Effet de serre

Une repr??sentation des ??changes d'??nergie entre la source (le Soleil ), la surface de la Terre, l' atmosph??re de la Terre , et l'??vier ultime cosmos. La capacit?? de l'atmosph??re pour capter et recycler l'??nergie ??mise par la surface de la Terre est la caract??ristique d??terminante de l'effet de serre.

L'effet de serre est un processus par lequel le rayonnement thermique d'une surface plan??taire est absorb??e par l'atmosph??re des gaz ?? effet de serre , et est re-rayonn??e dans toutes les directions. Comme une partie de ce rayonnement est re-direction de la surface arri??re, l'??nergie est transf??r??e ?? la surface et la basse atmosph??re. En cons??quence, la temp??rature y est sup??rieur ?? ce qu'il serait si un chauffage direct par le rayonnement solaire ??tait le seul m??canisme de chauffage.

Ce m??canisme est fondamentalement diff??rent de celui d'un v??ritable effet de serre, qui travaille en isolant l'air chaud ?? l'int??rieur de la structure afin que la chaleur ne est pas perdu par convection.

L'effet de serre a ??t?? d??couvert par Joseph Fourier en 1824, d'abord de mani??re fiable exp??riment?? par John Tyndall en 1858, et le premier rapport?? quantitativement par Svante Arrhenius en 1896.

Si un id??al thermiquement conducteur noir ??tait la m??me distance du Soleil que la Terre est, il faudrait une temp??rature d'environ 5,3 ?? C. Cependant, comme la Terre r??fl??chit environ 30% (ou 28%) de la lumi??re solaire, de la plan??te temp??rature effective (la temp??rature d'un corps noir qui ??mettent la m??me quantit?? de rayonnement) est d'environ -18 ou -19 ?? C, environ 33 ?? C en dessous de la temp??rature de surface r??elle de l'ordre de 14 ?? C ou 15 ?? C. Le m??canisme qui produit cette diff??rence entre la temp??rature de surface r??elle et la temp??rature effective est due ?? l'atmosph??re et est connu comme l'effet de serre.

Le r??chauffement climatique , un r??chauffement r??cent de la surface de la Terre et la basse atmosph??re, est consid??r?? comme le r??sultat d'un renforcement de l'effet de serre principalement due ?? l'augmentation des droits produite dans l'effet de serre atmosph??riques.

M??canisme de base

La Terre re??oit de l'??nergie du Soleil sous la forme de lumi??re visible. Cette lumi??re est absorb??e ?? la surface de la Terre, et re-rayonn??e sous forme de rayonnement thermique. Une partie de ce rayonnement thermique est absorb??e par l'atmosph??re, et re-rayonn??e vers le haut et vers le bas; qui irradiait la baisse est absorb??e par la surface de la Terre. Ainsi, la pr??sence des r??sultats de l'atmosph??re dans la surface de r??ception de rayonnement plus que ce qu'il ??tait absent dans l'atmosph??re; et il ne est donc plus chaud que ne le serait autrement.

Cette image tr??s simplifi??e du m??canisme de base doit ??tre nuanc??e dans un certain nombre de fa??ons, dont aucun ne affectent le processus fondamental.

Le rayonnement solaire spectre de la lumi??re directe ?? la fois au sommet de l'atmosph??re de la Terre et au niveau de la mer

• Le rayonnement entrant du Soleil est principalement sous la forme de lumi??re et de proximit?? longueurs d'onde visibles, en grande partie dans la gamme de 0,2 ?? 4 pm, correspondant ?? la temp??rature radiative du Soleil de 6000 K. Pr??s de la moiti?? du rayonnement est dans la forme de lumi??re "visible" , que nos yeux sont adapt??s ?? utiliser.
• Environ 50% de l'??nergie du soleil est absorb??e ?? la surface de la Terre et le reste est r??fl??chie ou absorb??e par l'atmosph??re. La r??flexion de la lumi??re dans l'espace-en grande partie par les nuages-ne affecte pas beaucoup le m??canisme de base; cette lumi??re, effectivement, est perdu pour le syst??me.
• L'??nergie absorb??e r??chauffe la surface. Pr??sentations simples de l'effet de serre, tels que le mod??le id??alis?? ?? effet de serre, montrent cette chaleur sont perdues en rayonnement thermique. La r??alit?? est plus complexe: l'atmosph??re pr??s de la surface est en grande partie opaque au rayonnement thermique (avec des exceptions importantes pour "fen??tre" bandes), et la perte de plus de la surface de la chaleur est par chaleur sensible et latente transport de chaleur. Pertes d'??nergie radiative deviennent de plus en plus importante dans l'atmosph??re sup??rieur en grande partie ?? cause de la diminution de concentration de vapeur d'eau, un gaz ?? effet de serre importante. Il est plus r??aliste de penser ?? l'effet de serre comme se appliquant ?? une ??surface?? dans le milieu troposph??re, qui est effectivement coupl?? ?? la surface par un taux lapse.
• Dans la r??gion o?? les effets radiatifs sont importants ?? la description donn??e par le mod??le ?? effet de serre id??alis?? devient r??aliste: La surface de la Terre, chauff?? ?? une temp??rature d'environ 255 K, rayonne grande longueur d'onde, chaleur infrarouge dans la gamme 4-100 um. A ces longueurs d'onde, l'effet de serre qui ont ??t?? largement transparent au rayonnement solaire incident sont plus absorbants. Chaque couche de l'atmosph??re avec les gaz serres absorbe une partie de la chaleur est rayonn??e vers le haut ?? partir des couches inf??rieures. Pour maintenir son propre ??quilibre, il re-rayonne la chaleur absorb??e dans toutes les directions, ?? la fois vers le haut et vers le bas. Il en r??sulte plus de chaleur ci-dessous, tout en rayonnant suffisamment de chaleur retourner dans l'espace profond dans les couches sup??rieures de maintenir globale ??quilibre thermique. L'augmentation de la concentration de gaz augmente la quantit?? d'absorption et r??-irradiation, et de ce fait d'autres r??chauffe les couches et, finalement, la surface ci-dessous.
• Effet de serre, y compris la plupart des gaz diatomiques avec deux atomes diff??rents (tels que le monoxyde de carbone, CO) et tous les gaz ayant trois ou plusieurs atomes-sont capables d'absorber et ??mettre un rayonnement infrarouge. Bien que plus de 99% de l'atmosph??re s??che est transparente IR (parce que les principaux constituants-N _2, O ₂ et Ar-ne sont pas en mesure d'absorber directement ou ??mettre un rayonnement infrarouge), les collisions intermol??culaires provoquent l'??nergie absorb??e et ??mise par la serre gaz ?? partager avec les autres, non-IR-actifs, des gaz.
• L'image simple assume ??quilibre. Dans le monde r??el, il ya la cycle diurne ainsi que les cycles saisonniers et la m??t??o. Chauffage solaire se applique uniquement pendant la journ??e. Pendant la nuit, l'atmosph??re se refroidit un peu, mais pas beaucoup, parce que son ??missivit?? est faible, et pendant la journ??e l'atmosph??re se r??chauffe. Les variations de temp??rature diurne diminuent en hauteur dans l'atmosph??re.

gaz ?? effet de serre

Par leur contribution en pourcentage l'effet de serre sur la Terre les quatre principaux gaz sont:

• la vapeur d'eau , 36 ?? 70%
• le dioxyde de carbone , de 9 ?? 26%
• m??thane , 4-9%
• ozone , 3-7%

Le principal contributeur non-gaz ?? l'effet de serre de la Terre, nuages, aussi absorbent et ??mettent un rayonnement infrarouge et donc avoir un effet sur les propri??t??s radiatives de l'atmosph??re.

R??le dans le changement climatique

Le Courbe de Keeling de CO ₂ dans l'atmosph??re des concentrations mesur??es ?? Mauna Loa Observatory.

Renforcement de l'effet de serre par les activit??s humaines est connu comme le renforcement (ou anthropique) de l'effet de serre. Cette augmentation de la for??age radiatif de l'activit?? humaine est principalement attribuable ?? l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosph??re.

CO ₂ est produit par la combustion de combustibles fossiles et d'autres activit??s telles que la production de ciment et la d??forestation tropicale. Les mesures de CO ₂ de l'observatoire spectacle Mauna Loa que les concentrations ont augment?? d'environ 313 ppm en 1960 ?? environ 389 ppm en 2010. Le montant observ??e actuelle de CO ₂ d??passe les maxima g??ologique record (~ 300 ppm) ?? partir des donn??es des carottes de glace. L'effet de dioxyde de carbone produites par la combustion sur le climat mondial, un cas particulier de l'effet de serre d??crite pour la premi??re en 1896 par Svante Arrhenius, a ??galement ??t?? appel?? Effet Callendar.

Parce que ce est un gaz ?? effet de serre, CO ₂ ??lev?? niveaux contribuent ?? suppl??mentaire absorption et ??mission de infrarouge thermique dans l'atmosph??re, qui produisent le r??chauffement net. Selon le dernier rapport d'??valuation de la Groupe d'experts intergouvernemental sur le changement climatique, ??la plupart de l'augmentation observ??e des temp??ratures ?? l'??chelle mondiale en moyenne depuis le milieu du 20e si??cle est tr??s probablement d?? ?? l'augmentation observ??e des concentrations de gaz ?? effet de serre anthropiques".

Au cours des 800.000 derni??res ann??es, les donn??es des carottes de glace montre sans ambigu??t?? que le dioxyde de carbone a vari?? de valeurs aussi basses que 180 parties par million (ppm) ?? l'??chelle pr??-industrielle de 270ppm. Pal??oclimatologues consid??rent variations de dioxyde de carbone d'??tre un facteur fondamental dans la lutte contre les variations climatiques au cours de cette ??chelle de temps.

V??ritables serres

Un moderne Effet de serre dans RHS Wisley

L '??effet de serre?? est nomm?? par analogie aux serres. L'effet de serre et un v??ritable effet de serre sont similaires en ce qu'elles limitent la vitesse de l'??nergie thermique se ??coulant hors du syst??me, mais les m??canismes par lesquels la chaleur est conserv??e sont diff??rents. Une serre travaille principalement en emp??chant la chaleur absorb??e de quitter la structure par convection, soit sens??e transport de chaleur. L'effet de serre r??chauffe la terre, car l'effet de serre absorbent l'??nergie radiative sortant et r??-??mettent certains de revenir vers la terre.

Une serre est construite en tout mat??riau qui transmet la lumi??re du soleil, g??n??ralement en verre ou en mati??re plastique. Il chauffe principalement parce que le soleil r??chauffe le sol ?? l'int??rieur, qui r??chauffe alors l'air dans la serre. L'air continue de chauffer, car il est confin?? ?? l'int??rieur de la serre, ?? la diff??rence de l'environnement ext??rieur de la serre o?? l'air chaud pr??s de la surface se ??l??ve et se m??lange avec l'air plus froid en altitude. Ceci peut ??tre d??montr?? en ouvrant une petite fen??tre pr??s du toit d'une serre: la temp??rature va baisser consid??rablement. Il a ??galement ??t?? d??montr?? exp??rimentalement ( RW Wood, 1909) qu'un "effet de serre" avec une couverture de sel gemme (qui est transparent au rayonnement infrarouge) se ??chauffe une enceinte similaire ?? une avec un couvercle en verre. Ainsi serres travaillent principalement en emp??chant refroidissement par convection.

Dans l'effet de serre, plut??t que de retenir la chaleur (sensible) en emp??chant physiquement le mouvement de l'air, effet de serre agissent pour r??chauffer la Terre par redirigeant une partie de l'??nergie vers la surface. Ce processus peut exister dans de v??ritables serres, mais est relativement peu importante il.

Des organismes autres que la Terre

Dans notre syst??me solaire, Mars , V??nus et la Lune Titan pr??sentent aussi des effets ?? effet de serre. Titan a une effet anti-effet de serre, en ce que son atmosph??re absorbe le rayonnement solaire, mais est relativement transparent au rayonnement infrarouge. Pluton pr??sente ??galement superficiellement comportement similaire ?? l'effet anti-effet de serre.

Un effet de serre d'emballement se produit si r??troactions positives conduisent ?? l'??vaporation de tous les GES dans l'atmosph??re. Un dioxyde de carbone et la vapeur d'eau effet de serre d'emballement impliquant est cens?? s'??tre produit sur Venus .

Litt??rature

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• Henderson-Sellers, Ann; McGuffie, Kendal (2005). Une amorce de mod??lisation du climat (3e ??d.). New York: Wiley. ISBN 0-470-85750-1. "Effet de serre:. L'effet de l'atmosph??re dans re-rayonnement + ondes longues rayonnement ?? la surface de la Terre Il n'a rien ?? voir avec les serres, qui emprisonnent l'air chaud ?? la surface."
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