Équilibre thermique de la Terre

En bref : L’inégale répartition de l’énergie solaire reçue par l’atmosphère et par la Terre, à l’origine des climats, provoque le déplacement de la chaleur des zones excédentaires équatoriales vers les plus hautes latitudes. Ce transfert d’énergie calorifique est assuré par les vents et le cycle de l’eau. De plus, les océans, importants régulateurs thermiques, emmagasinent, transportent et restituent en partie la chaleur à l’atmosphère. Cette circulation générale de l’air troposphérique est également influencée par la rotation de la Terre.

Répartition du rayonnement solaire
Redistribution de la chaleur par les flux d’air
Cycle de l’eau et transferts d’énergie
Régulation du climat par les océans

Répartition du rayonnement solaire

En raison de la sphéricité de la Terre, l’apport d’énergie solaire varie selon la latitude : plus important au niveau de l’équateur, plus faible au niveau des pôles.

La latitude et le rayonnement solaire

La latitude et le rayonnement solaire

Localisation Équateur Bordeaux Oslo Pôle Nord
Latitude 45°N 60°N 90°N
Angle d’incidence* 90°N 45° 30°
Surface recevant l’énergie 1 m2 1,4 m2 2 m2 57 m2
Le faisceau de lumière :
* Angle d’incidence :
angle que font les rayons avec la surface de la Terre
les valeurs indiquées sont obtenues à midi le jour de l’équinoxe.

Par conséquent, le bilan radiatif terrestre est positif dans la zone intertropicale et négatif des 30e parallèles jusqu’aux pôles.

Bilan énergétique

Bilan énergétique

Le bilan radiatif terrestre est la différence entre l’énergie reçue par la Terre (rayonnement solaire incident) et l’énergie renvoyée (rayonnement solaire réfléchi + rayonnement terrestre infrarouge). Cette inégalité du bilan énergétique explique en partie la répartition zonale des températures à la surface de la Terre et donc la répartition des climats selon la latitude : chauds en zones intertropicales, froids en zones polaires.

Climats

Climats

aucun mois > 10 °C
 
aucun mois < 18 °C
 
aucun mois > 10 °C

  Climat polaire, froid
  Climat tempéré océanique
  Climat tempéré continental humide
  Climat tempéré méditerranéen
  Climat sec ou désertique
  Climat tropical
  Climat équatorial
  Climat de montagne

Cette inégale répartition de l’énergie solaire provoque des transferts d’énergie entre zones excédentaires (basses latitudes) et zones déficitaires (latitudes moyennes et hautes). Sans ces transferts, la zone intertropicale ne cesserait de s’échauffer et les zones polaires de se refroidir. Il existe donc un rééquilibrage thermique à l’échelle du globe. Ces transferts d’énergie sont assurés par les mouvements des deux fluides terrestres : l’air de l’atmosphère et l’eau des océans. Ces mouvements de l’atmosphère et de l’hydrosphère portent la chaleur des basses latitudes vers les hautes latitudes et le froid des zones polaires vers la zone intertropicale. S’ajoute à cela un transfert d’énergie longitudinal dû à l’effet Coriolis (lié à la rotation de la Terre).

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