Mesuré ou modélisé ?
Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (première), chapitre 5 — Le bilan radiatif terrestre
Énoncé
Classer les affirmations suivantes selon qu'elles reposent sur une mesure directe, sur un calcul dans un modèle simple, ou sur une simulation numérique contrainte par des mesures. Justifier en une phrase. (a) « La constante solaire vaut Wm. » (b) « Sans atmosphère, la température moyenne de la Terre serait de C. » (c) « La teneur de l'atmosphère en a dépassé ppm en . » (d) « Le sol reçoit en moyenne Wm d'infrarouge atmosphérique. » (e) « L'albédo de la neige fraîche est de . » (f) « Un doublement du réchaufferait la Terre de à degrés. »
Corrigé
(a) Mesure directe. Des radiomètres embarqués sur satellite mesurent ce flux depuis les années ; la valeur admise a d'ailleurs été révisée en après identification d'un défaut instrumental, ce qui est la signature d'une grandeur mesurée et non calculée.
(b) Calcul dans un modèle simple. Aucune Terre sans atmosphère n'a jamais été observée. Le nombre est la solution de l'équation , avec deux données mesurées ( et ) et une loi physique. Il est exact dans le modèle, et le modèle est volontairement incomplet.
(c) Mesure directe. Analyseur de gaz au Mauna Loa et dans des dizaines d'autres stations, série continue depuis , recoupée par les carottes de glace pour les périodes antérieures.
(d) Simulation contrainte par des mesures. On mesure ce flux en quelques centaines de stations seulement ; la moyenne planétaire résulte d'un modèle de transfert radiatif alimenté par des profils de température, d'humidité et de nuages, eux-mêmes observés. C'est le nombre le moins directement mesuré du schéma du bilan.
(e) Mesure directe, mais d'une grandeur variable : est une valeur typique, l'albédo de la neige dépendant de son âge, de sa granulométrie et de l'angle du Soleil. Le nombre est mesuré ; c'est le mot « la » qui est trompeur.
(f) Résultat de simulations numériques, recoupé par des données paléoclimatiques. Ce n'est ni une mesure — l'expérience n'a pas été faite — ni un calcul de trois lignes : c'est une fourchette issue de plusieurs familles de modèles et de contraintes indépendantes, et elle est publiée avec son degré de confiance. C'est le type d'énoncé le plus délicat à manier, parce que sa forme ressemble à celle d'une mesure alors que son statut est tout autre.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.