Le sujet de Rayonnement sortant à grande longueur d'onde est largement discuté aujourd'hui et a suscité un grand intérêt dans divers domaines. Les experts et les fans ont consacré du temps et des efforts à rechercher et à approfondir ce sujet, cherchant à comprendre ses implications et son impact sur la société. Dans cet article, nous explorerons différents aspects liés à Rayonnement sortant à grande longueur d'onde, en analysant son histoire, son évolution, ses défis actuels et futurs, ainsi que sa pertinence dans le monde d'aujourd'hui. Afin d'offrir une perspective large et enrichissante, nous approfondirons différentes approches et avis qui nous permettront d'obtenir une vision plus complète de Rayonnement sortant à grande longueur d'onde.
Le rayonnement sortant à grande longueur d'onde, ou simplement rayonnement de grande longueur d'onde, est le rayonnement électromagnétique de basse énergie émis de la Terre vers l'espace dans le domaine infrarouge. Le flux d'énergie transporté par ce rayonnement est mesuré en watts par mètre carré (W/m²). Le refroidissement radiatif produit par ce rayonnement est la principale façon dont le système terrestre perd de l'énergie. L'équilibre entre cette perte et l'énergie acquise par le chauffage radiatif provenant du rayonnement solaire à ondes courtes entrantes détermine le réchauffement ou le refroidissement global du système terrestre (bilan radiatif de la Terre). Les différences locales entre le chauffage radiatif et le refroidissement fournissent l'énergie qui alimente la dynamique atmosphérique.
Près de la moitié de l'énergie provenant du Soleil sous forme d'onde courte est absorbée par la surface de la Terre et réémit vers l'atmosphère dans les grandes longueurs d'onde de l'infrarouge. Une partie de ces rayons traversent complètement l'atmosphère et le reste est absorbé par les gaz, comme le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur d'eau.
Plus de 99 % de ce qui sort, le rayonnement sortant à grande longueur d'onde, se situe dans les longueurs d'onde de 4 à 100 μm, dans la partie infrarouge thermique du spectre électromagnétique. Les contributions avec des longueurs d'onde supérieures à 40 μm sont faibles et généralement seules les longueurs d'onde allant jusqu'à 50 μm sont considérées. Dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre 4 et 10 μm, le spectre du rayonnement à ondes longues sortant chevauche celui du rayonnement solaire, et pour différentes applications, différentes longueurs d'onde de coupure peuvent être choisies entre les deux.
Le bilan radiatif de la Terre est assez proche de l'équilibre puisque la perte par radiation à grande longueur d'onde est très proche du rayonnement absorbé en ondes courtes du Soleil à chaque instant. Ainsi, la température moyenne de la Terre est très stable. Le flux sortant à grande longueur d'onde dépend ainsi de la température du corps rayonnant de la Terre, affectée par la température de la surface de la Terre, l'émissivité de celle-ci, la température atmosphérique, le profil de la vapeur d'eau et la couverture nuageuse. Le taux de perte radiatif est aussi affecté localement par la couverture nuageuse et les poussières dans l'atmosphère qui tendent à le réduire en dessous des valeurs par ciel dégagé.
Le rayonnement sortant à grande longueur d'onde est surveillé mondialement depuis 1975 par un certain nombre de satellites. Ils comprennent :
Le rayonnement infrarouge retourné en surface est principalement mesuré par un pyrgéomètre. Le réseau terrestre le plus important pour la surveillance du rayonnement à ondes longues de surface est le réseau de radiations superficielles de surface (BSRN), qui fournit des mesures cruciales et bien calibrées pour l'étude de l'assombrissement global.
Ce rayonnement varie naturellement d'un jour à l'autre, et d'un lieu à l'autre ; mais son profil présente des éléments relativement constants, qui peuvent être illustrés sur le graphique de droite. Ce graphique donne la radiance par nombre d'onde de la lumière IR réémise (en ordonnées), en fonction de ce nombre d'onde (en abscisses. La puissance effectivement réémise par la terre (à cette date, en ce lieu) correspond donc à la surface sous cette courbe (l'intégrale) :
L'essentiel de la puissance émise l'est pour des longueurs d'onde supérieures à 8 µm, situées dans l'infra-rouge.
Les gaz à effet de serre, tels que le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (N2O), la vapeur d'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2), absorbent certaines longueurs d'onde du flux d'infrarouges et le réémettent ensuite vers la Terre, augmentant la température moyenne de sa surface. Par conséquent, une augmentation de la concentration d'un gaz à effet de serre contribuerait au réchauffement de la planète en augmentant la quantité de rayonnement absorbée et la diminution du flux sortant dans l'espace.
L'évaluation de nombreux phénomènes reliés à ces variations nécessitent le calcul de leur effet sur le taux de rayonnement à ondes longues sortant. L'étude du bilan se fait donc grâce à des simulations informatiques avec les équations de transfert radiatif.