La complexité du système climatique

ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE

SVT

Thème 1 : Sciences, climat et société

Séquence 2 : La complexité du système climatique

Séance 1 : Météo, climat et indicateurs

• Savoir distinguer météo et climat :

Climat : défini par un ensemble de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée (30 ans en général). Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, le degré d’hygrométrie (humidité), la pluviométrie, la nébulosité et la vitesse/direction du vent. La climatologie permet d’étudier les variations du climat local et global (grande échelle) à long terme.

Météorologie : étudie les phénomènes atmosphériques à court terme (max 1 semaine) et à l’échelle régionale.

• Connaître les indicateurs du climat

Satellites

Radar météorologique

Station météorologique

Volume des glaces et des océans

Analyse des pollens (pour reconstituer la végétation et donc le climat de l’époque)

Séance 2 : Climat passé et actuel

• Comprendre la variation naturelle de la température sur différentes échelles du temps.

Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps à laquelle s’ajoute une variabilité d’origine anthropique sur les dernières décennies.

Ex de la variabilité à l’échelle des siècles/millénaires :

La date du début de vendange est de plus en plus avancée dans les villes françaises. La vendange commence lorsque les raisins ont atteint maturité et ceux grâce à l’ensoleillement. On comprend que la tendance actuelle est au réchauffement.

Depuis 800 000 ans, la température a connu des variations naturelles avec une alternance entre périodes froides et périodes chaudes (indicateur         = étude du pollen).

Il y a une corrélation entre la température et le taux de CO2 atmosphérique ; les périodes chaudes s’accompagnent d’une augmentation de la teneur en CO2 et inversement pour les périodes glaciaires

Séance 3 : Le changement climatique actuel

• Savoir mettre en relation l’augmentation de l’émission des GES et le réchauffement climatique.

Gaz à Effet de Serre : gaz atmosphérique entraînant un phénomène d’effet de serre comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le méthane ou le protoxyde d’azote.

Entre 1860 et 2010, la température a augmenté de 1°C.

Entre 1860 et 2010, le CO2 a augmenté de 100ppm (combien de molécules de polluant on trouve sur 1 million de molécules d’air).

Entre 1860 et 2010, l’azote augmente de 0,05ppm.

Il y a donc une corrélation positive entre le réchauffement climatique et le taux de GES (produits par les activités anthropiques)

• Identifier la part des forçages radiatifs dans le déséquilibre du bilan radiatif.

Depuis 1 siècle et demi, on mesure un réchauffement global d’environ 1°C.

Le bilan radiatif terrestre est la différence entre la puissance reçue par la planète (rayonnement solaire) et celle réfléchie (albédo ; quantité solaire réfléchie et comprise entre 0 et 1) à laquelle s’ajoute celle réémise par l’espace sous forme d’infrarouges).

Si le bilan radiatif est équilibré (=0) alors la température terrestre est stable. Or le réchauffement radiatif récent traduit d’un bilan radiatif déséquilibré et positif.

La cause de ce bilan déséquilibré ?

• L’augmentation de la teneur en GES dans l’atmosphère (en partie d’origine anthropique) ;
• Les GES vont absorber le rayonnement infrarouge (d’après les spectres d’absorption) donc ont un pouvoir de réchauffement car ils piègent une plus grande fraction du rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et vont ensuite émettre ce rayonnement vers le sol entraînant un réchauffement de la température de la surface.

Ce réchauffement est la réponse du système climatique à l’augmentation du forçage radiatif dû aux émissions de GES dans l’atmosphère.

PS : L’ozone absorbe les UV mais pas l’infrarouge.

Forçage radiatif : différence entre énergie radiative reçue et émise.

Séance 4 : Le climat et les rétroactions :

• Comprendre la part des effets amplificateurs dans l’évolution de la température

Albédo : rapport entre énergie lumineuse réfléchie et énergie lumineuse reçue (se trouve entre 0 et 1).
L’évolution de la température terrestre moyenne résulte de plusieurs effets amplificateurs (rétroactions positives / feedback) dont :

• L’augmentation de la concentration en vapeur d’eau dans l’atmosphère (par évaporation) ;
• Une baisse de l’albédo terrestre, du fait de la diminution des surfaces glacées ;
• Le dégel partiel du permafrost (sol gelé des régions arctiques) provoquant une libération de GES dans l’atmosphère.

Rétroaction positive : action amplifiante d’un système sur le processus qui l’a initialement modifié.

A court terme, l’accroissement de la végétation constitue un puit de CO2 et donc a un effet de rétroaction négative stabilisatrice.

Rétroaction négative : processus qui minimise ou réduit un effet initial (ex : végétation).

Puit de carbone : flux qui consomme le CO2 (ex : photosynthèse)

Source de carbone : flux qui produit du CO2 (ex : respiration)

Séance 5 : Le rôle de l’océan

• Comprendre le rôle de l’océan dans l’atténuation du réchauffement climatique.

Sur une courte échelle (quelques décennies), les océans ont un rôle amortisseur en accumulant à sa surface une fraction importante de l’énergie liée au réchauffement climatique car ils se réchauffement moins vite que l’atmosphère. Ce qui conduit à une élévation du niveau de la mer causée par :

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