Question 3 : Comment les gaz à effet de serre peuvent-ils émettre davantage en direction du sol qu’en direction du cosmos ?

L’hypothèse sur laquelle se base la théorie de l’existence d’un effet de serre est la suivante :
les gaz à effet de serre réémettraient vers le sol un « rétro-rayonnement », en retour du rayonnement infrarouge émis par ce sol. Il est supposé une sorte de ping-pong entre le sol et l’atmosphère, ou plus exactement le sol et les gaz à effet de serre contenus dans l’atmosphère.

Voici un exemple d’explication de ce genre ( source : site ASP, assistance scolaire ) :

Le bilan radiatif du système Terre

On cherche à effectuer un bilan thermique du système Terre afin d’estimer sa température moyenne, en se basant sur le rayonnement qu’elle reçoit du Soleil. Pour cela, on fait deux hypothèses.

Tout d’abord, on considère la planète prise dans son ensemble dans un état stationnaire : la puissance surfacique thermique émise par la Terre correspond à la puissance surfacique thermique moyenne reçue par rayonnement solaire, qui correspond à 𝑃𝑠≈235 W/m².

Ensuite, on suppose que la Terre est un corps noir, c’est-à-dire qu’elle absorbe parfaitement toute la lumière reçue par le Soleil. Cette hypothèse nous permet d’appliquer la loi de Stefan-Boltzmann, qui relie la température de la planète à la puissance qu’elle émet par rayonnement lumineux (infrarouge pour la Terre) :
Ps = σ × T⁴, où 𝜎≈5,67/10⁸ W/m²K⁴ est la constante de Stefan-Boltzmann.

On obtient alors 𝑇 ≈ 254 K ≈ −19°C, en prenant la racine quatrième de P_s/σ .

On sait, même sans faire de mesures précises, que la température moyenne sur Terre est plutôt proche de 15°C que de −19°C, en réalité.

Deux éléments peuvent expliquer l’écart observé :
• une partie du rayonnement solaire n’est en fait pas absorbé par la Terre, c’est ce que l’on appelle l’albédo ;
• l’atmosphère, non prise en compte dans le modèle, joue un rôle important de réflexion et de transmission des flux thermiques, contribuant ainsi à une élévation de la température de la planète. C’est l’effet de serre.

Une remarque anecdotique s’impose, mais ne souligne peut-être qu’une faute d’inattention sans lendemain. Nous ne voyons pas clairement à quoi correspond la valeur attribuée à P_S dans ce document. La valeur du rayonnement solaire au zénith est de 1367 W/m². Puis, en pratiquant l’extraordinaire division par 4 destinée à « tenir compte » de la surface totale de la terre, passe à une valeur moyenne par m² de 1367/4 = 342 W/m² en arrondissant. Si l’albédo de 30% est pris en compte, nous trouvons 0.7 x 342= 240 W/m² . L’albédo est donc déjà pris en compte dans ce calcul. Il n’a par conséquent pas à entrer une seconde fois dans l’explication de la différence entre -19°C et 15°C, comme le suggère la fin du document.

Rappelons que beaucoup plus grave est le fait de pratiquer cette distribution afin d’obtenir une puissance moyenne. La valeur de la puissance moyenne est exacte, mais la valeur de la température moyenne trouvée est fausse pour ce qui concerne le sol. On n’applique pas la loi de Stefan-Boltzmann, qui n’est pas une loi linéaire, à une moyenne. Ceci a été expliqué à la page « L’erreur principale ». Dire que « ceci nous permet d’appliquer la loi de Stefan-Boltzmann » est donc faux. Non cela ne permet pas une telle chose, qui n’est rien d’autre qu’une hérésie physique et mathématique. Examinons en outre la valeur scientifique du dernier paragraphe de ce document :

• l’atmosphère, non prise en compte dans le modèle, joue un rôle important de réflexion et de transmission des flux thermiques, contribuant ainsi à une élévation de la température de la planète. C’est l’effet de serre. »

Certaines « explications » de l’effet de serre nous disent que l’eau et le dioxyde de carbone, lorsqu’ils ont absorbé le rayonnement infrarouge venant du sol, rayonneraient alors dans toutes les directions. Ces explications se poursuivent en nous indiquant qu’il y a autant de rayonnement qui se dirige vers le cosmos que de rayonnement retournant vers la Terre. Dans le même temps, le « bilan radiatif » qui est fait donne 240W/m² comme chiffre du rayonnement vers l’espace et 330W/m² comme valeur du rétro-rayonnement, justifiant ainsi dans certains cas la raison pour laquelle il serait « évident » qu’il y a un effet de serre. La différence entre ce 330 W/m² retournant vers le bas et ce 240 W/m² en sortie étant la cause du réchauffement du sol par l’effet de serre. Cela signifie dans ce cas que les gaz effet de serre rayonnent 90 W/m² de plus vers la terre que vers le cosmos. Nous posons alors la question : quelle est la source de chaleur qui crée ces 90 W/m² en plus?

Tout cela ne tient pas debout, c’est en tout cas notre conclusion personnelle. Il n’est pas possible de dire en même temps que le rayonnement des gaz à effet de serre est égal vers le haut et vers le bas et chiffrer à 330 W/m² le rayonnement vers le bas et à seulement 240 W/m² le rayonnement vers le haut. Dès lors, ils ne sont plus égaux…

Il n’est pas possible non plus d’affirmer en même temps que cette différence correspond à l’effet de serre et qu’elle ne consiste pas en un apport de chaleur supplémentaire qui serait créé ( par miracle ? ) par la présence des gaz à effet de serre. 240 W/m² est l’irradiance sortante moyenne nécessaire pour que la Terre soit en équilibre radiatif. Si les gaz à effet de serre émettent 330 W/m² vers le sol dans ces conditions, c’est donc qu’ils doivent constituer intrinsèquement une source de chaleur capable d’irradier en plus 90 W/m². Il est évident que cette perspective est absurde.

Commentons pour finir la phrase rappelée ci-dessous :

On sait, même sans faire de mesures précises, que la température moyenne sur Terre est plutôt proche de 15°C que de −19°C, en réalité.

Il est question juste avant de dire ceci : Cette hypothèse nous permet d’appliquer la loi de Stefan-Boltzmann, qui relie la température de la planète à la puissance qu’elle émet par rayonnement lumineux (infrarouge pour la Terre) :

Or, qui émet vers le cosmos ? Ce n’est pas le sol en lui-même. C’est la système Terre-atmosphère tout entier. La photo ci-dessous montre que ce système émet à partir d’une sphère située en haut de l’atmosphère, de façon pratiquement uniforme. C’est ce système et non pas le sol qui est à une température moyenne de -19°C. Ce chiffre n’a donc pas à être comparé aux 15°C qui règnent au sol. Faire une telle comparaison, ce n’est donc rien d’autre qu’une faute scientifique, qui s’apparente de près à de la désinformation. Comme nous ne sommes pas complotistes, nous dirons simplement qu’il n’y a probablement pas de volonté, derrière cette erreur évidente, de tromper le grand public. C’est simplement une erreur, qui est grave sur le plan scientifique. Nous pensons que les climatologues s’honoreraient de le reconnaitre honnêtement.