Nuages et Particules

Bases

Nuages et climat

Les nuages réfléchissent une partie de la lumière du soleil vers l'espace. Il y a donc moins d'énergie solaire arrivant sur le sol. Mais les nuages sont malicieux et ce n'est pas leur seule façon de participer au climat de la planète. Avez-vous déjà remarqué que la nuit est moins fraîche lorsque le ciel est nuageux? Voici pourquoi...

Le rayonnement infrarouge

La lumière du soleil est composée de plusieurs "parties", comprenant entre autres une partie "visible" (que bien sûr... nous voyons), et des rayons infrarouges et ultraviolets, que les humains ne voient pas.
Certains animaux perçoivent les rayons ultraviolets, comme l'abeille par exemple; d'autres détectent les rayons infrarouges (comme les serpents). Nous, les humains, nous ne pouvons pas voir les rayons infrarouges, mais nous pouvons les sentir sous forme de chaleur.

Grâce à la couche d'ozone, la plupart des rayons ultraviolets émis par le soleil sont arrêtés. Les ultraviolets sont mauvais pour la santé, c'est pourquoi la couche d'ozone est si importante.
L'atmosphère, les océans et surtout les nuages renvoient vers l'espace une partie du rayonnement solaire (cette fraction de lumière réfléchie est appelée albédo). C'est parce qu'une partie de la lumière est réfléchie que les astronautes peuvent voir la Terre depuis l'espace.

Il arrive donc finalement sur la surface terrestre environ 70% de l'énergie envoyée par le soleil, la majorité de cette énergie étant absorbée par la Terre.
Exactement de la même façon que notre peau se réchauffe lorsque le soleil brille, la Terre elle aussi se réchauffe, puis réémet des rayons infrarouges.

2. Cette image montre la quantité moyenne de chaleur (en Watts par mètres carrés) que la Terre a réémis vers l'espace un jour de juillet 2000. La couleur jaune indique les endroits où il y a eu davantage de chaleur (ou de rayons infrarouges) renvoyée. Les couleurs violettes et bleues sont les valeurs intermédiaires, le blanc indique les valeurs les plus faibles. Les régions désertiques émettent beaucoup de chaleur, alors que la neige et l'Antarctique recouvert de glaces émettent très peu de chaleur. Source: NASA.

Si tous les rayons infrarouges étaient renvoyés vers l'espace sans être retenus, la température de notre planète serait de -18°C: il n'y a que les ours polaires qui seraient contents!

L'effet de serre des nuages

Si notre planète n'est pas si froide, c'est grâce à l'effet de serre (plus de détails sur l'effet de serre sont donnés dans la partie "Basse atmosphère"). Cet effet de serre est dû à la vapeur d'eau, aux nuages et à certains gaz. Nous expliquerons ici uniquement le rôle des nuages.
 

Les nuages recouvrent environ 50% de la surface terrestre. Lorsqu'un nuage attrape les rayons infrarouges que la Terre réémet vers l'espace, le nuage réémet lui-même une partie de cette énergie vers l'espace, mais il en renvoie une partie vers la Terre, ce qui la réchauffe. C'est pour cette raison que les nuages ont la capacité de réduire les différences de température entre le jour et la nuit.
 

Pendant la journée, le sol est réchauffé par le soleil. Moins il y a de nuages et plus la surface terrestre est chauffée.
Pendant la nuit, si le ciel est clair, la plupart des rayons infrarouges que la Terre réémet sont envoyés vers l'espace et la chaleur est perdue. La nuit sera froide. Par contre, si le ciel est nuageux, une partie des rayons est captée par les nuages et ils retournent vers la surface de la Terre. La température de l'air au dessus du sol sera donc plus chaude que s'il n'y avait pas eu de nuages.
 

Dans le désert par exemple, la température varie beaucoup entre le jour et la nuit, car l'air est si sec que la chaleur s'échappe très facilement. La température nocturne peut faire 35°C de moins que celle du jour!

La modification du climat par les nuages

En résumé, les nuages permettent à la Terre de se réchauffer en retenant la chaleur en dessous d'eux: cette participation au climat est appelée "forçage climatique par les nuages". Ce processus a tendance à réchauffer le climat terrestre. Mais les nuages peuvent aussi refroidir la planète en réfléchissant vers l'espace une partie des rayons du soleil qui atteignent la Terre. Suivant les nuages, un de ces deux effets (réflexion des rayons solaires et blocage des rayons terrestres) l'emportera sur l'autre: il y a donc des nuages qui ont tendance à réchauffer la planète, et d'autres à la refroidir.

Les nuages hauts et fins comme les cirrus contribuent au réchauffement, alors que les nuages bas et épais comme les stratocumulus ont plutôt tendance à refroidir la Terre.

De nos jours, les scientifiques pensent que l'effet global des nuages sur le climat est plutôt de refroidir la température de notre planète.

Si la température de la Terre croît à cause des activités humaines, il est important de savoir si les nuages vont refroidir ou réchauffer la planète: c'est aujourd'hui l'un des plus importants défis scientifiques pour le futur. Si la température augmente, il y aura davantage de vapeur d'eau dans l'air, donc plus de nuages: vont-ils renvoyer plus de rayonnement solaire vers l'espace ou bien bloquer plus de chaleur dans l'atmosphère?

A propos de cette page...
Auteur: J. Gourdeau, LaMP Clermont-ferrand, France.
Relecteur scientifique: Dr Vincent Giraud, LaMP, France.
Date de création: 21.11.2003. Dernière version: 24.10.2008.