La température moyenne terrestre est actuellement de l'ordre de +15 °C. Mais, au cours des temps, cette température a subi des variations.
L'énergie solaire incidente est l'un de ces facteurs, et celle-ci fluctue en fonction des paramètres établis par Milankovitch.
Des facteurs amplificateurs viennent moduler les fluctuations dues à la variation des paramètres orbitaux : albédo et effet de serre notamment.
Comment ces facteurs amplificateurs peuvent-ils modifier la température terrestre ?
Température terrestre et énergie reçue
La température à la surface de la Terre dépend de l'énergie solaire reçue. La Terre reçoit et perd de l'énergie, en particulier par des mécanismes de réflexion (les rayons solaires incidents ne sont pas absorbés) ou par l'émission de rayons infra-rouges qui sont réémis dans l'espace. C'est le bilan entre cette énergie perdue et l'énergie reçue qui détermine la température moyenne de la Terre.
L'albédo
L'albédo est le rapport entre l'énergie réfléchie par une surface et l'énergie reçue par cette même surface.
Le calcul de l'albédo est énergie réfléchie/énergie reçue et il varie entre 0 (absorption totale) et 1 (réflexion totale). Dire d'une surface qu'elle a un albédo de 0,4 signifie que 40 % de l'énergie reçue est réfléchie et que 60 % de cette énergie (100 - 40) est absorbée.
L'albédo de différentes surfaces a été mesuré :
| Nature de la surface | Albédo |
| Neige fraîche | 0,8 à 0,9 |
| Forêt dense | 0,1 |
| Sable | 0,25 |
| Moyenne actuelle pour la Terre | 0,3 |
L'effet de serre
L'effet de serre est un mécanisme naturel exercé par certains gaz (\ce{CO2}, vapeur d'eau, \ce{CH4}, etc.) atmosphériques. Ces composés absorbent l'énergie à des longueurs d'onde correspondant aux infra-rouges.
Lorsque la lumière incidente solaire est absorbée par la Terre, celle-ci se réchauffe. Elle émet alors des rayonnements infrarouges en direction de l'espace.
Mais ces rayonnements sont piégés par les gaz à effet de serre atmosphériques. C'est l'effet de serre qui conserve donc dans l'atmosphère une partie de la chaleur émise par la Terre.
Parmi les surfaces suivantes, laquelle absorbe le mieux l'énergie lumineuse solaire ?
La surface qui a l'albédo le plus faible est la forêt dense. C'est cette surface qui réfléchit le moins l'énergie reçue et qui en absorbe donc le plus.
Quelle conséquence une augmentation du taux des GES peut-elle avoir sur la température terrestre moyenne ?
Quelle que soit l'origine des GES, ceux-ci ont un effet de piégeage de la chaleur émise par la Terre, et une élévation du taux des GES se traduit par une élévation de température.
Les océans contiennent du \ce{CO2} dissous. La solubilité du \ce{CO2} diminue avec la température.
Que peut-on dire, par conséquent, de la conséquence du réchauffement de l'océan sur l'effet de serre ?
L'élévation de la température des océans diminue la solubilité du \ce{CO2}. Le taux de ce gaz augmente dans l'atmosphère. Or, il s'agit d'un gaz à effet de serre, et la température va augmenter d'autant plus.
Avec le réchauffement climatique, les glaces polaires et les glaciers continentaux fondent et leur surface diminue.
Comment l'albédo peut-il alors évoluer ?
Les glaces polaires fondent et donc, de manière globale, la Terre réfléchit moins la lumière solaire. Autrement dit, elle en absorbe davantage. L'albédo diminue donc. Cela va renforcer le réchauffement climatique.
Vrai ou faux ? Effet de serre et albédo sont des mécanismes amplificateurs du réchauffement climatique.
Vrai. Le réchauffement global augmente la proportion d'énergie absorbée (diminution de l'albédo) par la Terre et augmente l'effet de serre (libération par dégazage de \ce{CO2} par les océans), ce qui amplifie le réchauffement initial.
Le document 1 indique que c'est le bilan radiatif global de la Terre qui est important, et pas « simplement » la quantité d'énergie solaire reçue. Le document 2 permet de comprendre que l'énergie solaire incidente n'est pas entièrement absorbée par la Terre : c'est ce qu'indique l'albédo, qui est en moyenne de 0,3 ; cela signifie que 30 % de l'énergie solaire est réfléchie et qu'il n'y a donc que 70 % de cette énergie qui est absorbée. Les surfaces terrestres réfléchissant le plus (et absorbant donc le moins) l'énergie solaire sont les glaces (et la neige). Mais avec le réchauffement climatique actuellement engagé, ces surfaces se réduisent et la Terre absorbe donc plus d'énergie (l'albédo diminue). Le bilan est modifié et le réchauffement initial est accentué.
Le document 3 indique que l'effet de serre est la conséquence de la présence de certains gaz dans l'atmosphère. Plus ces gaz sont abondants, et plus l'effet de serre est important. Le \ce{CO2} est un GES. Le réchauffement initial entraîne un réchauffement des océans, qui libèrent alors du \ce{CO2} dans l'atmosphère. L'effet de serre augmente à son tour, ce qui se traduit par une hausse des températures. Le réchauffement est donc accentué par l'effet de serre qui croît.
En résumé, l'albédo et l'effet de serre amplifient, par leurs variations, le réchauffement commencé par les activités humaines. Ces deux facteurs jouent un rôle important dans les variations climatiques.