs de défaut de tous les paramètres sauf celle de FFss sont utilisées, quelle serait la valeur de sont utilisées, quelle serait la valeur de FFss nécessaire à nécessaire à englacer totalement la Terre ? englacer totalement la Terre ?

ii = [.05, .05, .2, .2, .08, .08, .1, .3, .5]= [.05, .05, .2, .2, .08, .08, .1, .3, .5]cloudsclouds = 0.5= 0.5TTcritcrit = -10= -10°°CCiceice = 0.62= 0.62AA = 204 W m= 204 W m-2 -2 ; B = 2.17 W m; B = 2.17 W m-2 -2 °°CC-1-1

KK = 3.81 W m= 3.81 W m-2 -2 °°CC-1-1

CCii = [.5, .42., .40, .46, .57, .63, .62, .58, .52 ]= [.5, .42., .40, .46, .57, .63, .62, .58, .52 ]

FFss > 1 ?> 1 ?

< 1 ?< 1 ?

NonNon ! !Une valeur de Une valeur de FFss > 1 augmenterait la valeur de > 1 augmenterait la valeur de l’énergie solaire reçue au sommet de l’atmosphère. l’énergie solaire reçue au sommet de l’atmosphère. Si l’albédo demeure inchangé, davantage d’énergie Si l’albédo demeure inchangé, davantage d’énergie solaire serait absorbée par le système Terre-solaire serait absorbée par le système Terre-Atmosphère et ceci conduirait à une élévation des Atmosphère et ceci conduirait à une élévation des températures. Alors, températures. Alors, FFss > 1 induirait un climat plus > 1 induirait un climat plus chaud et par conséquent une calotte glaciaire qui chaud et par conséquent une calotte glaciaire qui rétrécirait au lieu de s’accroître !rétrécirait au lieu de s’accroître !

OuiOui ! !Une valeur de Une valeur de FFss < 1 diminue la valeur de l’énergie < 1 diminue la valeur de l’énergie solaire reçue au sommet de l’atmosphère. Il s’en solaire reçue au sommet de l’atmosphère. Il s’en suit une réduction de la quantité d’énergie suit une réduction de la quantité d’énergie disponible au sein du système Terre-Atmosphère. disponible au sein du système Terre-Atmosphère. Par conséquent, Par conséquent, FFs s < 1 mène à une décroissance < 1 mène à une décroissance des températures et donc à un climat plus froid !des températures et donc à un climat plus froid !

Alors,Alors,

si si FFss = 0.95 = 0.95

si si FFss = 0.88 = 0.88

si si FFss = 0.81 = 0.81

FFss = 0.95= 0.95Une valeur de Une valeur de FFss égale à 0.95 signifie que égale à 0.95 signifie que l’énergie solaire incidente au sommet de l’énergie solaire incidente au sommet de l’atmosphère est égale à 95% de sa valeur l’atmosphère est égale à 95% de sa valeur actuelle, soit environ 325 W mactuelle, soit environ 325 W m-2-2 en moyenne en moyenne globale. Par conséquent, la température globale. Par conséquent, la température moyenne globale simulée est de 9.5moyenne globale simulée est de 9.5°°C, soit 65% C, soit 65% de sa valeur globale moyenne d’équilibre lorsque de sa valeur globale moyenne d’équilibre lorsque FFss = 1. Alors, si aucun autre paramètre n’est = 1. Alors, si aucun autre paramètre n’est modifié, le climat résultant est caractérisé par la modifié, le climat résultant est caractérisé par la distribution de température zonale suivantedistribution de température zonale suivante

TempératuresTempératures moyennes moyennes zonales simulées avec zonales simulées avec FFss = = 0.950.95

marge de glace à 68marge de glace à 68°°NN

La marge de glace est donc plus au sud d’environ 3La marge de glace est donc plus au sud d’environ 3°° comparativement à comparativement à

celle simulée avec celle simulée avec FFss = 1. Donc, l’hémisphère n’est pas totalement englacé !!! = 1. Donc, l’hémisphère n’est pas totalement englacé !!!

profils profils TTii

moyenne globale moyenne globale 9.59.5°°CC

FFss = 0.88= 0.88Une valeur de Une valeur de FFss égale à 0.88 signifie que l’énergie égale à 0.88 signifie que l’énergie solaire incidente au sommet de l’atmosphère est solaire incidente au sommet de l’atmosphère est égale à 88% de sa valeur actuelle, soit environ 301 égale à 88% de sa valeur actuelle, soit environ 301 WmWm-2-2 en moyenne globale. Par conséquent, la en moyenne globale. Par conséquent, la température moyenne globale simulée est de température moyenne globale simulée est de 0.140.14°°C, soit moins de 1% de sa valeur globale C, soit moins de 1% de sa valeur globale moyenne d’équilibre lorsque moyenne d’équilibre lorsque FFss = 1. Alors, si aucun = 1. Alors, si aucun autre paramètre n’est modifié, le climat résultant est autre paramètre n’est modifié, le climat résultant est caractérisé par la distribution de température zonale caractérisé par la distribution de température zonale suivantesuivante

TempératuresTempératures moyennes moyennes zonales simulées avec zonales simulées avec FFss = = 0.880.88

marge de glace à 56marge de glace à 56°°NN

La marge de glace est donc plus au sud d’environ 16La marge de glace est donc plus au sud d’environ 16°° comparativement à celle comparativement à celle

simulée avec simulée avec FFss = 1. Donc, l’hémisphère n’est encore pas totalement englacé !!! = 1. Donc, l’hémisphère n’est encore pas totalement englacé !!!

profils profils TTii

moyenne globale moyenne globale 0.150.15°°CC

FFss = 0.81= 0.81Une valeur de Une valeur de FFss égale à 0.81 signifie que l’énergie égale à 0.81 signifie que l’énergie solaire incidente au sommet de l’atmosphère est solaire incidente au sommet de l’atmosphère est égale à 81% de sa valeur actuelle, soit environ 277 égale à 81% de sa valeur actuelle, soit environ 277 WmWm-2-2 en moyenne globale. Par conséquent, la en moyenne globale. Par conséquent, la température moyenne globale simulée est de -température moyenne globale simulée est de -26.326.3°°C, soit moins de 41C, soit moins de 41°°C de sa valeur globale C de sa valeur globale moyenne d’équilibre lorsque moyenne d’équilibre lorsque FFss = 1. Alors, si aucun = 1. Alors, si aucun autre paramètre n’est modifié, le climat résultant est autre paramètre n’est modifié, le climat résultant est caractérisé par la distribution de température zonale caractérisé par la distribution de température zonale suivantesuivante

TempératuresTempératures moyennes moyennes zonales simulées avec zonales simulées avec FFss = = 0.810.81

marge de glace à 0.5marge de glace à 0.5°°NN

discussion

moyenne globalemoyenne globale-26.3-26.3°°CC

profils profils TTii

Discussion: Discussion: TTii pour pour FFss = = 0.810.81La marge de glace est située à environ 0.5La marge de glace est située à environ 0.5°N°N. . L’hémisphère est donc totalement englacé ! L’hémisphère est donc totalement englacé ! Ceci s’explique par la forte sensibilité de la Ceci s’explique par la forte sensibilité de la température simulée au regard de l’albédo. température simulée au regard de l’albédo. L’énergie solaire absorbée n’est alors plus L’énergie solaire absorbée n’est alors plus suffisante au maintien des températures au-suffisante au maintien des températures au-dessus de la limite critique «dessus de la limite critique «TTcritcrit» garantissant » garantissant une surface libre de glace et de neige.une surface libre de glace et de neige.

Profils latitudinaux des Profils latitudinaux des températures, cas températures, cas FFs s = 1= 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

températures (deg. C)

latit

udes

(de

g. N

)

Fs = 1 Fs = 0.95 Fs = 0.88 Fs = 0.81

marge de glace 71marge de glace 71°°NN == T Tcritcrit

Profils latitudinaux des Profils latitudinaux des températures, cas températures, cas FFs s = 0.95= 0.95

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

températures (deg. C)

latit

udes

(de

g. N

)

Fs = 1 Fs = 0.95 Fs = 0.88 Fs = 0.81

marge de glace 68marge de glace 68°°NN == T Tcritcrit

Profils latitudinaux des Profils latitudinaux des températures, cas températures, cas FFs s = 0.88= 0.88

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

températures (deg. C)

latit

udes

(de

g. N

)

Fs = 1 Fs = 0.95 Fs = 0.88 Fs = 0.81

marge de glace 56marge de glace 56°°NN == T Tcritcrit

Profils latitudinaux des Profils latitudinaux des températures, cas températures, cas FFs s = 0.81= 0.81

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

températures (deg. C)

latit

udes

(de

g. N

)

Fs = 1 Fs = 0.95 Fs = 0.88 Fs = 0.81

marge de glace .5marge de glace .5°°N N == T Tcritcrit

Conclusions Conclusions GénéralesGénéralesCe modèle de bilan d’énergie 1-D permet de comprendre le Ce modèle de bilan d’énergie 1-D permet de comprendre le rôle joué par les caractéristiques radiatives et thermiques rôle joué par les caractéristiques radiatives et thermiques du système Terre-Atmosphère dans sa dimension du système Terre-Atmosphère dans sa dimension méridienne. Il permet d’analyser la sensibilité du climat méridienne. Il permet d’analyser la sensibilité du climat simulé en réponse à un changement de la valeur de la simulé en réponse à un changement de la valeur de la constante solaire. Lorsque les valeurs de défaut des constante solaire. Lorsque les valeurs de défaut des paramètres sont utilisées, la simulation du climat à paramètres sont utilisées, la simulation du climat à l’équilibre produit un profil latitudinal des températures l’équilibre produit un profil latitudinal des températures comparable à celui observé en moyenne zonale. Par ailleurs, comparable à celui observé en moyenne zonale. Par ailleurs, une diminution de une diminution de FFss permet d’analyser à quel rythme le permet d’analyser à quel rythme le climat simulé se refroidit et à quel moment la Terre devient climat simulé se refroidit et à quel moment la Terre devient recouverte de glace et de neige. L’recouverte de glace et de neige. L’ÂÂge de glace simulé ge de glace simulé apparaît lorsque la constante solaire équivaut à environ apparaît lorsque la constante solaire équivaut à environ 81% de sa valeur actuelle, soit 277 Wm81% de sa valeur actuelle, soit 277 Wm-2-2 en moyenne en moyenne globale. De plus, ce modèle permet d’analyser de quelle globale. De plus, ce modèle permet d’analyser de quelle façon le climat d’équilibre simulé varie en fonction de la façon le climat d’équilibre simulé varie en fonction de la valeur des autres paramètres ajustables, notamment ceux valeur des autres paramètres ajustables, notamment ceux qui contrôlent les pertes infrarouges, le transport latitudinal qui contrôlent les pertes infrarouges, le transport latitudinal de chaleur, l’albédo ainsi que la nébulosité.de chaleur, l’albédo ainsi que la nébulosité. MENU FIN