Équilibre radiatif · le principe
Si la température moyenne de la Terre est stable, c'est que l'énergie reçue du Soleil est exactement compensée par l'énergie renvoyée vers l'espace, pas seulement le visible réfléchi, mais aussi l'infrarouge émis.
Les 240 W/m² absorbés ne sortent pas directement : ils chauffent la planète, qui réémet ensuite de l'infrarouge jusqu'à rétablir l'équilibre. C'est ce flux IR vers l'espace (~239 W/m²) qui complète le bilan avec le visible réfléchi.
Bilan radiatif · vue d'ensemble
- 1 340 W/m² entrent au sommet de l'atmosphère.
- 2 ~100 W/m² réfléchis (couloir gris) · ~240 W/m² absorbés (couloir bleu).
- 3 Chauffage de l'atmosphère et de la surface.
- 4 Réémission infrarouge · effet des GES.
- 5–6 ~100 + ~239 W/m² sortent vers l'espace (visible + IR).
- Visible réfléchi
- Énergie absorbée
- IR vers l'espace
- Entrée solaire
Équilibre : 100 + 239 ≈ 340 W/m² · T° pré-industrielle ~13,9 °C. Les numéros ①–⑥ dans le schéma reprennent les étapes ci-dessus.
Valeurs arrondies en W/m² (moyenne globale annuelle). Source : Stephens et al. (2012), IPCC AR6.
Du Soleil à la Terre
Le Soleil émet surtout du rayonnement visible et ultraviolet (onde courte). À la distance de la Terre, la constante solaire vaut environ 1 361 W/m² sur une surface perpendiculaire aux rayons.
La planète est une sphère : seule une section reçoit le flux en plein jour, et la nuit n'en reçoit aucun. En moyenne, l'entrée au sommet de l'atmosphère est donc d'environ 340 W/m² (le quart de la constante solaire).
Absorption dans l'atmosphère
Environ 75 W/m² du flux solaire sont absorbés directement par l'atmosphère : ozone (UV), vapeur d'eau, nuages et aérosols. Cette chaleur participe au mélange des couches d'air et au bilan global.
Les nuages jouent un double rôle : ils réfléchissent une partie du Soleil vers l'espace (refroidissant) et absorbent aussi une fraction du rayonnement.
Sols, végétation et bâti
Environ 165 W/m² de rayonnement solaire atteignent la surface (après réflexion atmosphérique). Les continents et la végétation en absorbent ~40 W/m² ; les surfaces bâties (toitures, routes, façades) ont des albedos très variables selon les matériaux.
Toute surface chauffée par le Soleil réémet ensuite de l'énergie sous forme d'infrarouge (onde longue), proportionnelle à sa température (loi de Stefan-Boltzmann).
Océans
L'océan couvre ~71 % de la surface terrestre et absorbe environ 90 % du rayonnement solaire qui l'atteint (albedo très faible, ~0,06). Il capte ainsi la plus grande part du flux solaire absorbé par la surface (~125 W/m² sur les ~165 W/m²).
Ne pas confondre : ~90 % du rayonnement solaire qui atteint l'océan y est absorbé, ordre de grandeur différent des ~91 % du surplus énergétique climatique.
Quand ce bilan se décale (~1,5 W/m² de surplus en 2025), l'océan capte ~91 % de l'excédent, d'où la cadence en bombes/s et la fiche référence de l'étape « L'ampleur ».
Albedo · neiges et glaciers
L'albedo mesure la fraction de lumière renvoyée par une surface (0 = tout absorbé, 1 = tout réfléchi). La neige fraîche et les glaciers ont un albedo élevé : ils renvoient une grande part du Soleil vers l'espace et se réchauffent moins.
Quand la glace fond, l'albedo baisse, l'absorption augmente : c'est une rétroaction positive du réchauffement.
Infrarouge et gaz à effet de serre
La surface terrestre réémet environ 398 W/m² en infrarouge. Les molécules de CO₂, H₂O, CH₄, N₂O… absorbent une partie de ces ondes longues (~85 W/m² dans l'atmosphère) et renvoient de l'énergie vers le sol (rétroaction d'environ 342 W/m²).
Une fenêtre atmosphérique laisse passer ~40 W/m² directement vers l'espace ; le reste de l'infrarouge sort via des couches hautes, plus froides. Au total, l'IR émis vers l'espace (~239 W/m²) s'ajoute au visible réfléchi (~100 W/m²) pour équilibrer les 340 W/m² entrants.
Couches atmosphériques et empreinte du CO₂
Le CO₂ est bien mélangé verticalement (~420 ppm de la surface à la stratosphère). C'est l'altitude qui change l'effet radiatif sur la température.
Les couches riches en CO₂ et vapeur d'eau se comportent différemment selon l'altitude. En troposphère (couches basses), les GES piègent l'infrarouge remontant depuis la surface : la basse atmosphère et le sol se réchauffent.
En stratosphère, au contraire, le CO₂ accroît l'émission d'infrarouge vers l'espace plus qu'il n'absorbe depuis le bas (déjà piégé en dessous) : cette couche se refroidit. C'est une empreinte attendue du renforcement des GES, distincte du réchauffement en surface.
Bilan neutre et température de référence
À l'équilibre climatique, l'énergie entrante égale l'énergie sortante : ~340 W/m² entrants ≈ ~100 W/m² réfléchis + ~239 W/m² infrarouges émis. La planète ne se réchauffe ni ne se refroidit en moyenne.
Sans effet de serre naturel, la température moyenne serait d'environ −18 °C. Avec les GES naturels (pré-industriels), elle se stabilise autour de 13,9 °C (moyenne 1850–1900, IPCC AR6), souvent arrondie à ~14 °C.
Le réchauffement anthropique correspond à un déséquilibre : davantage d'énergie entrante que sortante (~1,55 W/m² en 2025), dont l'océan capte environ 91 % du surplus.
Et l'océan dans tout ça ?
Le déséquilibre radiatif actuel ne se manifeste pas surtout dans l'air : environ 91 % du surplus énergétique est absorbé par l'océan.
Valeurs 2025 (observation IAP/CAS) · conversion 63 TJ/bombe · détail dans Méthode.
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