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Thème 1 : Science, climat et société
Introduction
Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique
Objectif Bac : Thème 1
Thème 2 : Le futur des énergies
Introduction
Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 6
Les atouts de l’électricité
Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité
Ch. 8
Choix énergétiques et impacts
Objectif Bac : Thème 2
Thème 3 : Une histoire du vivant
Introduction
Ch. 9
La biodiversité et son évolution
Ch. 10
L’évolution, une grille de lecture du monde
Ch. 11
L’évolution humaine
Ch. 12
Les modèles démographiques
Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Objectif Bac : Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Annexes
Chapitre 2
Activité 5 - en groupe
Évolution de la température et rétroactions
18 professeurs ont participé à cette page
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Introduction
Les modélisations du climat indiquent fréquemment des fourchettes de variations possibles. Ces incertitudes sont liées à la complexité du système climatique, avec des effets amplificateurs ou stabilisateurs.
Quels phénomènes contribuent à expliquer l'évolution de la température moyenne à la surface de la Terre ?
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Groupe 1 Rôle de l'océan
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Doc. 1La dilatation thermique de l'eau
Il existe dans les océans une profondeur à partir de laquelle la température de l'eau reste à peu près constante. Cette zone nommée thermocline est située aux alentours des 1 000 m de profondeur.
La dilatation thermique ne concerne donc que l'eau située au-dessus de cette thermocline. De nombreux effets locaux peuvent amplifier le phénomène : la hausse du niveau marin en cas de réchauffement climatique ne sera donc pas la même partout à la surface du globe.
À pression constante, tous les corps ont un volume qui varie selon la température. Cette variation est fonction de l'espèce chimique ou du mélange considéré. Dans le cas de l'eau pure, le coefficient de dilatation thermique est de 2,6 × 10-4 °C-1. Cela signifie qu'une augmentation de la température de 1 °C pour 1 litre d'eau augmentera son volume de 0,000 26 L, soit 0,26 mL. Ceci peut paraître faible, mais doit être rapporté au volume des océans qui occupent 70 % de la surface du globe.
La dilatation thermique ne concerne donc que l'eau située au-dessus de cette thermocline. De nombreux effets locaux peuvent amplifier le phénomène : la hausse du niveau marin en cas de réchauffement climatique ne sera donc pas la même partout à la surface du globe.
À pression constante, tous les corps ont un volume qui varie selon la température. Cette variation est fonction de l'espèce chimique ou du mélange considéré. Dans le cas de l'eau pure, le coefficient de dilatation thermique est de 2,6 × 10-4 °C-1. Cela signifie qu'une augmentation de la température de 1 °C pour 1 litre d'eau augmentera son volume de 0,000 26 L, soit 0,26 mL. Ceci peut paraître faible, mais doit être rapporté au volume des océans qui occupent 70 % de la surface du globe.
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Doc. 2L'inertie thermique de l'eau
L'eau a une capacité calorifique (ou capacité thermique) quatre fois plus élevée que celle de l'air. Ainsi, lorsque la température de l'eau augmente de 1 °C, cela signifie qu'elle a accumulé quatre fois plus d'énergie thermique que l'air. La température de l'eau augmente et diminue ainsi plus lentement que celle de l'air, ce qui a des effets à plus long terme que des variations de température de l'air.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir estimé la hausse du niveau marin pour une augmentation de température donnée (en se plaçant dans une couche superficielle).
2. Avoir mis en évidence des effets irréversibles à long terme d'un réchauffement climatique.
3. Avoir montré que l'océan a un rôle amortisseur du réchauffement climatique.
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Groupe 2 Rôle des surfaces gelées
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Doc. 3Glaciations et variations du niveau marin
L'entrée de la grotte Cosquer, située dans les calanques de Marseille, est immergée. Ses murs sont couverts de peintures rupestres datant d'il y a 19 000 à 27 000 ans. D'autres éléments montrent que lors de la dernière période glaciaire, le niveau de la mer était 130 mètres plus bas qu'actuellement.
Aujourd'hui, on estime que l'Antarctique contiendrait à lui seul 26,5 millions de km3 de glace, le volume total des océans étant estimé à 1 322 millions de km3.
Schéma simplifié de la grotte Cosquer.
Aujourd'hui, on estime que l'Antarctique contiendrait à lui seul 26,5 millions de km3 de glace, le volume total des océans étant estimé à 1 322 millions de km3.
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Doc. 4Surface des glaces et albédo terrestre
La surface moyenne terrestre recouverte par les glaces serait de 15 × 106 km2, soit un dixième de la surface des continents.
Valeur de l'albédo pour quelques surfaces terrestres. Albédo : capacité d'une surface à réfléchir le rayonnement reçu. La réflexion est totale quand l'albédo vaut 1.
| Type de surface | Glace | Océan | Forêt | Moyenne terrestre |
|---|---|---|---|---|
| Albédo | 0,6 | 0,05-0,1 | 0,05-0,2 | 0,3 |
Valeur de l'albédo pour quelques surfaces terrestres. Albédo : capacité d'une surface à réfléchir le rayonnement reçu. La réflexion est totale quand l'albédo vaut 1.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir présenté les conséquences de la fonte des glaces.
2. Avoir représenté la rétroaction liée aux glaces et à l'albédo.
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Fonte des glaces continentales ou de la banquise
Matériel nécessaire :
- verre d'eau,
- glaçons,
- petite surface de bois sur laquelle déposer les glaçons.
Protocole :
- Remplir deux béchers d'eau.
- Ajouter un ou plusieurs glaçons dans le premier bécher (modélise la banquise).
- Dans le second bécher, placer les glaçons sur une planche légèrement inclinée vers le bécher, de sorte que l'eau issue de la fonte du glaçon rejoigne le bécher (modélise des glaces en domaine continental).
- Relever la hauteur d'eau au début de la modélisation (trait de feutre effaçable ou volume fixé sur le bécher) et à la fin, lorsque le ou les glaçons ont fondu.
- Comparer les résultats et conclure sur l'effet de la fonte des glaces sur la variations du niveau marin.
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Groupe 3 Rôle de la végétalisation
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Doc. 5Photosynthèse et croissance des plantes
La photosynthèse permet la séquestration d'une partie du dioxyde de carbone de l'atmosphère dans la matière organique des végétaux, tant que le végétal est en croissance (forêts en développement). Si la forêt est à l'équilibre, elle ne constitue plus un puits de carbone. Les stocks et flux de carbone relatifs aux forêts et terres cultivées ont été estimés. La sensibilité au changement climatique illustre la différence de séquestration entre deux scénarios du GIEC (voir ).
| Stock actuel (en Mt. éq. \text{CO}_2) | Puits actuel (en Mt. éq. \text{CO}_2) | Sensibilité au changement climatique (en Mt. éq. \text{CO}_2) | |
|---|---|---|---|
| Terres cultivées | 5 408 | -1,4 | 848 |
| Forêt métropolitaine | 10 263 | 87 | 1 314 |
| Forêt guyanaise | 9 026 | 0 | 0 |
Données relatives au puits de carbone des végétaux (mars 2019).
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Découvrez une de l'évolution de la couverture foliaire dans le monde.
Découvrez un pour mieux comprendre le lien entre végétation et climat ainsi qu'un .
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Indicateurs de réussite
Avoir présenté le rôle du couvert végétal sur le réchauffement climatique.
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