Intensité du rayonnement naturel global


Le rayonnement, naturel global est la somme du rayonnement solaire direct, lequel varie avec la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon, et du rayonnement diffusé par le ciel, provenant de l'ensemble de l'hémisphère supérieur.

Il est important de connaître la proportion moyenne de ces deux sortes de rayonnement, et, pour s'en tenir à la moitié nord de l'Europe Occidentale, on peut citer les résultats suivants qui résultent d'observations de longue durée (plusieurs années) :

Sud de la Grande-Bretagne (Blackwell - 1954) Soleil = 48 %
  Ciel = 52 %
   
Centre de l'Autriche (Steinhauser - Eckel - Sauberer - 1955) Soleil = 51,5 %
  Ciel = 48,5 %

Dans le Nord de la France, on peut donc admettre une égalité approximative entre ces deux sortes de rayonnement, solaire, et diffusé par le ciel.

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Ces données sont un peu différentes de celles proposées par MAURAIN (1937), qui, pour la région parisienne, avançait une proportion de 60% pour le rayonnement solaire direct, et de 40% pour le rayonnement diffusé par le ciel, mais seulement par un procédé d'évaluation indirecte.


FIG. 8 - Variations, au cours d'une année, de l'intensité du rayonnement solaire direct, diffusé par le ciel, et global, dans une station de plaine du Nord-Est de la France.

NOTA : On préfère, actuellement, remplacer le terme de " radiation ", au singulier, par celui de " rayonnement ". Ces termes sont équivalents.


La figure 8 représente comment, d'une façon approximative, se répartissent, tout au long d'une année moyenne, dans le Nord-Est de la France, les rayonnements directs et diffusés, ainsi que le rayonnement global. En ce qui concerne cette dernière donnée, on semble à peu près d'accord pour retenir une valeur moyenne de 278 cal/cm2/jour moyen, soit 278 ly/jour moyen, ce qui correspond, pour une année entière, à environ 100 000 cal/cm2.


FIG. 9 - Variations de l'intensité du rayonnement global, de l'équateur au
Pôle Nord, au voisinage du méridien de PARlS.

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Sur l'ensemble de la France, ces données varient un peu, quand on se déplace du Nord vers le Sud, mais, à l'échelle de l'hémisphère nord, on relève des différences assez sensibles, entre les diverses régions géographiques (Fig. 9). Évidemment, il y a un certain parallélisme entre les nombres d'heures d'insolation (voir ci-dessus) relevés aux différentes latitudes et l'intensité du rayonnement global qui y est enregistré. Mais il faut tenir compte également, de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon, plus élevée aux basses latitudes (masse d'air traversée plus faible, angle d'incidence au sol plus grand), suivant les indications très approximatives suivantes :

Hauteur du soleil à midi
Latitude Nord
20 Janvier
21 Mars
21 Septembre
21 Juin
60°
10°,1
30°
53°,4
50°
20°,1
40°
63°,4
40°
30°,1
50°
73°,4
30°
40°,1
60°
83°
20°
50°,1
70°
86°,6

 

C'est, de toutes façons, la région saharienne. qui, au voisinage du méridien de Paris, reçoit la plus forte dose de radiations naturelles.

En altitude, la masse d'air traversée est un peu moins grande, mais surtout, l'atmosphère est plus pure qu'en plaine ; on enregistre fréquemment une majoration générale de l'intensité du rayonnement global. Pour s'en tenir à l'Europe Occidentale, MAURAIN, déjà cité, reproduit les chiffres obtenus en Suisse à la Zugspitze (2962 m d'altitude) = 120 000 cal/cm2/an, et à Davos ( 1600 m d'attitude) = 130 000 cal/cm2/an.

SAUBERER (1955) fournit, pour les Hautes-Alpes Autrichiennes, des chiffres un peu inférieurs. Cependant, on peut admettre que dans ces régions, le rayonnement naturel reçu au sol dans une station de plaine est majoré d'environ 10 à 15 % quand on s'élève à 2000 ou 3000 m en altitude. Ces données varient, du reste, très largement en fonction des climats locaux.

Tout ce qui précède est valable pour une surface horizontale de sol. Ces données varient, naturellement, quand la pente du terrain est modifiée. En effet, l'intensité du rayonnement naturel dépend, notamment, on l'a dit plus haut, de l'angle d'incidence du rayonnement solaire direct avec la surface réceptrice. Quand celle-ci est orientée perpendiculairement à la direction des rayons solaires, h = 90°, et sin h = 1, valeur maximale possible. Dans ces conditions i = 1.

Il est évident que cette notion présente un intérêt, surtout en haute montagne, par son incidence sur la température du sol (élévation de la température superficielle, fonte plus rapide de la neige et de la glace - donc, départ moins tardif de la végétation). Elle a paru assez intéressante pour que certains auteurs l'aient analysée avec de grands détails : par exemple, en Allemagne,

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BAUMGARTNER (1961) qui, à côté de nombreuses considérations très pertinentes, cite de multiples auteurs de travaux antérieurs, et fait mention de l'original appareil proposé par MORGEN (1952), pour déterminer l'intensité annuelle du rayonnement naturel reçu au sol, en fonction de la latitude, de la pente et de l'exposition de divers terrains. Il est vrai que les chiffres avancés comportent une large part d'approximation.

Plus récemment, TURNER (1966), en Suisse, a étudié, grâce à un " Sternpyranometer " à orientation variable (49 positions) l'intensité du rayonnement reçu dans diverses stations d'une petite vallée située aux environs de Davos, et il a établi une carte de la répartition du rayonnement, très complexe, et valable uniquement du reste pour le temps serein. Il est curieux de remarquer que ces mesures, effectuées dans toutes les directions, fournissent en définitive des résultats semblables à ceux que donnent les récepteurs sphériques, du type Bellani, et qui sont intéressants pour les études glaciologiques surtout.

Toutefois, en photologie forestière, ces considérations ont une importance plus réduite. En effet, les arbres se développent verticalement, aussi bien sur un terrain incliné que sur un terrain parfaitement horizontal, et leur photosynthèse, de même que leur croissance, est sous la dépendance principale de la lumière qui atteint leurs cimes et la partie supérieure de leurs troncs, beaucoup plus que de celle, réduite, qui parvient au sol plus ou moins incliné des sous-bois.