Retour sur la théorie de l’effet de serre atmosphérique

Puisque je reçois parfois des volées de bois vert quand je m’insurge sur la théorie de l’effet de serre il faut mettre les points sur les « i » . L’effet de serre est considéré maintenant comme un « fait scientifique » puisque des millions de personnes adhèrent à ce concept en particulier les « spécialistes de l’IPCC auto-proclamés climatologues », une multitude d’ONGs politisées, courroies de transmission de cette Eglise nouvelle de Scientologie et enfin de nombreux ministres de l’environnement ou de l’énergie de par le monde et en particulier en Europe. L’hypothèse du réchauffement climatique repose sur deux dogmes, l’effet de serre et la contribution du CO2 à cet effet de serre. Ce qui est surprenant et inquiétant est que ce « fait scientifique » ne s’appuie sur aucun principe scientifique pourtant reconnu et incontestable comme les lois fondamentales de la thermodynamique ou l’équilibre gravitationnel de l’atmosphère. C’est sur ce dernier point que je voudrais donc insister dans ce billet car l’interprétation de l’équilibre gravitationnel de l’atmosphère a conduit à des conclusions erronées qui ont été utilisées à tort pour formuler la théorie de l’effet de serre et l’intervention du CO2 dans cette théorie. Je ne reparlerai donc pas de l’équilibre thermique et radiatif de la Terre soumise au rayonnement solaire qui est décrite par les équations de Planck et de Stefan-Boltzmann relatives au corps noir et qui a fait l’objet de longs billets de ce blog mais seulement de la confusion qu’a entrainé l’interprétation tendancieuse et erronée de l’équilibre atmosphérique soumis au champ gravitationnel de la Terre.

À moins de nier la gravitation et de réfuter les observations de Newton ou de Galilée au sommet de la tour penchée de Pise, il faut reconnaître quelques faits. L’atmosphère « pèse » en moyenne dix tonnes par mètre carré au niveau de la mer. C’est un premier fait et les écarts infimes autour de cette moyenne occupent les météorologistes puisqu’il s’agit des variations de la pression atmosphérique, anticyclones, dépressions et autres phénomènes simplement liés à la nature fluctuante de l’atmosphère d’un champ de pression élevée vers une zone de basse pression, des variations somme toute de plus ou moins 3 % ce qui paraît négligeable mais ne l’est pas dans la mesure où d’immenses masses d’air sont en jeu. La densité de l’atmosphère et sa température diminuent en fonction de l’altitude, personne ne peut nier ces faits, demandez à n’importe quel alpiniste il vous le confirmera. La compression gravitationnelle de l’atmosphère établit donc une distribution des températures sur toute la hauteur de la troposphère, c’est-à-dire jusqu’à environ 17 km d’altitude (au niveau de l’équateur) car au delà la raréfaction gazeuse et l’ionisation des molécules par le vent solaire et les rayons cosmiques font que les lois relatives au comportement des gaz ne s’appliquent plus.

Cette corrélation entre altitude, densité de l’air et température est décrite par une loi physique très simple dite « gradient adiabatique » qui a été vérifiée et n’est pas contestable (voir infra). Elle indique que l’atmosphère sec se refroidit de 9,8 degrés par kilomètre et l’air humide de seulement 6,5 degrés pour un même kilomètre en raison de la très forte inertie thermique de la vapeur d’eau. Pour rappel, l’application des lois de la thermodynamique à la Terre indique de manière incontestable que la planète se comporte comme un corps noir à la température de – 18 degrés. L’altitude moyenne où on peut trouver cette température de -18 degrés se trouve être de 5000 mètres. Quand on applique la loi décrivant le gradient adiabatique de l’atmosphère terrestre on trouve une température moyenne au sol de 14,5 degrés (voir infra), ce qui est parfaitement conforme avec toutes les observations effectuées au niveau de la Terre. Naturellement plus on s’approche des pôles plus la température diminue en raison de l’incidence du rayonnement solaire qui diminue mais la loi décrivant le gradient adiabatique gravitationnel de l’atmosphère s’y applique toujours. Et dans les déserts où l’atmosphère est très sec, cette température moyenne est plus élevée le jour et plus faible la nuit car il n’y a pas assez de vapeur d’eau pour amortir cette différence jour-nuit.

La transposition des observations relatives à l’atmosphère de Vénus qui ont conduit à la formulation de la théorie de l’effet de serre est erronée, et pour plusieurs raisons.

Vénus est plus proche du Soleil et reçoit donc plus d’énergie radiative en provenance de l’étoile, cependant son albédo (en un mot le pouvoir de réfléchir le rayonnement solaire) est beaucoup plus élevé que celui de la Terre. La densité de l’atmosphère de Vénus constituée essentiellement de gaz carbonique (CO2) est environ 92 fois plus élevée que celle de la Terre avec une pression au sol de 920 tonnes au m2 (en gros comme si on se trouvait à 1000 mètres sous l’eau sur la Terre) mais les lois décrivant le gradient adiabatique de cet atmosphère sont les mêmes que celles décrites pour l’atmosphère terrestre soit une refroidissement d’environ 9 degrés par kilomètre. Cependant cette densité de l’atmosphère de Vénus (95 kg/m3 au niveau du sol vénusien) est telle que la température au sol conduit selon ces mêmes lois de compression adiabatique à une température de 465 degrés. Pour retrouver les valeurs de pression atmosphérique semblables à celles de la Terre au niveau de la mer il faut se trouver à une altitude de 50 kilomètres dans le dense atmosphère vénusien où la température y est alors voisine de 0 degrés. Il ne faut pas oublier enfin que le jour Vénusien est de 243 jours terrestres mais que les échanges entre la face éclairée et la face sombre de cette planète sont très actifs par convection et que si la face éclairée est « surchauffée » ceci explique que la face sombre de la planète ne se refroidit pas considérablement car des vents très violents répartissent en permanence la chaleur tout autour de la planète.

Pour toutes ces raisons, il n’e peut pas y avoir d’effet de serre sur Vénus, la planète se trouve en effet en équilibre radiatif avec l’espace mais les paramètres de cet équilibre sont différents de ceux existant pour la Terre en raison du très fort gradient adiabatique et du fait de la densité élevée de son atmosphère. S’il y avait « un effet de serre » sur Vénus en raison de son atmosphère riche en CO2 il y a bien longtemps que la surface de cette planète serait en fusion, or ce n’est pas le cas ! Il y a en effet des montagnes et des plaines sur cette planète parfaitement reconnues par imagerie radar et même des volcans et peut-être des « mers » de gaz carbonique liquide supercritique …

La confusion et la transposition à la Terre des observations de Vénus proviennent du fait que l’atmosphère de cette planète est constitué de plus de 95 % de gaz carbonique, d’azote pour le reste et des traces d’oxydes de soufre. Il n’en fallut pas plus pour que les ingénieurs de la NASA, dont James Hansen, ancien spécialiste de l’atmosphère de Vénus, déclarent à tort que le CO2 a un effet de serre parce que la surface de Vénus est chauffée par cet effet de serre à la température de 465 degrés : « Il n’y a qu’à voir ce qui se passe sur Vénus ! », ont-ils déclaré. C’est pourtant totalement faux et contraire aux lois décrivant l’état des gaz ! La théorie de l’effet de serre est donc en violation avec les lois fondamentales de la thermodynamique et également en violation avec les lois décrivant l’état des gaz qui sont d’ailleurs liées, ça fait tout de même beaucoup, beaucoup trop pour n’importe quel esprit critique …

Au risque encore de recevoir encore des volées de bois vert en publiant ce billet sur mon blog, je me demande tout de même pourquoi personne n’ose s’attaquer de front aux tenants de la théorie de l’effet de serre et du rôle indûment attribué au CO2 dans cette théorie à l’aide d’arguments scientifiques prouvés. Les extrapolations acceptées par des gouvernements complètement aveuglés en subissant une propagande parfaitement organisée par l’IPCC et reprise par des ONGs diverses qui n’ont même plus la pudeur de dissimuler leur orientation idéologique malthusienne va conduire de nombreux pays à la catastrophe économique et sociale, tout ça pour une incroyable chimère qui relève du sophisme et de la scientologie, la fausse science dans toute son horreur.

Pour les curieux voici l’équation de l’équilibre adiabatique. La situation thermodynamique d’une colonne d’air se décrit de manière simplifiée ainsi :

où U est l’énergie totale, Cp la capacité thermique de l’atmosphère (1004 joules/kg/degré K pour l’air sec, 1012 pour un air humide comprenant en moyenne 0,25 % de vapeur d’eau), T la température de la portion de colonne d’air (en degrés Kelvin), g l’accélération de la pesanteur et h la hauteur ou altitude. Si on dérive cette équation on obtient :

qui s’exprime en degrés K/km. On y voit le terme g/Cp appelé « gradient adiabatique » qui décrit l’équilibre entre pression et température de l’atmosphère. Cette équation différentielle peut être réarrangée ainsi :

Comme g et Cp sont des grandeurs physiques positives, on voit tout de suite que la distribution des températures dans le champ gravitationnel terrestre, mais c’est valable pour n’importe quelle planète pourvue d’un atmosphère, décroit en fonction de l’altitude.

Cette dernière équation peut être résolue ainsi, en introduisant h « zéro », l’altitude inférieure, au niveau de la mer ou au sommet de la Tour Eiffel par exemple avec T « zéro », la température à cette altitude :

Et on trouve alors aisément la température au sol (h-zéro = 0) en introduisant dans le calcul l’altitude de 5 kilomètres pour l’isotherme à – 18 °C correspondant à l’équilibre radiatif du système Terre + atmosphère (tel que décrit par les lois de Stefan-Boltzmann) :

t = – 6,5 (h – 5) – 18 = 32,5 – 18 = 14,5 degrés C, le facteur 6,5 étant la capacité thermique de l’air chargé en vapeur d’eau. La teneur moyenne en vapeur d’eau de l’atmosphère est de l’ordre de 0,25 % .

Note : ces données se trouvent dans n’importe quel cours de physique de lycée et aussi là : http://en.wikipedia.org/wiki/Lapse_rate.

Il reste un petit détail à régler pour convaincre les sceptiques qui auraient encore quelque courage à la lecture de ce long billet. S’il devait y avoir un gaz à effet de serre dans notre atmosphère ce serait à l’évidence la vapeur d’eau pour deux raisons. Il y a dans l’atmosphère plus de 600 fois plus de vapeur d’eau que de gaz carbonique, facteur 600 qu’il faut multiplier encore par 5 puisque la capacité thermique de l’eau est de 4180 joules/kg/°K en comparaison de celle du CO2 qui est de 840 joules/kg/°K. On arrive à un facteur 3000 de différence. Si donc il devait exister un « effet de serre » sur la Terre dû à la vapeur d’eau, il y a bien longtemps que tous les océans se seraient évaporés dans l’espace … Le gaz carbonique est donc accusé à tort !

Encore une fois, comme c’est la philosophie fondamentale de mon blog, je n’ai rien inventé dans ce billet, tout ce qui est cité ici se trouve dans Wikipedia … Photo : Vénus dans les longueurs d’onde ultra-violettes (Wikipedia).

La situation commence tout de même à évoluer timidement:

Meteorologist John Coleman, who co-founded The Weather Channel, says the claim that human activity is leading to global warming is no longer scientifically credible. He wrote: « There is no climate crisis. The ocean is not rising significantly. The polar ice is increasing, not melting away. Polar bears are increasing in number. He wrote: « There is no significant man-made global warming at this time. There has been none in the past and there is no reason to fear any in the future, » says Coleman, who was the original meteorologist on « Good Morning America. »

« Efforts to prove the theory that carbon dioxide is a significant greenhouse gas and pollutant causing significant warming or weather effects have failed. « There has been no warming over 18 years. » Climate expert William Happer, a professor at Princeton University, expressed support for Coleman’s claims. « No chemical compound in the atmosphere has a worse reputation than CO2, thanks to the singleminded demonization of this natural and essential atmospheric gas by advocates of government control [of] energy production, » Happer said.

« The incredible list of supposed horrors that increasing carbon dioxide will bring the world is pure belief disguised as science. »

Lu sur Bloomberg.com ce 27 octobre 2014 que j’insère à l’appui du développement de ma démonstration qui je l’espère sera convaincante pour ceux qui douteraient encore du bien-fondé de celle-ci.

Traduction du passage en anglais :

Le météorologiste John Coleman, cofondateur de « Weather Channel » dit que l’assertion que l’activité humaine conduit à un réchauffement global n’est plus scientifiquement crédible. Il écrit : « Il n’y a pas de crise du climat. Le niveau des océans ne monte pas significativement. Les glaces polaires augmentent et ne fondent pas. Le nombre d’ours blancs augmente ». Il écrit aussi : « Il n’y a pas aujourd’hui de réchauffement global. Il n’y en a pas eu par le passé et il n’y a pas de raison qu’il y en ait dans le futur ». Coleman était le premier météorologiste dans l’émission « Good Morning America ».

« Tous les efforts pour prouver la théorie que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre significatif et un polluant causant un réchauffement significatif ou des changement météorologiques ont échoué ». L’expert en climat William Happer, professeur à l’université de Princeton a exprimé son soutien aux déclarations de Coleman, en ces termes : « Aucun composé chimique de l’atmosphère n’a une plus mauvaise réputation que le CO2, ceci en raison de la diabolisation ridicule de ce gaz naturel et essentiel (à la vie) par les tenant du contrôle gouvernemental de la production d’énergie. La liste incroyable des horreurs supposées arriver pour le monde si le dioxyde de carbone augmentait est une pure croyance déguisée en science ».