Diapositive 1

Lyce MaintenonClasse de secondeHYERES (Var ~ France)9 avril 2014~ Universit de Toulon et du VarQuest-ce-que leffet albdo ?Modlisation, effet de serre

Sommaire2Introduction : La Terre et le Soleil1/ Dfinition.2/ Les processus naturels qui jouent sur lalbdo terrestre. a/ Diffrentes reprsentations des surfaces terrestres. b/ Mesures. * longueurs donde. * angles dincidence. * diffusion. c/ Interprtation.3/ Effet de serre. a/ Explication. b/ Maquette. c/ Interprtation.4/ Mesure lumire incidente photomtre. a/ Particules atmosphriques. b/ Les nuages c/ Interprtation.Conclusion.

La Terre et le soleil3Evaluation de la puissance solaire reue au sol

Un corps expos une source d'nergie s'chauffe. Cet apport d'nergie est directement li l'chauffement par la relation :E = m . c (Tf-Ti),o Tf et Ti reprsentent les tempratures finale et initiale du corps, m la masse du corps, c la chaleur massique = 418 J.Kg-1.K-1 pour la laiton ; E la quantit de chaleur reue.

La puissance solaire au sol, appele P, est l'nergie reue par unit de temps et par unit de surface. Elle est lie la quantit de chaleur par la relation : P = E/(t.S), o t reprsente le temps d'exposition et S la section expose, ct ct.- Ct du corps : 45 mm.- Masse d'un bloc de laiton : 197 g.4La Terre est une boule solide en rotation, entoure de gaz, recouverte deau sur 70 % de sa surface, les 30 % mergeant tant trs ingalement rpartis sur la surface du globe, avec un relief vari. La puissance reue au sommet de latmosphre par le soleil est de 1 368 W/m2. La puissance reue par le soleil la surface terrestre est de 342 W/m2 . 51/ Dfinition : LEFFET DALBEDO.Lalbdo est une valeur physique qui permet de connatre la quantit de lumire solaire incidente rflchie par une surface. Concernant le climat, cette variable est importante car elle exprime la part de rayonnement solaire qui va tre renvoye par latmosphre et la surface terrestre vers lespace et qui donc ne servira pas chauffer la plante.

Le mot albdo drive tymologiquement du latin albdo qui signifie blancheur, il a t introduit au XVIIIme sicle en optique et en astronomie par le mathmaticien et astronome suisse Johann Heinrich Lambert.Jean-Henri Lambert, lithographie de Godefroy Engelmann, 1829britannica.com62/ Les processus naturels qui jouent sur lalbdo terrestre.a/ Diffrentes reprsentations des surfaces terrestres.Latmosphre et les surfaces dterminent lalbdo global de la plante: celui-ci est denviron 30 %, cest--dire que la Terre rflchit 30 % des rayons solaires quelle reoit.

Les conditions de mesures sont trs varies. Elles concernent pour certaines la lumire, pour d'autres l'objet clair, ou pour dautre encore les deux la fois. Les principales sont les suivantes :

* La Lumire : longueur d'onde.

* La Lumire et objet clair : angle d'incidence, dimension relative de la source de lumire.

* Objet clair : diffusivit.

7Extrait CEA septembre 2013 n1828b/ Mesures

Notre montage : nous avons rcrer en laboratoire diffrentes surfaces du globe terrestre, clair sous diffrents angles dincidence, avec les longueurs donde diffrentes.

9 * longueurs donde.

Chacun sait que la lumire n'est pas homogne, mais compose de radiations de longueurs d'ondes varies, qui ne sont elles-mmes qu'une toute petite partie du trs vaste spectre des ondes lectromagntiques : en allant des plus courtes aux plus longues.

10 * angles dincidence.

Au bord d'un lac limpide et tranquille, nous admirons de loin le reflet des arbres de l'autre rive, et celui-ci nous parat presque aussi clair que les arbres eux-mmes : c'est dire que pour une incidence faible, l'albdo de l'eau calme est trs grande. Inversement, sur une photographie arienne verticale, cette mme eau parat trs fonce : pour un angle d'incidence fort, son albdo est trs petit.

11 * diffusion.

Un miroir, recevant un rayon de lumire, ne le rflchit que dans une seule direction ; au contraire un plafond, clair par en dessous et par les cts, la diffuse dans toutes les directions de l'hmisphre situ au-dessous. La diffusion n'est pas autre chose qu'une rflexion (ou plutt plusieurs) dans des directions trs varies. Une nappe d'eau limpide tranquille rflchit presque toute la lumire, elle ne la diffuse presque pas.

12c/ Interprtation.

* Les nuages et les particules atmosphriques (comme les poussires du dsert ou les panaches volcaniques) empchent les rayons solaires datteindre la surface de la Terre, comme un parasol : leur albdo est fort.* Les surfaces terrestres (neige, fort, montagne dsert, ) sont plus ou moins rflchissantes, selon quelles sont claires ou sombres. Cest pourquoi, par exemple, les ocans, qui sont sombres, absorbent une large partie des rayons du Soleil : leur albdo est faible. Nous pouvons voquer les glaciers qui eux au contraires ont un albdo compris entre 0.7 et 0.9(fort). Les glaciers jouent un rle important sur notre albdo , si les glaciers fondent alors notre albdo augmentera et donc la temprature terrestre elle aussi augmentera.

Pour chacune de celles-ci, on peut dfinir un albdo (albdo spectrale ou mieux monochromatique). Nous avons fais les mesures des rayons incidents et rflchis sur diffrentes surfaces de la vie quotidienne:

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cran blanc30 30 30 30 40 50 40 40 50 50 153/ Effet de serre. a/ Explication.Latmosphre terrestre, comme une serre de jardin, laisse passer lnergie qui nous arrivent du Soleil et pige, sous forme de chaleur, une partie de cette nergie rmise vers lespace par la Terre.

ATMOSPHERERAYONNEMENT SOLAIRE Energie provenant du soleil et traversant latmosphreRAYONNEMENT TERRESTRE Une partie de lnergie solaire est rflchie dans lespace Une partie de la chaleur de la terre est renvoye dans lespace Une partie de la chaleur est retenue par les gaz effet de serre comme le dioxyde de carbone16b/ Maquette.Nous avons essayer de modliser ce phnomne deffet de serre par une maquette . Nous avons placer une bote recouverte dune fine couche daluminium, reprsentant les matires rflchissantes o lon place un verre deau avec un thermomtre plac lintrieur. Par-dessus cette bote nous avons tendu un film plastique transparent, qui reprsente les gaz effet de serre. On constate lors du placement du montage au soleil, que la temprature de leau augmente plus que si le verre deau serait plac sans rien

Rsultats de lexprience

1718c/ Interprtation.

Lalbdo et le rchauffement climatiqueLalbdo est modifi par le rchauffement climatique. Par exemple, la Terre se rchauffant, la banquise fond en Arctique, ce qui entrane une diminution de sa surface rflchissante. Lalbdo local diminuant, la part des rayonnements rflchis vers lespace diminue. La consquence est un rchauffement accru de la rgion qui amplifie son tour la fonte des glaces. Cest un effet boule de neige.

194/ Mesure lumire incidente photomtre.

Lhomme rejette des particules dans latmosphre (arosols), ce qui a pour effet principal damplifier la rflexion des rayons vers lespace.Ces particules peuvent se dposer sur des surfaces claires (neiges), les assombrissant, et donc diminuant localement lalbdo.Lamnagement des sols (jachre, dforestation, ) induit des changements des surfaces engendrant des modifications de lalbdo local.

Les arosols sont des suspensions sous forme de gaz de fines particules solides ou liquides.

Gnralement dune taille comprise entre 0,01m et 10 m20a/ Particules atmosphriques.

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arosolspluievent / poussirespollutionsLumire incidenteLumire rflchieNuage (H2O)

Lumire transmise

22b/ Les nuages.

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Exprience avec une bombe dsodorisante.

24c/ Interprtation.Ct mto

Nos mesures 12h02 (GMT)AOT. Canal Vert. (505 nm) : 0.27

AOT Canal. Rouge. (625 nm) : 0.10Ct photomtrieIl faut rappeler que le canal vert (505 nm) capte plutt des arosols de petites tailles tels que des fumes ou pollutions atmosphriques, alors que le canal rouge (625 nm) capte les arosols de grande taille tels que les poussires.Nos mesures 12h02 (GMT)Belle journe, ciel sans nuage, peu de vent,temprature suprieure 15 C.

Exploitation 1Comparaison avec les donnes25

Nos mesures : 12 mars 12h02 (GMT)AOT. Canal Vert. (505 nm) : 0.27

AOT Canal. Rouge. (625nm) : 0.10

12 mars 2014

Relev au Park Htel, 16 Avenue de Belgique 83400 HYERES (France)Type : urbain ; Mise en service le : 21-04-2004 ; Altitude : 33 mtres 10h00 (GMT)

Exploitation 2Comparaison avec les donnes d27272727

ToulonAvignonMarseilleNiceGap2828

ToulonAvignonMarseilleNiceGap29

ToulonAvignonMarseilleNiceGapConclusion30L'albdo est un lment de notre climat , l'albdo terrestre est de 30 %.Suite cet expos nous pouvons expliquer que l'albdo est une constante d'un point de vue thorique. Nos expriences ont permis de diffrencier certains facteurs jouant sur l'albdo. Nous savons que due aux particules polluantes l' albdo terrestre diminuera et de plus nous pouvons ajouter que la fonte des glaces diminuera notre albdo. Ce qui entrainera une augmentation de la temprature. 31Pourquoi ne pas utiliser lalbdo des surfaces parfaitement blanches qui est de 100 % dans les villes et plus particulirement sur les grands building.

Un btiment en plein soleil aura dautant moins besoin dtre climatis que son toit blanc refltera les rayons et donc la chaleur, vers latmosphre. En limitant la formation dlots de chaleur qui transforme certains blocs dimmeubles en vritables fours lt et en rduisant de 10 30 % les besoins en climatisation, cette solution pourrait contribuer limiter les missions de gaz effet de serre de faon significative.

Plusieurs chercheurs ont calcul quun mtre carr de toiture blanchie rflchirait suffisamment de lumire pour viter l'mission de 64 kilogrammes de CO2, et 38 kilogrammes pour un mtre carr de trottoir.La classe de 2nd SL32