22 mars 2019 · Salle de presse

L’Organisation météorologique mondiale (OMM) a été fondée en 1950 substituant ainsi l’Organisation météorologique internationale (OMI) créée en 1873.

La Convention de l’OMM, portant création de l’Organisation est entrée en vigueur le 23 mars 1950. Pour commémorer l’entrée en vigueur de cette Convention, il a été décidé d’instituer une Journée Météorologique Mondiale annuelle célébrée le 23 mars. Cette année, la Journée Météorologique Mondiale a pour thème « Le Soleil, la Terre et le temps ».

À cette occasion, MeteoLux vous propose d’aborder le sujet du bilan radiatif de la Terre et des mesures de l’ensoleillement pratiquées à la station météorologique de l’Aéroport Luxembourg-Findel.

Bilan radiatif de la Terre

Le Soleil est une source lumineuse naturelle qui transforme de l’énergie nucléaire en énergie lumineuse. Cette énergie est vitale aux organismes constituant les écosystèmes de la Terre, la photosynthèse en étant un exemple des plus probants.

La surface du Soleil (photosphère) a une température d’environ 5500 °C et elle émet des ondes électromagnétiques à hautes fréquences. Le rayonnement solaire incident moyen sur le sommet de l’atmosphère (top of atmosphere TOA ; cf. Fig. 1) possède une densité énergétique égale à 1361 W/m² [1]. Sur la surface totale du globe terrestre, la Terre reçoit 340 W/m² en moyenne (Fig. 1). Durant le passage des rayons solaires à travers l’atmosphère et lors de leur arrivée au sol, le rayonnement solaire à courte longueur d’onde est soit directement absorbé, soit directement réfléchi par l’atmosphère, les nuages et la surface terrestre (Fig. 1). Au total, environ 70 % du rayonnement incident est absorbé et environ 30 % de l’énergie solaire reçue est réfléchie vers l’espace sans contribuer à l’échauffement de notre planète (Fig. 1). De même, l’atmosphère reçoit aussi de l’énergie par les flux de chaleur sensible et latente issus du sol et des océans (Fig. 1) qui dépendent à leur tour indirectement du rayonnement solaire incident.

Par ailleurs, l’énergie solaire absorbée par la surface terrestre est émise sous forme de rayonnement sortant à longue longueur d’onde vers l’atmosphère et l’espace (Fig. 1). Ce rayonnement infrarouge est alors partiellement absorbé par l’atmosphère en raison de la présence des gaz à effet de serre (CO₂, H₂O et autres), puis est réémis vers la surface terrestre (Fig. 1). Le bilan radiatif de la Terre est indéniablement influencé par les activités anthropiques, sources d’émissions de gaz à effet de serre et de modifications de l’environnement naturel au niveau du sol (effet albédo ; l’albédo est défini comme le rapport de l’énergie lumineuse réfléchie à l’énergie lumineuse incidente).
Fig. 1 : Schéma du bilan énergétique annuel moyen de la Terre. Les flèches jaunes représentent le rayonnement à courte longueur d’onde et les flèches oranges représentent le rayonnement à longue longueur d’onde (infrarouge). L’unité est W/m². Les nombres en parenthèses indiquent l’intervalle d’incertitude. Source : [2].

Méthode de mesure de l’insolation au Findel

À l’Aéroport de Luxembourg-Findel, la mesure de la durée d’ensoleillement se fait par le principe de la mesure optique en utilisant un « héliographe Campbell-Stokes » (Fig. 2). Le rayonnement solaire passe à travers une boule en verre qui agit telle une lentille convergente générant une brûlure du diagramme en papier. La boule en verre est installée de manière concentrique sur un support en métal. La longueur de la brûlure visible sur le diagramme correspond à la mesure de la durée d’ensoleillement. Après le coucher du Soleil, l’observateur en météorologie réalise une lecture de l’héliogramme avec une précision en dixième d’heure. La durée d’ensoleillement peut aussi être mesurée avec un pyranomètre qui est souvent installé sur les stations météorologiques automatiques.

Fig. 2 : L’« héliographe Campbell-Stokes » est installé sur le balcon du poste de l’observateur en météorologie à l’Aéroport de Luxembourg-Findel.

Statistiques de l’insolation

Au Luxembourg, l’insolation connaît une variabilité marquée en raison du cycle saisonnier et des changements fréquents de la nébulosité. Ceci se reflète dans les valeurs extrêmes enregistrées à la station météorologique de l’Aéroport Luxembourg-Findel. L’insolation mensuelle la plus faible jamais enregistrée dans l’histoire de la station depuis 1947 était de 3,7 heures en décembre 1993. Le mois le plus ensoleillé était quant à lui le mois de mai 1989 avec une insolation maximale absolue de 356 heures. En se référant à l’échelle annuelle (cf. Fig. 3), on constate que deux des trois années les plus ensoleillées jamais observées depuis 1947 sont survenues au cours du XXIe siècle, à savoir en 2003 avec 2278,4 heures et 2018 avec 2098,3 heures (le deuxième rang étant occupé par l’année 1959 cumulant 2102,6 heures d’ensoleillement). Une régression linéaire réalisée sur les mesures de l’insolation au Findel indique une légère hausse de l’ensoleillement depuis 1947 (Fig. 3). Cette tendance positive se révèle également en comparant les moyennes des différentes périodes de référence internationales et nationales en vigueur (1961-1990 et 1981-2010). Pour la période 1981-2010, une insolation annuelle moyenne de 1724,9 heures a été enregistrée ce qui correspond à une hausse de 94,8 heures par rapport à la période 1961-1990 (1630,1 heures). Les données mensuelles de la durée d’ensoleillement sont librement disponibles sur le portail Open Data du Gouvernement du Grand-Duché de Luxembourg [3].