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Température moyenne à la surface de la Terre
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SUJET: Température moyenne à la surface de la Terre

Température moyenne à la surface de la Terre il y a 6 ans, 5 mois #60

  • Alba
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Le réchauffement climatique se mesure par l'augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre. Tout le monde semble accepter cela, mais à moi ça pose problème ! En effet, je crois me rappeler que mes profs de physique m'avaient appris que la température mesure un état de la matière, en l'occurrence un degré d'agitation de ses constituants. De ce fait les températures mesurées en des lieux et à des moments différents ne peuvent pas être traitées de manière arithmétique.
Les savants qui constituent le Groupement International pour l'Etude du Climat (GIEC) ont du recevoir des cours de physique semblables aux miens. Alors comment en sont-ils arrivés à calculer une température moyenne à la surface de toute la Terre ?

Re: Température moyenne à la surface de la Terre il y a 6 ans, 5 mois #65

  • Niederer
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Bienvenue sur ce forum Alba
Nous avons du aller à la même école car mes profs m'ont dit la même chose et tout comme vous, je me suis posé la même question.

Ne serait-ce qu'au point de vue physique ou physiologique une température moyenne n'a pas beaucoup de signification. Imaginons un habitat classique avec ses occupants, ses denrées alimentaires, ses plantes en pots, ses boissons, etc… Imaginons que tous les jours qui se suivent la température oscille de la manière suivante: - 4°C pendant 10h, puis une remontée rapide à +40°C en deux heures. Cette température de 40°C serait stable pendant 10 heures pour redescendre rapidement à -4°C en deux heures et ainsi de suite pendant toutes les 24 heures qui suivent. La température moyenne sur la durée serait de 18°C ce qui est une température confortable pour les habitants, les denrées alimentaires, les plantes etc. En fait cette température moyenne de 18°C n'existe que pendant un court instant, deux fois par jour et la durée des températures hautes et basses empêcheraient tout développement normal de vie dans cet habitat. Cette température moyenne n'a donc aucune signification. De même, il ne nous viendrait pas à l'esprit d'ajouter la température de notre tasse de café avec celle de notre appartement pour en faire une température moyenne. Les exemples de la non signification physique ou physiologique d'une température moyenne pourraient se décliner à l'infini.

Par contre, regarder l'évolution dans le temps de l'indication d'un thermomètre placé en un lieu bien déterminé a scientifiquement un sens. En portant la valeur de la température sur l'ordonnée et le temps sur l'abscisse, il est possible par des méthodes mathématiques de lissage de déterminer si la température en ce point particulier de l'espace à tendance à évoluer dans un sens ou dans l'autre au cours d'une longue période. Dans ce cas nous pourrions dire qu'en moyenne, la température en ce point particulier à tendance à évoluer de telle ou telle manière dans le temps. Si un grand nombre de thermomètres sont placés dans des endroits différents et que la grande majorité d'entre eux montrent une tendance à une croissance progressive, alors nous pourrions suspecter une élévation générale de la température à la surface de notre planète ou un réchauffement de sa surface. Trouver l'explication des multiples causes pouvant entraîner cette variation est par contre tout autre chose, particulièrement si nous voulions en plus déterminer leurs importances relatives.

L'idée philosophique de mesurer une température moyenne de la Terre, pour autant que ce soit possible, et la relier à un climat moyen terrestre est une idée étrange. Un climat se rattache plutôt à une région. Il va dépendre d'un grand nombre de paramètres, eux même variables dans la durée annuelle, saisonnière et diurne. Parmi ces paramètres, il y a les variations du degré d'humidité, de la force du vent, de la pluviométrie, de la température, de la pression atmosphérique, de la couverture nuageuse etc, etc…. Les climats sont plus ou moins favorables au développement de telles ou telles espèces végétales, animales, insectes, bactéries, microorganismes…. Un bon ou un mauvais climat n'existe que par rapport au développement d'une espèce biologique, il n'a pas de valeur absolue. A mes yeux, l'idée d'évaluer le réchauffement planétaire par la seule mesure d'une température moyenne à la surface de notre planète est quel que part dérangeante.

Comme nous l'on dit nos profs, il n'est pas possible d'ajouter sans autre des températures et donc d'en faire une moyenne arithmétique. Par contre il est possible d'ajouter des énergies, en particulier des énergies calorifiques.
Il existe certes une relation entre l'énergie calorifique et la température mais le coefficient de proportionnalité dépend d'un grand nombre de facteurs difficiles, sinon impossibles, à mesurer dans l'atmosphère libre.

En effet, imaginons la situation très particulière d'un volume d'air pur, à pression constante, contenant toujours la même masse m et dans lequel la température T (exprimée en degré Kelvin) est homogène. (Rappelons que ce volume d'air doit augmenter avec la température afin que la pression reste constante). Pour augmenter la température de cette masse d'air de ∆θ degrés Kelvin, c'est-à-dire augmenter le niveau d'agitation de ses molécules, il faut fournir une certaine énergie calorifique ∆Q exprimée en Joules.

La théorie nous dit que dans ce cas très restreint et très particulier la relation entre l'accroissement d'énergie et l'accroissement de température est donné par

∆Q = Cm ∙ m ∙ ∆θ (1)

Cm est la chaleur spécifique ou capacité thermique massique de l'air pur exprimée en Joules/kg °K. Entre 0° et 100 °C, Cm vaut 1004 Joules/kg °K. fr.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A9_thermique_massique


Cette formule n'est applicable que dans des conditions soignées de laboratoire, elle ne l'est plus dans la basse atmosphère ou m et Cm ne sont connus qu'avec une grande imprécision. Ainsi, même mesurer la variation temporel de la chaleur au niveau de la surface du globe par des relevés précis de températures en différents endroits ne peut être qu'approximatif. Une des raisons est que l'air n'est jamais pur. L'air peut être chargée parfois de vapeur, de gouttes d'eau ou de glace, de poussières, de pollen, de microorganismes, de ions de toutes sortes et de gaz comme le CO2, le méthane ou des composés azotés. De plus, ces molécules et particules sont constamment soumises à des courants de convection, à des phénomènes d'évaporation et de solidification de l'eau, à des réactions chimiques endo ou exothermiques modifiant notablement la valeur de Cm et de la masse m.


Mais votre question porte plutôt sur comment le GIEC a-t-il procédé pour obtenir cette fameuse température moyenne à la surface de la Terre?

Je vous livre ici ce que j'ai compris de mes différentes lectures, dont certains rapports du GIEC/ICPP et vous transmets quelques références qui pourraient vous aider à vous faire une opinion personnelle. Toutes autres remarques, critiques, corrections et explications par d'autres intervenants sont fortement souhaitées car cette question est cruciale. La lutte contre le réchauffement climatique est dans tous les discours de politiciens, hommes d'affaires, slogans publicitaires, industries spécialisées, etc… L'augmentation de la température moyenne de surface et l'affirmation par le GIEC que ce phénomène a pour cause essentiel les émissions humaines de gaz à effet de serre génèrent des centaines de milliards d'euros ou de dollars chaque année. Mais est-ce que ces affirmations reposent sur des bases scientifiques indiscutables?

Voyons d'abord comment cette température moyenne est définie: Le rapport du GIEC
www.ipcc.ch/pdf/technical-papers/climate...-biodiversity-fr.pdf
la défini comme suit à la page 71

La température moyenne mondiale à la surface est la moyenne mondiale pondérée de l'aire* de
i) la température moyenne à la surface des océans, c'est-à-dire la température moyenne sous la surface dans les premiers mètres de l'océan et
ii) la température de l'air à la surface au-dessus de la terre à 1.5 mètre au-dessus du sol.


* aire = surface

Les stations de mesures sur terre sont bien décrites par Joël Cambre dans son site: Voir: www.pensee-unique.fr/joelcambre.pdf

Ce n'est pas le GIEC qui procède directement aux mesures. Cette institution ne fait que collecter des données expérimentales venant d'autres institutions. Voir : www.manicore.com/documentation/serre/GIEC.html
Elle participe néanmoins à la méthodologie des relevés. Son rôle principal semble chercher à démontrer la cause anthropique de l'élévation de température moyenne globale. Les mesures proprement dites sont confiées à essentiellement deux institutions:

1°) Le Hadley Center
www.pensee-unique.fr/indicateurs.html
en.wikipedia.org/wiki/Hadley_Centre_for_...diction_and_Research
www.metoffice.gov.uk/hadobs/

2°) Le Goddart Institute de la Nasa
www.giss.nasa.gov/

Ces données sont parfois corrigées par les mesurent de températures dans la basse troposphère (environ 8000 mètres) par le moyen de satellites et de ballons sondes effectué essentiellement par l'Université de l'Alabama à Huntsville

amsu.cira.colostate.edu/
discover.itsc.uah.edu/amsutemps/

Mais qu'entend le GIEC par "la température moyenne mondiale à la surface pondérée par l'aire ?

Par surface de la Terre cette institution considère:

1°) Les terres émergées.
Pour ces dernières la température de références serait celle d'une couche d'air d'environ 1 à 2m au dessus des sols, mais pas n'importe lesquels puisque des conditions doivent être remplies là ou la station de mesure sera construite. Voir www.pensee-unique.fr/indicateurs.html. Près de 10'000 stations sur l'ensemble des terres émergées envoient des informations "on line" sur la température enregistrée. La surface des terres émergées est de l'ordre de 150'000'000 km2 Ainsi, en moyenne, une station couvre une surface dite de référence de 15'000 km2, soit environ deux fois la surface de la Corse. La température à un instant t, relatif à cette surface de référence est déterminée par des modèles mathématiques s'appuyant sur des données météo et des mesures par satellite. A un instant t, la température moyenne mondiale à la surface des terres émergées est donnée par la somme de ces températures, pondérées par la valeur relative à leur surface de référence rapportée à la surface totale de terres émergées.

2°) les terres immergées par les océans

Les océans recouvrent environ 360'000'000 km2. Avant 1945 les mesures de la température de l'eau se faisaient à partir d'un seau d'eau collecté à la surface de la mer. Puis les techniques ont évoluées. Des mesures on été faites en continu d'abord par des navires de guerre américains, via leurs circuits incendies puis par la suites par d'autres bateaux. Le nombre de points de mesure a augmenté avec le temps. Actuellement les relevés se font sur 7000 points couvrant une surface moyenne de 510'000 km2, soit un peu plus que la Mer Noire. A nouveau des corrections par des modèles mathématiques corrigent la valeur du point de mesure afin d'avoir une température moyenne sur toute la surface de référence relatif à ce point.
A l'instant t, la température moyenne mondiale "à la surface" des océans est donnée par la somme de ces températures pondérées par la valeur relative de leur surface de référence, rapportée à la surface totale des océans.

La température moyenne globale à la surface de la Terre à un instant t est alors donné par la somme de la température moyenne au dessus des terres émergées multipliée par la valeur relative entre surfaces émergées et surface de la Terre (égale à environ 0.3) et la température moyenne à la "surface" des océans multipliée par la valeur relative de la surface des océans par rapport à la surface de la Terre (égale à environ 0.7)

Nous pouvons nous imaginer qu'au cours de ces 150 dernières années les techniques de mesures, le nombre de points de mesures, les modèles mathématiques de correction etc., en un mot toute la méthodologie a évolué introduisant obligatoirement un biais supplémentaire dans les résultats. Compte tenu des approximations dans les conceptions de physique pure et les approximations discutés plus haut, je me demande comment le GIEC peut prétendre pouvoir distingué des variation de température de 0,05 °C sur l'étrange concept de température moyenne globale à la surface de la Terre. C'est plus qu'étonnant !

Peut-être que dans la méthodologie du GIEC quelques chose m'a échappé auquel cas je serai très reconnaissant à tout internaute de bien vouloir me l'expliquer. Le problème est si important que je ne voudrais pas contribuer à donner de fausses informations et créer le doute parmi les gens intéressés par ce sujet. Merci d'avance.
Dernière édition: il y a 4 ans par Jacques.
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