Sommaire

Mes pages

Ouverture

p. 1-11

Sciences, climat et société

Ouverture de thème

p. 12-14

Testez le chapitre 100 % débloqué

Ch. 1

L’atmosphère terrestre et la vie

Ch. 2

La complexité du système climatique

Ch. 3

Le climat du futur

Se préparer à l'évaluation - Thème 1

Le futur des énergies

Ouverture de thème

p. 80-82

Testez le chapitre 100 % débloqué

Ch. 4

Deux siècles d’énergie électrique

Ch. 5

Conversion et transport de l’énergie électrique

Ch. 6

Énergie, développement et futur climatique

Se préparer à l'évaluation - Thème 2

Une histoire du vivant

Ouverture de thème p. 152-154

Ch. 7

La biodiversité et son évolution

Ch. 8

L’évolution comme grille de lecture du monde

Ch. 9

L’évolution humaine

Ch. 10

Les modèles démographiques

Ch. 11

De l’informatique à l’intelligence artificielle

Se préparer à l'évaluation - Thème 3

Livret maths

Fiches méthode

Esprit critique et scientifique

Améliorer ses compétences

Fiches histoire

Annexes

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Ch. 2

Exercices

Le coin des experts

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22
Variation passée du niveau marin

✔ Estimer la variation du volume de l'océan associées à une variation de température donnée

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De nombreux indices permettent de reconstituer le rivage des côtes passées et donc d'estimer la variation du niveau des océans. Lors de la dernière glaciation, ou moment du maximum glaciaire, on estime que la température moyenne de surface était inférieure de 6 °C aux températures actuelles.

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Doc.
Reconstitution de la variation du niveau marin depuis le dernier maximum glaciaire

Graphique montrant l'élévation du niveau de la mer depuis le dernier maximum glaciaire. Hausse rapide ces derniers millénaires.

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Données

Rayon de la Terre : 6371 km
Coefficient de dilatation thermique de l'eau :
$α_{eau} = 2, 6 \times 1 0^{- 4}^{\circ} C^{- 1}$

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Questions

1. Proposer des hypothèses expliquant les variations du niveau marin.

2. Calculer l'ordre de grandeur de la variation du niveau marin par contraction thermique lors du dernier maximum glaciaire. Considérer que seuls les mille premiers mètres d'eau sont affectés. Comparer ce résultat aux données du document.

3. En considérant que les océans recouvrent 70 % de la surface du globe, calculer le volume d'eau piégé dans les glaces lors du dernier maximum glaciaire.

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23
Variation du dioxyde de carbone à l'échelle des temps géologiques

✔ Analyser les variations de certaines grandeurs au cours du temps

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la version apprentis

de cet exercice.

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Comprendre le climat présent et modéliser le climat futur nécessitent de mieux comprendre les climats du passé. Des études complexes ont permis d'estimer les concentrations atmosphériques en

CO_{2}

depuis 600 millions d'années.

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Doc. 1
Variation des teneurs atmosphériques en $CO_{2}$ depuis 600 millions d'années

Graphique montrant l'évolution du CO2 atmosphérique sur 600 millions d'années, avec apparition des plantes terrestres et la Pangée.

RCO_{2}

est le rapport entre la teneur en

CO_{2}

à une période donnée et la valeur préindustrielle de 300 ppm. La zone colorée correspond aux incertitudes sur la valeur déterminée.

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Doc. 2
Quelques réactions biogéochimiques du cycle du carbone

Réactions géochimiques : les roches continentales s'altèrent, notamment au contact de l'eau. Les silicates (minéraux des roches) réagissent ainsi :

CO_{2} + CaSiO_{3} ⇄ CaCO_{3} + SiO_{2} CO_{2} + MgSiO_{3} ⇄ MgCO_{3} + SiO_{2} CO_{2} + CaCO_{3} + H_{2} O ⇄ 2 HCO_{3}^{-} + Ca^{2 +}

Équations-bilan de réactions biologiques :

respiration cellulaire :
$C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2} ⟶ 6 CO_{2} + 6 H_{2} O$

photosynthèse :
$6 H_{2} O + 6 CO_{2} \to 6 O_{2} + C_{6} H_{12} O_{6}$

Le carbone transite entre différents réservoirs présents sur Terre au moyen de réactions chimiques.

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Question

Déterminer les grandes tendances climatiques passées et proposer des explications aux variations des teneurs en dioxyde de carbone atmosphérique.

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Exercice numérique
Océan et réchauffement climatique

✔ Identifier les relations de causalité qui sous-tendent la dynamique d'un système

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la version initiale

(atelier des apprentis) de cet exercice.

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L'océan est un système complexe qui interagit avec les autres enveloppes terrestres. En plus des transferts d'énergie, des transferts de matière ont lieu entre les différents réservoirs terrestres.

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Doc. 1
Variation du pH des océans et de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique

Graphique: évolution du pH des océans et du CO2 (1800-2100). Acidification croissante des océans due à l'augmentation du CO2 atmosphérique.

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Doc. 2
Proportion en $CO_{2}$ , $CO_{3}^{2 -}$ et $HCO_{3}^{-}$ (espèces chimiques dissoutes présentes dans les océans) en fonction du pH

Graphique montrant l'évolution du pourcentage d'espèces dissoutes (CO2, H2O, HCO3-, CO32-) en fonction du pH.

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Question numérique - version experts

et , Expliquer un rôle de l'océan sur le réchauffement climatique.

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Supplément numérique

Pour retrouver plus d'informations sur

l'acidification des océans.

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Exercice numérique
Permafrost et climat

✔ Identifier les relations de causalité qui sous-tendent la dynamique d'un système

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la version initiale

(repaire des initiés) de cet exercice.

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Doc. 1
Température du sol dans différents sites au sein du permafrost

Graphique montrant l'évolution de la température du sol de 1975 à 2015 sur 4 sites de pergélisol.

Pour chaque site, la température a été prise à une profondeur où elle est constante toute l'année.

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Doc. 2
Métabolisme de quelques microorganismes vivant dans les sols

Dans l'atmosphère, le méthane est assez rapidement converti en dioxyde de carbone.

Le réchauffement du permafrost entraîne le réveil des microorganismes qui consomment alors la matière organique du sol :

équation-bilan de la respiration cellulaire :

$C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2} ⟶ 6 CO_{2} + 6 H_{2} O$

la méthanogenèse aboutit à la production de méthane à partir de matière organique (chaque atome de carbone aboutit à la formation d'une molécule de méthane).

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Doc. 3
Richesse en carbone dans les sols où le permafrost fond

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Doc. 4
La fonte du permafrost

Photo aérienne de toundra arctique montrant de nombreux lacs et une fumée industrielle au loin.

Roland Knauer/Alamy

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Données

Masse molaire du carbone : $M (C) = 12$ g⋅mol^-1
Masse molaire de l'oxygène : $M (O) = 16$ g⋅mol^-1

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Questions numérique - version experts

Indiquer les conséquences pour le climat de la fonte du permafrost. Inclure dans les explications un calcul donnant l'ordre de grandeur des échanges entre les réservoirs de carbone concernés.

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L’atmosphère terrestre et la vie

La complexité du système climatique

Le climat du futur

Se préparer à l'évaluation - Thème 1

Deux siècles d’énergie électrique

Conversion et transport de l’énergie électrique

Énergie, développement et futur climatique

Se préparer à l'évaluation - Thème 2

La biodiversité et son évolution

L’évolution comme grille de lecture du monde

L’évolution humaine

Les modèles démographiques

De l’informatique à l’intelligence artificielle

Se préparer à l'évaluation - Thème 3

Livret maths

Esprit critique et scientifique

Améliorer ses compétences

Fiches histoire

Annexes

Le coin des experts

22Variation passée du niveau marin

Doc.Reconstitution de la variation du niveau marin depuis le dernier maximum glaciaire

Données

23Variation du dioxyde de carbone à l'échelle des temps géologiques

Doc. 1Variation des teneurs atmosphériques en CO2​ depuis 600 millions d'années

Doc. 2Quelques réactions biogéochimiques du cycle du carbone

Exercice numériqueOcéan et réchauffement climatique

Doc. 1 Variation du pH des océans et de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique

Doc. 2 Proportion en CO2​, CO32−​ et HCO3−​(espèces chimiques dissoutes présentes dans les océans) en fonction du pH

Question numérique - version experts

Supplément numérique

Exercice numériquePermafrost et climat

Doc. 1 Température du sol dans différents sites au sein du permafrost

Doc. 2 Métabolisme de quelques microorganismes vivant dans les sols

Doc. 3 Richesse en carbone dans les sols où le permafrost fond

Doc. 4 La fonte du permafrost

Données

Questions numérique - version experts

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22
Variation passée du niveau marin

Doc.
Reconstitution de la variation du niveau marin depuis le dernier maximum glaciaire

23
Variation du dioxyde de carbone à l'échelle des temps géologiques

Doc. 1
Variation des teneurs atmosphériques en $CO_{2}$ depuis 600 millions d'années

Doc. 2
Quelques réactions biogéochimiques du cycle du carbone

Exercice numérique
Océan et réchauffement climatique

Doc. 1
Variation du pH des océans et de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique

Doc. 2
Proportion en $CO_{2}$ , $CO_{3}^{2 -}$ et $HCO_{3}^{-}$ (espèces chimiques dissoutes présentes dans les océans) en fonction du pH

Exercice numérique
Permafrost et climat

Doc. 1
Température du sol dans différents sites au sein du permafrost

Doc. 2
Métabolisme de quelques microorganismes vivant dans les sols

Doc. 3
Richesse en carbone dans les sols où le permafrost fond

Doc. 4
La fonte du permafrost