Puisqu'il y a en ce moment la COP 21, je vais céder à la mode et faire quelques articles sur le climat. Il faut commencer par le début : "l'effet de serre".
          Vous en avez tous entendu parler, mais peut être n'avez vous pas les idées bien nettes sur le sujet. Alors, si c'est le cas, je vais essayer de donner des explications les plus simples possible.

         Contrairement à ce qu’on pourrait penser en écoutant les journalistes, l’effet de serre n’est pas un phénomène nuisible, mais au contraire, il est indispensable  à la vie sur terre. Grâce à lui la température moyenne est d’environ 15 d°C et si ce phénomène n’existait pas la température moyenne serait de - 18 d° et la vie n’aurait sans doute pas existé du tout ou de la même façon.

        L’énergie, sur notre Terre,  nous vient presque entièrement du soleil. L'apport de la géothermie est de l’ordre du 1/10 000 de celle ci. Le reste est négligeable.
        En effet le soleil nous envoie de l’énergie sous forme de rayonnements, visibles et infrarouges, mais la terre en réémet une grande partie sous forme infrarouge (chaleur), et si toute cette énergie repartait dans l’atmosphère, la température moyenne resterait autour de - 18 d°C et la vie ne serait pas possible.    
        Mais heureusement la vapeur d’eau et le gaz carbonique présents naturellement dans l’atmosphère réfléchissent ces rayonnements thermiques et renvoient vers la terre une grande partie de cette énergie, ce qui permet d’élever la température de la basse atmosphère à un niveau rendant le vie possible.
       Je vais essayer de vous montrer le bilan énergétique correspondant 
(les flux d’énergie seront exprimés en watts par mètre carré, c’est à dire en joule par seconde et par mètre carré, mais si vous ne vous rappelez plus ce que c’est, peu importe, examinez seulement les chiffres, car le problème est un problème d’échange, donc d’additions et de soustractions et l'unité correspondante n'est pas essentielle pour comprendre; voir le schéma).
       Un point important comme le système est en équilibre, il faudra que les quantité d’énergie reçues soient égales aux quantités émises.

     Que recevons nous et qu'en faisons nous ?
              • Le soleil envoie sur la terre pendant le jour sous forme de rayonnements visibles (40%), d’ultra-violet (10%), et surtout d’infra-rouge (50%), un flux S = 342 watts par m2.
             • 22% (77 w) sont réfléchis par l’atmosphère, principalement les aérosols des nuages, et 9% (30 w) par le sol, de telle sorte que R = 107 watts sont réfléchis.(flèches jaunes)
             • AA = 67 watts sont absorbés par l’atmosphère (18 %, principalement par la vapeur d’eau et l’ozone) et AS = 168 watts par la surface du sol, (soit environ 50% de l’énergie).
             • Le sol réchauffe l'atmosphère en y consacrant CH = 24 watts et l’évaporation de l’eau et la transpiration des plantes (cycle de l’eau- j"'en parlerai demain), correspond à EV = 78 watts.

      La surface de la terre (continents et océans), va ensuite rayonner de l’énergie pendant le jour et la nuit, essentiellement sous forme d’infra-rouge, 
Il faut savoir en effet que tout corps à une certaine température rayonne principalement dans l’infra-rouge.
            • Elle va émettre EMIR = 390 watts dont 40 seulement traverseront l’atmosphère alors que 350 seront  absorbés par les aérosols des nuages et les gaz à effet de serre (essentiellement vapeur d’eau et gaz carbonique au plan naturel).

      Faisons un bilan de ce que reçoit l’atmosphère de la terre :
    Nous venons de voir qu’elle a absorbé ABIR = 350 watts du rayonnement infra-rouge et nous avons vu qu’elle avait aussi absorbé AA = 67 watts directement du rayonnement solaire, CH = 24 watts qui la chauffait à partir du sol, et EV = 78 watts par évaporation, soit au total  519 watts.
     Elle va les rayonner dans toutes les directions et il y aura 195 watts qui échapperont à l’atmosphère et 324 qui seront absorbés par le sol de la terre. 
    Ce sont ces 324 watts qui vont réchauffer la terre. 

     Nous pouvons vérifier également que le sol de la terre est en équilibre thermique : Il absorbe 324 watts d’infra-rouge effet de serre et 168 watts de rayonnement solaire direct, soit au total  492 watts/m2. Il émet EMIR = 390 watts, CH = 24 w et EV = 78 w, soit au total 492 watts. 

    Voyons de plus près les composants de cet effet de serre naturel :
    D’abord nous constatons que la terre absorbe deux fois plus d’énergie par réémission des nuages et effet de serre (324 w/m2) que par rayonnement direct (168 w/m2).
    C’est grâce à l’effet de serre que la température est supportable sur terre.

    Les protagonistes de cet effet sont les nuages, la vapeur d’eau et le gaz carbonique (également le méthane et les gaz triatomiques comme NO2 et N2O, mais ces gaz sont très peu présents à l’état naturel).
             • La vapeur d’eau absorbe près de 50% des 350 watts par m2 émis par la surface de la Terre. Pourtant la quantité de vapeur représente peu de matière dans l’atmosphère (dans une colonne d’1 cm2 de base qui traverse toute l’atmosphère : 0,2% par rapport à l’air et pourtant son rôle est très grand).
             • Le dioxyde de carbone, CO2, en absorbe lui près de 25 % . Là encore, son rôle est grand alors qu’il représente une infime partie de l’atmosphère (0,05 %),
             • La vapeur d’eau et le CO2 absorbent de façon complémentaire le rayonnement infrarouge émis par la surface car ils agissent dans des domaines de longueur d’onde différents : leur action s’ajoute. Mis ensemble dans l’atmosphère ils absorbent à eux deux plus de 75% du rayonnement émis par la surface de la Terre.
            • Les nuages, là où ils existent, (ils couvrent environ la moitié de la surface de la Terre) absorbent 100% de ce rayonnement. Agissant sur l’ensemble du domaine de fréquence, cette absorption ne s’additionne pas, mais se superpose aux deux précédentes. Mais il n'y a pas des nuages partout !  
            • Mais si les nuages contribuent à environ 25 % des 324 watts de l’effet de serre qui réchauffe la terre (soit 81 w), ils empèchent par réflexion, 77 watts du rayonnement solaire direct de toucher la terre. Leur rôle est donc au total quasi nul. 

       On peut donc dire que grâce à l’effet de serre naturel, la surface de la terre est dans un équilibre énergétique qui correspond à une température de 15 d°C que l’on appellera la température moyenne de la terre.
       S'il n'y avait pas l'effet de serre, la température moyenne de la terre serait de - 18 d°C, ce qui montre que l'effet de serre apporte un réchauffement de 33 d°C. Sur cette valeur, la vapeur d'eau apporte environ 22 d°, le CO2 environ 11 d°.