Bilan radiatif de la Terre
La Terre échange de l’énergie avec l’espace environnant presque exclusivement sous forme de rayonnement électromagnétique (apport d’énergie solaire, perte par émission infrarouge).
En fait, chaque région de la planète reçoit du soleil un flux d’énergie dépendant de la latitude et la saison sous la forme d’un rayonnement de courtes longueurs d’onde (0.2-4 µm). Une partie est réfléchie vers l’espace par l’atmosphère et la surface. L’autre est absorbée et constitue le moteur de la circulation atmosphérique et océanique dont l’effet principal est de redistribuer la chaleur des régions tropicales vers les pôles. Pour équilibrer ces apports, la Terre réémet vers l’espace un rayonnement infrarouge ou de grandes longueurs d’onde (4-100 µm). En moyenne globale et annuelle, le Bilan Radiatif de la Terre (BRT - énergie absorbée moins énergie émise) est nul sur le long terme. Temporairement (quelques années), le BRT peut être légèrement déséquilibré indiquant que le système se réchauffe ou se refroidit suivant le signe du déséquilibre. A un instant donné, et à l’échelle régionale, la répartition du BRT est au contraire très variable (figure). Les répartitions spatio-temporelles des flux absorbés et émis constituent des tests essentiels pour juger si toutes les pièces du système climatique fonctionnent correctement dans les modèles. Parmi les grandes questions de la modélisation figure la rétroaction des nuages au forçage de l’effet de serre.
Importante pour les études du climat, l’estimation du BRT est aussi la méthode d’observation de la Terre la plus directe, car directement déductible des mesures radiométriques (en dépit des problèmes des échantillonnages angulaires et spatio-temporels). C’est ce qui explique que de simples radiomètres ont permis d’estimer les éléments du BRT dès le début de l’ère spatiale (Tiros, 1962-65), et que ces efforts ont été poursuivis par les programmes Nimbus, ERBE , ScaRaB , CERES et GERB . Ces expériences ont amélioré la précision radiométrique et la problématique de l’échantillonnage spatio-temporel.
Associé aux programmes ERBE et CERES, et promoteur de ScaRaB (dont un troisième instrument doit être lancé en 2009 sur Megha-Tropiques ), le LMD/IPSL a été fortement impliqué dans ces efforts.