Complexité du système climatique

Terminale enseignement scientifique

Thème 1 Science climats et société

Chapitre 5 : la complexité du système climatique

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Sommaire

Bilans

Introduction

activité 1

activité 2 consignes

ACT2 G3

Act 2 G1

Act 2 G4

Act 2 G2

Introduction

Problème : Quels indices nous permettent de reconstituer les variations climatiques passées ? Comment les scientifiques expliquent-ils ces variations climatiques ?

La Terre une boule de neige ? (vidéo)

Activité 1 : différence climatologie, météorologie

Consignes : 1. regarder les deux vidéos, 2. chercher et recopier les définitions de climatologie et météorologie 3. créer une carte mentale des connaissances présentées dans cette activité

Activité 2 : climat global et réchaffement climatique

l'activité 2 sera travaillée par 4 groupes différents, chaque groupe doit déposer son travail sur le padlet suivant pour le lundi 28/04 ou le mardi 29/04. Puis chaque élève remplira la fiche bilan à partir de ce padlet pour un retour en classe

Activité 2 : climat global et réchauffement climatique

Groupe 1 : le climat global de la Terre et son évolution

Ressources : livre p 36/37 Questions : 1. Doc. 1 Comparer la puissance radiative à l'équateur par rapport aux tropiques et proposer une hypothèse expliquant ce phénomène. 2. Doc. 2 et Doc. 4 Calculer la variation moyenne annuelle de température entre 1980 et 2010, puis entre 1850 et 1900. Comparer ces résultats. 3.Doc. 3 Décrire les variations de température sur les 400 000 dernières années et les comparer aux variations actuelles. Discuter de ces variations en calculant la vitesse moyenne de refroidissement et de réchauffement sur ces périodes. 4.Doc. 5 Proposer une définition de « forçage radiatif » et de « système climatique ». 5. Proposer un bilan construit à présenter à vos camarades, joignez y une illustration. DEPOSER LE TOUT SUR LE PADLET

Activité 2 : climat global et réchauffement climatique

Groupe 2 : les indices des variations climatiques récentes

Ressources : livre p 38/39 Questions : 1. Doc. 1 Calculer les variations moyennes annuelles du niveau marin entre 1900 et 1990, puis entre 1990 et 2010. Comparer les résultats. 2. Doc. 2 et Doc. 3 Décrire les variations observées pour le glacier et le permafrost et expliquer en quoi elles indiquent des variations climatiques passées. Doc. 3 Expliquer ce qu'est une rétroaction. 4. Doc. 4 Montrer que la palynologie (vous expliquerez son principe) est un outil de détermination du climat passé. 5. Proposer un bilan construit à présenter à vos camarades, joignez y une illustration. DEPOSER LE TOUT SUR LE PADLET

Activité 2 : climat global et réchauffement climatique

Groupe 3 : le réchauffement climatique global

Ressources : livre p 40/41 Questions : 1. Doc. 1 Indiquer les principaux gaz à effet de serre pour la Terre. Rappeler le principe de l'effet de serre. 2. Doc. 1, Doc. 2, Doc. 3, Doc. 4 et Doc. 5 Relever les indices d'une corrélation entre activités humaines et réchauffement climatique. 3. Doc. 6 Quantifier la part d'énergie accumulée par les océans en 2010 et la comparer à celle accumulée en 1990. Proposer une conséquence de cette accumulation d'énergie. 4. Doc. 7 Déterminer la date moyenne des vendanges dans le Beaujolais entre 1970 et 1980, puis entre 2004 et 2014. Formuler une hypothèse explicative à ces résultats. 5. Proposer un bilan construit à présenter à vos camarades, joignez y une illustration. DEPOSER LE TOUT SUR LE PADLET

Activité 2 : climat global et réchauffement climatique

Groupe 3 : le réchauffement climatique global

Ressources : livre p 40/41 Questions : 1. Doc. 1 Indiquer les principaux gaz à effet de serre pour la Terre. Rappeler le principe de l'effet de serre. 2. Doc. 1, Doc. 2, Doc. 3, Doc. 4 et Doc. 5 Relever les indices d'une corrélation entre activités humaines et réchauffement climatique. 3. Doc. 6 Quantifier la part d'énergie accumulée par les océans en 2010 et la comparer à celle accumulée en 1990. Proposer une conséquence de cette accumulation d'énergie. 4. Doc. 7 Déterminer la date moyenne des vendanges dans le Beaujolais entre 1970 et 1980, puis entre 2004 et 2014. Formuler une hypothèse explicative à ces résultats. 5. Proposer un bilan construit à présenter à vos camarades, joignez y une illustration. DEPOSER LE TOUT SUR LE PADLET

Activité 2 : climat global et réchauffement climatique

Groupe 4 : évolution de la température et rétroactions

Ressources : livre p 42/43 Questions : 1. Montrer que l'océan a un rôle amortisseur du réchauffement climatique. 2. Présenter la conséquence de la fonte des glaces. 3. Présenter la rétroaction liée aux glaces et à l'albédo. 4.Présenter l'influence du couvert végétal sur le réchauffement climatique. 5. Proposer un bilan construit à présenter à vos camarades, joignez y une illustration. DEPOSER LE TOUT SUR LE PADLET

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Le climat de la Terre présente donc une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. Des indices géologiques le prouvent : Les pollens fossiles permettent de donner des informations sur l’évolution climatique locale. Pour retrouver les espèces végétales présentes en un lieu donné à une époque donnée, il est possible d’étudier les pollens conservés dans les sédiments de l’époque. Les traces laissées par un glacier dans le paysage fournissent des informations sur l’évolution du climat. Un glacier est formé d’une langue glaciaire qui érode son support (indices : roches striées, vallée glaciaire en forme de U) et transporte des matériaux formant une moraine frontale.

Les océans représentent 70 % de la surface totale de notre planète. L’océan a un rôle amortisseur en absorbant, à sa surface, une fraction importante (environ 90 %) de l’énergie additionnelle reçue par la Terre (= excès de chaleur accumulé dans le système climatique). Le réchauffement conduit à une élévation de son niveau causée par : * la dilatation thermique de l'eau qui s'explique par l'augmentation de l'agitation thermique des particules ; * la fusion des glaces continentales Néanmoins, la fusion des glaces de mer (banquise) joue aussi un rôle dans l’évolution du climat car cela entraine une diminution de la valeur globale de l'albédo et donc un réchauffement du sol et de l’eau. À cause de la dilatation thermique et de la fusion des glaces continentales, certains scientifiques estiment que le niveau des océans pourrait s’élever de un à trois mètres d’ici 2100. Cette accumulation d’énergie dans les océans, dont l’Homme est responsable par ses activités, rend le changement climatique irréversible à des échelles de temps de plusieurs siècles. Les végétaux chlorophylliens réalisent la photosynthèse grâce à l’énergie solaire. Ils prélèvent du CO2 dans l’atmosphère et rejettent du O2. À court terme, un accroissement de la surface de végétaux (= végétalisation) constitue un puits de CO2. Ils stockent le carbone minéral sous forme de carbone organique. Ceci constitue un effet de rétroaction climatique négative (stabilisatrice)

La climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires...). Toutes ces analyses permettent de classer les climats des différentes zones du monde en fonction de leurs caractéristiques principales. La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques qu’elle prévoit à court terme (jours, semaines). Elle permet d’annoncer le temps qu'il va faire dans un endroit donné et à un moment donné, à court terme. Un système climatique est composé de plusieurs enveloppes : les océans, l’atmosphère, la biosphère, la lithosphère et la cryosphère. L’apport énergétique du soleil et les échanges d’énergie entre ces différentes enveloppes déterminent le climat global de la planète. Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps.La Terre a une température moyenne globale à peu près constante depuis l'apparition de la vie (15 °C).

Ces dernières décennies, les vendanges surviennent globalement de plus en plus tôt, preuve d’un réchauffement du climat global. Après avoir eu, durant plusieurs millénaires, un rythme lent (5 cm par siècle), l'élévation du niveau de la mer s'est significativement accélérée au 20e siècle. Les glaciers possèdent 95 % de l’eau douce de la Terre. Ce sont des indicateurs climatiques car un glacier est une masse d’eau à l’état solide qui va évoluer en fonction du climat (s’agrandir ou régresser). Depuis 1850, les masses glaciaires ont considérablement diminué. L’effet de serre est un phénomène naturel dû à la présence dans l’atmosphère de gaz à effet de serre (GES) comme le CO2. Le phénomène de l’effet de serre permet à notre planète d’avoir une température moyenne de 15 °C. Les GES(vapeur d’eau, CO2, CH4, N20…) présents dans l’atmosphère absorbent une grosse partie du rayonnement dans l’infrarouge. Un gaz à effet de serre absorbe et réémet le rayonnement infrarouge en grande partie vers le sol qui s’échauffe. (La notion de forçage radiatif, utilisée par les scientifiques, correspond à la différence entre l'énergie radiative solaire reçue et l'énergie radiative émise par les rayonnements infrarouges. Il se mesure en W/m².) Un forçage radiatif positif tend à réchauffer le système climatique (plus d'énergie reçue que d’énergie émise). Inversement, un forçage négatif tend à le refroidir.

On constate que la température sur Terre a constamment oscillé depuis 800 000 ans. Il y a eu des périodes plus froides et d'autres plus chaudes, mais jamais éloignées de plus de quelques degrés de la température moyenne. Ces périodes cycliques d’environ 100 000 ans correspondent aux périodes glaciaires et interglaciaires. Cette variabilité est normale. Elle est liée au rayonnement solaire, aux variations des courants océaniques, aux éruptions volcaniques, aux paramètres astronomiques, etc. Aujourd’hui, la température de la Terre est calculée à partir de mesures sur place (in situ) et depuis l’espace par des satellites. Ces mesures ont montré que depuis 1920, la température moyenne augmente très rapidement. Cela a des conséquences sur le climat.