Examen 1

Question 1

Définir les principales bandes spectrales (dans le spectre électromagnétique) associées à la bioclimatologie

Answer 1

Les principales bandes spectrales retrouvées en bioclimatologie se situent entre 0,3 et 100 µm.

Question 2

Distinguer entre le rayonnement de courtes vs. grandes longueurs d’onde.

Answer 2

Le rayonnement solaire correspond aux courtes longueurs d’ondes (entre 0,15 et 3 µm). Tandis que le rayonnement infrarouge ou thermique correspond aux longues longueurs d’ondes (entre 3 et 100 µm).

Question 3

Quelles sont les catégories de spectres de rayonnement solaire

Answer 3

Le rayonnement ultraviolet (UV) sous 0,4 µm;

Le rayonnement utile pour la photosynthèse (PAR ou lumière visible) entre 0,4 et 0,7 µm;

Le proche infrarouge entre 0,7 et 1,5 (ou 3,5) µm;

L’infrarouge lointain supérieur à 1,5 (ou 3,5) µm

Question 4

Flux lumineux vs densité de flux lumineux

Answer 4

Le flux lumineux ou flux énergétique (Qe) s’agit de la quantité d’énergie radiative émise, transportée ou reçue par unité de temps → J s–1 ou Watt (W).

Alors que la densité de flux énergétique s’agit du flux énergétique par unité de surface → W m-2

Question 5

Quelle est la conversion entre le rayonnement énergétique (W m–2) et la densité de flux de photons utiles à la photosynthèse (DFPP, µmol m–2 s–1, et vice versa.

Answer 5

2,3 µmol photons m–2 s–1 (DFPP) = 1 W m–2 (0,3 à 3 µm)

4,6 µmol photons m–2 s–1 (DFPP) = 1 W m–2 (0,4 à 0,7 µm)

Question 6

Qu’est-ce qu’un pyranomètre?

Answer 6

Un capteur permettant de mesurer le rayonnement solaire provenant d’un hémisphère, réfléchi par le sol (lorsqu’inversé) ou diffus (avec anneau)

Question 7

Qu’est-ce qu’un pyrhéliomètre?

Answer 7

Un capteur permettant de mesurer le rayonnement solaire direct sous une incidence normale (capteur doit suivre la trajectoire solaire)

Question 8

Qu’est-ce qu’un quantummètre?

Answer 8

Un capteur permettant de mesurer le rayonnement solaire entre 0,4 et 0,7 um

Question 9

Quels sont les rôles du rayonnement terrestre et du rayonnement atmosphérique dans le bilan radiatif d’une culture ou d’un animal

Answer 9

Le rayonnement atmosphérique consiste du rayonnement absorbé et émis par les gaz constituants l’atmosphère.

Le rayonnement terrestre (grandes λ) est émis par la surface terrestre.

Ces deux rayonnements sont impliqués dans le bilan radiatif d’une culture ou d’un animal.

Question 10

Énumérer les composantes du bilan radiatif et expliquer chacune d’entre elles

Answer 10

Rayonnement net (Rn): la différence entre le rayonnement incident et le rayonnement émis → en W m–2.

Gains: rayonnement solaire (St) et rayonnement de longues λ provenant du ciel (Ld) (et du sol s’il y a lieu)

Pertes: rayonnement réfléchi (ρs St) et rayonnement de longues λ émis par la surface (Lu)

Question 11

Qu’est ce que le flux énergétique

Answer 11

Quantité d’énergie radiative émise, transportée ou reçue par unité de temps

Question 12

Qu’est ce que la densité de flux énergétique

Answer 12

Flux énergétique par unité
de surface

Question 13

Qu’est ce que l’éclairement énergétique

Answer 13

Densité de flux incidente sur une surface donnée

Question 14

Qu’est ce que l’exitance énergétique

Answer 14

Densité de flux émise par une surface

Question 15

Qu’est ce que l’intensité

Answer 15

Flux émis par unité d’angle solide

Question 16

Qu’est-ce que la luminance

Answer 16

Densité de flux émis par unité d’angle solide

Question 17

Qu’est ce qu’un corps noir

Answer 17

C’est un « radiateur parfait » transformant l’énergie thermique en énergie radiative au taux maximum que permettent les lois de la thermodynamique; de plus, il absorbe et convertit en chaleur toute l’énergie radiative reçue

Question 18

Qu’indique la loi de Wien

Answer 18

La longueur d’onde correspondant à la valeur maximale de l’exitance spectrale (λBmax en µm)

Question 19

Plus un objet est chaud, plus la longueur d’ondes est

Answer 19

Petite

Question 20

Quelles sont les proportions des bandes spectrales émises par le soleil

Answer 20

~40–45% dans le visible
~40% dans le proche IR
~12% IR moyen et lointain

Question 21

Qu’est ce que la réflectance

Answer 21

La fraction du rayonnement incident (pour une λ donnée) qui est réfléchi

Question 22

Quels facteurs influencent a réflectance d’un feuillage

Answer 22

La réflectance du feuillage varie en fonction de la longueur d’onde; elle varie aussi en fonction de l’âge, du statut nutritif et de la teneur en eau

Question 23

Qu’est ce que l’absorptance

Answer 23

La fraction du rayonnement incident (pour une λ donnée) qui est absorbé par un corps

Question 24

Qu’est ce que la transmittance

Answer 24

La fraction du rayonnement incident (pour une λ donnée) traversant un corps

Question 25

α + τ + ρ =

Answer 25

1

Question 26

Qu'est ce que l'albédo

Answer 26

Le coefficient de réflexion (du rayonnement solaire) d’une surface naturelle

Question 27

Qu'est ce que l'émissivité

Answer 27

Rapport du flux d’énergie émis par un objet sur le flux émis par un corps noir qui a la même T°

Question 28

Qu'indique la loi de Kirchoff

Answer 28

αλ = ελ

Question 29

Quels facteurs influencent la réflectance d'un sol

Answer 29

Dépend de : * la teneur en eau (θ) * contenu en matière organique * taille des particules * angle d’incidence du soleil

Question 30

Qu'est ce que le zénith

Answer 30

Point dans la sphère directement au-dessus de l’observateur

Question 31

Qu'est ce que l'élévation du soleil (β)

Answer 31

Degrés au-dessus de l’horizon

Question 32

Qu'est ce que l'angle solaire zénithal (Z)

Answer 32

Degrés entre les rayons du soleil et le zénith

Question 33

Plus l’angle entre le faisceau et la surface est aigu, plus le faisceau est dispersé sur une _____________ superficie

Answer 33

Grande

Question 34

Qu'indique la loi de Lambert

Answer 34

La densité de flux sur une surface en fonction de l'angle d'élévation solaire

Question 35

Qu'indique la loi de Stefan-Boltzmann

Answer 35

L'énergie totale émise par unité de surface et de temps en watt par mètre carré (W m–2)

Question 36

Quelles sont les caractéristiques d’un couvert végétal qui affectent le profil lumineux

Answer 36

- L'indice de surface foliaire (ISF) ou leaf area index (LAI) en anglais) - L'angle d’inclinaison des feuilles

Question 37

Qu'est ce que l'ISF

Answer 37

Cet indice foliaire représente la somme des surfaces foliaires du couvert projetées en m2 par m2 de sol sous-jacent

Question 38

Qu'est ce qu'un couvert planophylle

Answer 38

Prédominance de feuilles horizontales

Question 39

Qu'est-ce qu'un couvert uniforme

Answer 39

Probabilité d’inclinaison des feuilles : la même pour tous les angles

Question 40

Qu'est ce qu'un couvert érectophylle

Answer 40

Prédominance de feuilles verticales

Question 41

Qu'est-ce qu'un couvert plagiophylle

Answer 41

Les feuilles inclinées entre 30 et 60° sont les plus fréquentes

Question 42

Qu'est ce qu'un couvert extrémophylle

Answer 42

2 inclinaisons des feuilles possibles → horizontale ou verticale

Question 43

Quelles sont les composantes du bilan énergétique

Answer 43

Flux de chaleur dans le sol (par conduction) Flux de chaleur sensible (réchauffement de l’air) Flux de chaleur latente (évaporation de l’eau) Énergie « métabolique » (photosynthèse) Variation du stock de chaleur (sol ou couvert)

Question 44

Qu'est-ce que la conduction

Answer 44

Transfert d’énergie (chaleur) selon un gradient thermique d’une région de T° élevée vers une de T° plus basse sans déplacement de matière (par ex. un fluide)

Question 45

Qu'est-ce que la convection

Answer 45

Transport de l’énergie thermique par un fluide en mouvement; il y a donc transfert de matière (de masse) à l’état fluide

Question 46

Qu'est ce que la conductivité thermique

Answer 46

Coefficient caractérisant l’aptitude d’un matériau à transmettre la chaleur par conduction

Question 47

Qu'est ce que la conductivité thermique massique

Answer 47

Correspond à l’apport de chaleur nécessaire pour élever la T° d’une unité de masse d’une substance de 1 K.

Question 48

À quoi sont dus les transferts de chaleur ou de matière par diffusion

Answer 48

Aux collisions thermiques aléatoires des molécules; c’est le mécanisme principal dans les fluides immobiles tel que l’air dans les cavités sous-stomatiques des feuilles.

Question 49

À quoi sont dus les transfert par convection et turbulence

Answer 49

À un mouvement de masse à l’intérieur d’un fluide amenant un transfert et un mélange d’énergie et de matière; la convection est généralement associée au mouvement vertical dans l’atmosphère

Question 50

Quels sont les trois types de convection

Answer 50

Convection libre (naturelle) : transfert de chaleur résultant du mouvement naturel d’un fluide généré par une différence de T° ou de densité Convection forcée (mécanique) : mouvement du fluide provoqué par un champ de force extérieur Convection mixte : libre + forcée

Question 51

Qu'est-ce que la couche limite

Answer 51

La zone près de la surface où la vitesse moyenne du vent (u) est moindre que la vitesse du vent ambiant (uo)

Question 52

Qu'est-ce que l'écoulement laminaire

Answer 52

Mouvement du fluide parallèle à la surface; les couches de fluide glissent les unes sur les autres sans se mélanger

Question 53

Qu'est-ce que l'écoulement turbulent

Answer 53

Le mouvement désordonné des molécules individuelles à l’intérieur du fluide; les couches du fluide s’entremêlent

Question 54

Dans la couche limite laminaire, il n’y a pas de ______________; les transferts de chaleur et de matière s’y effectuent par ______________

Answer 54

Convection; diffusion moléculaire

Question 55

Que permet de calculer le nombre de Reynolds

Answer 55

l’épaisseur de la couche limite où l’écoulement est laminaire