Effet de serre

L'effet de serre est un processus naturel résultant de l'influence de l'atmosphère sur les différents flux thermiques contribuant aux températures au sol d'un objet céleste. La prise en compte de ce processus est nécessaire pour comprendre les températures observées à la surface des planètes ou satellites recouverts d'une atmosphère épaisse comme la Terre, Vénus et Titan, et le processus doit se produire aussi pour certaines exoplanètes. Le terme fait référence à l'effet analogue qu'une serre a sur la température des plantations qu'elle abrite.

Dans un système stellaire, l'essentiel de l'énergie thermique reçue par une planète ou un satellite provient du rayonnement stellaire. En l'absence d'atmosphère, cet objet en réfléchit une partie, absorbe le reste et rayonne essentiellement comme un corps noir, ce qui conduit à une certaine température au sol. Une atmosphère réfléchit, absorbe et réémet une partie du rayonnement reçu de l'étoile, et réfléchit, absorbe et réémet également une partie du rayonnement reçu de la surface de l'objet. Ces différents processus modifient l'équilibre thermique à la surface de l'objet, notamment parce que l'atmosphère ne réfléchit et n'absorbe pas également les différentes composantes spectrales d'un rayonnement incident alors que la répartition spectrale du rayonnement stellaire et celle du rayonnement reçu de la surface sont très différentes.

L'expression effet de serre s'est popularisée dans le cadre de la vulgarisation du réchauffement climatique, dû aux gaz « à effet de serre » qui se sont accumulés dans l'atmosphère terrestre en raison des activités humaines. Ces gaz absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface plus que le rayonnement solaire, et réémettent ce rayonnement vers le haut comme vers le bas : le rayonnement réémis vers le bas s'ajoute au rayonnement solaire direct. Le bilan global est que la température au sol est supérieure à ce qu'elle serait en l'absence d'une atmosphère, et qu'elle augmente au fur et à mesure qu'augmente la concentration de l'atmosphère en gaz à effet de serre^[1]. Le GIEC utilise le terme de forçage radiatif pour décrire l’influence des gaz à effet de serre sur le bilan thermique de la Terre.

Les températures terrestres résultent d'interactions complexes, notamment entre les apports solaires perturbés par les cycles de l'orbite terrestre, l'effet de l'albédo, les courants de convection dans l'atmosphère et les océans, le cycle de l'eau et le forçage radiatif de l'atmosphère.