Rayonnement sortant à grande longueur d'onde
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Le rayonnement sortant à grande longueur d'onde, ou simplement rayonnement de grande longueur d'onde, est le rayonnement électromagnétique de basse énergie émis de la Terre vers l'espace dans le domaine infrarouge.
Le rayonnement à ondes longues couvre généralement des longueurs d'onde allant de 3 à 100 micromètres (μm). Une limite de 4 μm est parfois utilisée pour différencier la lumière du Soleil du rayonnement à ondes longues. Moins de 1 % de la lumière du Soleil a des longueurs d'onde supérieures à 4 μm, alors que plus de 99 % du rayonnement sortant à ondes longues a des longueurs d'onde comprises entre 4 μm et 100 μm.
Ce flux d'énergie transporté par ce rayonnement est usuellement mesuré par sa valeur moyenne en watts par mètre carré (W/m²). Dans le cas du flux énergétique global, la valeur W/m2 est obtenue en divisant le flux d'énergie total sur la surface du globe (mesuré en watts) par la surface de la Terre, soit 5,1 × 1014 m2 (5,1 × 108 km2).
Le refroidissement radiatif produit par ce rayonnement est la principale façon dont le système terrestre perd de l'énergie. L'équilibre entre cette perte et l'énergie acquise par le chauffage radiatif provenant du rayonnement solaire à ondes courtes entrantes détermine le réchauffement ou le refroidissement global du système terrestre (bilan radiatif de la Terre)[1]. Les différences locales entre le chauffage radiatif et le refroidissement fournissent l'énergie qui alimente la dynamique atmosphérique.
Près de la moitié de l'énergie provenant du Soleil sous forme d'onde courte est absorbée par la surface de la Terre et réémise vers l'atmosphère dans les grandes longueurs d'onde de l'infrarouge. Une partie de ces rayons traversent complètement l'atmosphère et le reste est absorbé par les gaz, comme le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur d'eau[2].
Plus de 99 % de ce qui sort, le rayonnement sortant à grande longueur d'onde, se situe dans les longueurs d'onde de 4 à 100 μm, dans la partie infrarouge thermique du spectre électromagnétique[3]. Les contributions avec des longueurs d'onde supérieures à 40 μm sont faibles et généralement seules les longueurs d'onde allant jusqu'à 50 μm sont considérées. Dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre 4 et 10 μm, le spectre du rayonnement à ondes longues sortant chevauche celui du rayonnement solaire, et pour différentes applications, différentes longueurs d'onde de coupure peuvent être choisies entre les deux.
Le bilan radiatif de la Terre est assez proche de l'équilibre puisque la perte par radiation à grande longueur d'onde est très proche du rayonnement absorbé en ondes courtes du Soleil à chaque instant. Ainsi, la température moyenne de la Terre est très stable. Le flux sortant à grande longueur d'onde dépend ainsi de la température du corps rayonnant de la Terre, affectée par la température de la surface de la Terre, l'émissivité de celle-ci, la température atmosphérique, le profil de la vapeur d'eau et la couverture nuageuse[4]. Le taux de perte radiatif est aussi affecté localement par la couverture nuageuse et les poussières dans l'atmosphère qui tendent à le réduire en dessous des valeurs par ciel dégagé.
