Le coin des experts




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Un des problèmes posés par la fonte des glaces

Déterminer la puissance reçue par le sol à partir de l'albédo


Évolution de la Mer de Glace (Haute-Savoie) en 1890
Évolution de la Mer de Glace (Haute-Savoie) en 2010


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Évolution de la Mer de Glace (Haute-Savoie) entre 1890 et 2010.

Question

Proposez une explication de l’influence de la fonte des glaces sur le réchauffement climatique.

Depuis plus de 30 ans, des surfaces glacées terrestres, comme la banquise arctique, fondent à une vitesse inattendue.

Surface Albédo
Océan
0,05-0,10
Forêt/sol sombre
0,05-0,20
Glace
0,60
Neige fraîche
0,90
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Albédo de quelques surfaces terrestres.

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Orbite elliptique et climat

Déterminer la puissance reçue par le sol à partir de l'albédo


Tracé de quelques ellipses selon la valeur de e
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Tracé de quelques ellipses selon la valeur de e.
Une ellipse est caractérisée par un paramètre appelé excentricité et noté ee. Pour l’orbite terrestre, l’excentricité est relativement faible (elle varie entre 0,005 et 0,058). Actuellement, ee == 0,017. Plus la valeur de ee se rapproche de 0, plus l’ellipse se rapproche d’un cercle.

La Terre ne décrit pas une trajectoire rigoureusement circulaire autour du Soleil. En réalité, la Terre se déplace sur une ellipse, qui est une forme géométrique qui rappelle l’ovale. Cette trajectoire non circulaire implique que la distance Terre-Soleil n’est pas constante. Le point où la Terre est la plus proche du Soleil est appelé « périhélie », le point où la Terre est la plus éloignée du Soleil est appelé « aphélie ».

Questions

1. Entre l’aphélie et le périhélie, quelle portion correspond à un maximum de puissance solaire reçue ?


2. Si l’on note rra la distance entre le Soleil et la Terre à l’aphélie et rrp cette distance au périhélie, on peut montrer que : rarp=1+e1e.\dfrac{r_{\mathrm{a}}}{r_{\mathrm{p}}}=\dfrac{1+e}{1-e}.
Déterminez la valeur actuelle du rapport rarp.\dfrac{r_{\mathrm{a}}}{r_{\mathrm{p}}}.


3. Déterminez la valeur numérique de ce rapport lorsque l’excentricité atteint sa valeur maximale (0,058). Déduisez-en le pourcentage de puissance solaire supplémentaire interceptée par la Terre au périhélie par rapport à l'aphélie.


4. On considère une configuration où, comme actuellement, l'aphélie correspond au solstice d'hiver dans l'hémisphère sud. Comparez qualitativement les saisons actuelles à celles observées lorsque la valeur de ee est maximale.

Schématisation de l’orbite terrestre autour du Soleil
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Schématisation de l’orbite terrestre autour du Soleil.
On a représenté la Terre au périhélie et à l’aphélie sans respecter les dimensions relatives des astres.

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Ozone stratosphérique et troposphérique

Commenter la courbe d'absorption de l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde


L’atmosphère est structurée en couches dont la composition chimique et la température varient avec l’altitude. Dans les basses couches de l’atmosphère, on distingue la troposphère, qui s’étend en moyenne de 0 à 15 km, et la stratosphère qui s’élève jusqu’à 50 km au-dessus du sol. On distingue au sein de ces couches l’ozone troposphérique et stratosphérique. Une idée très largement répandue consiste à dire que la couche d’ozone est responsable de l’effet de serre.

Concentration en ozone
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Concentration en ozone en fonction de l’altitude.

Question

À l’aide de vos connaissances et des documents proposés, montrez que la couche d’ozone, qui absorbe essentiellement les rayonnements solaires incidents, et l’ozone troposphérique, qui absorbe essentiellement les rayonnements terrestres, présentent des effets bien distincts. Démontrez ainsi que l’idée selon laquelle la couche d’ozone est responsable de l’effet de serre est fausse.


Capacité d’absorption de l’ozone en fonction de la longueur d’onde

UV : rayonnement ultraviolet, V : rayonnement visible, IR : rayonnement infrarouge.
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Capacité d’absorption de l’ozone en fonction de la longueur d’onde.

Puissance surfacique spectrale du Soleil (6 000 K) et de la Terre (300 K) en fonction de la longueur d’onde

UV : rayonnement ultraviolet, V : rayonnement visible, IR : rayonnement infrarouge.
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Puissance surfacique spectrale du Soleil (6 000 K) et de la Terre (300 K) en fonction de la longueur d’onde.
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