CHAPITRE 2 : Effet de serre et changements climatiques récents et

Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir
Chapitre 2
CHAPITRE 2 : Effet de serre et changements climatiques récents et futurs.
I.
L’effet de serre.
La température moyenne théorique attendue sur Terre devrait être de -18°C (calculée à partir de l’énergie
solaire reçue) alors qu’en fait elle est de +15°C.
Doc 1 et 2 p 70-71
Les propriétés de l’atmosphère expliquent cette anomalie. L’atmosphère est assez transparente au
rayonnement solaire visible, en revanche elle absorbe 90% du rayonnement solaire infrarouge émis par la
surface terrestre, ce qui limite les pertes énergétiques en direction de l’espace.
L’effet de serre correspond à l’échauffement de la surface de la planète lié à l’absorption par certains gaz
atmosphériques du rayonnement émis par cette surface.
L’évolution de la température
semble coïncider avec l’évolution
de certains gaz (relevés dans les
bulles d’air des carottes
antarctiques), des gaz à effet de
serre.
On appelle gaz à effet de serre tout
gaz atmosphérique ayant la
propriété d’intercepter les
rayonnements infrarouges émis par
la surface terrestre et donc de les
empêcher de repartir vers l’espace.
Aux gaz présents naturellement dans
l’atmosphère (vapeur d’eau 60% des GES, CO2 26%, méthane et protoxyde d’azote 6%, ozone 8%) s’ajoutent
des gaz introduits artificiellement par les activités humaines (halocarbures, molécules carbonées contenant
un gaz halogène fluor ou chlore comme
les CFC)
On va s’intéresser particulièrement au
CO2, GES le plus important après la
vapeur d’eau.
SCHEMA BILAN DOC 2 P 77
Suivre l’évolution des GES comme le
CO2 revient à suivre l’évolution de la
température au cours du temps et
donc à suivre l’évolution du climat.
Le cycle du carbone
1
Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir
II.
Chapitre 2
Les variations des paramètres contrôlant le climat.
p 72 : proposez à partir des documents de la double page un scénario expliquant l’entrée en phase
glaciaire.
Un scénario expliquant l’entrée en phase glaciaire : la phase de refroidissement pourrait être initiée par
une modification des paramètres orbitaux terrestres qui a pour effet premier une diminution d’insolation
estivale et un abaissement de la température moyenne en surface du globe. La baisse de température qui
en découle augmente la solubilité du CO2 dans l’océan, moins de CO2 atmosphérique et donc diminution de
l’effet de serre ; cette action est donc à même d’amplifier le refroidissement. Aux hautes latitudes,
l’augmentation de l’englacement provoque une augmentation de l’albédo, ce qui amplifie aussi le
refroidissement de ces régions et donc l’abaissement de la température moyenne du globe. Le scénario
inverse est possible en cas de réchauffement avec un déroulement plus rapide de celui-ci.
Toute variation des paramètres suivants est susceptible d’entraîner une variation climatique :
Les paramètres orbitaux (l’excentricité de l’orbite, l’obliquité de l’axe de rotation de la Terre et la position
des équinoxes) qui varient au cours du temps modifient la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre ou
sa répartition. Ils sont à l’origine des variations climatiques globales.
Elles sont amplifiées par d’autres paramètres :
L’effet de serre est accentué par les propriétés de solubilité du CO2 (H2O + CO2  HCO3- + H+):
Lors d’un réchauffement climatique (période interglaciaire), la solubilité du CO2 dans l’eau diminue
et la teneur en CO2 atmosphérique augmente ; l’effet de serre s’accroit et par conséquent le réchauffement
est amplifié.
Lors d’une glaciation, le phénomène inverse se déroule.
Les variations de l’albédo à la surface de la Terre modulent également les climats. Ainsi, lors d’une période
glaciaire, de la glace s’accumule aux pôles ce qui augmente l’albédo total de la planète : la planète
réfléchit donc davantage le rayonnement solaire, ce qui amplifie son refroidissement (accélération de la
baisse des températures). On parle de rétroaction positive = effet amplificateur.
Les forçages : Doc 1 p 74-75
Certains paramètres peuvent perturber l’équilibre énergétique de la Terre et donc engendrer des
changements de température.
Ceux qui ont tendance à garder sur Terre l’énergie solaire : Augmentation de l’activité solaire, de la
concentration de GES (volcanisme) ou diminution de l’albédo par déforestation par exemple. (On parle de
forçage positif ↗ température)
D’autres ont tendance à renvoyer l’énergie solaire dans l’espace. La présence d’aérosols (liés au volcanisme
par exemple) dans l’atmosphère qui réfléchissent le rayonnement solaire est responsable d’un forçage
négatif ↘ température, comme l’augmentation de l’albédo (augmentation de la surface glaciaire sur le
globe).
Le volcanisme a un double effet. La libération de CO2 augmente l’effet de serre donc réchauffement de la surface (forçage positif)
alors que l’émission de poussières et d’aérosols diminuent la quantité d’énergie reçue au sol (forçage négatif souvent
prépondérant).
Tout paramètre entrainant un déséquilibre du cycle du carbone = Paramètres à l’origine de
variations climatiques
2
Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir
III.
Chapitre 2
Evolution climatique future et actions de l’Homme : modélisations.
A l’évolution naturelle des concentrations en GES s’ajoute pour la période récente l’influence des activités
humaines (augmentation de la teneur en CO2 atmosphériques dans les bulles d’air enfermées dans les
carottes glaciaires coïncidant avec les mesures directes de la station du Mauna Loa depuis 1900).
La concentration des GES augmente et s’accélère depuis 1970. Leurs teneurs n’ont jamais été aussi
fortes depuis 800 000 ans. Depuis 1970 on constate une augmentation mondiale moyenne de la
température de +0,5°C. Ce parallèle avec l’industrialisation plaide en faveur d’une origine
essentiellement anthropique pour expliquer cette augmentation de température.
L’évolution de la concentration en carbone atmosphérique dépend de l’équilibre entre les sources de
carbone (anthropiques = déforestation, utilisation des combustibles fossiles et naturelles = volcanisme,
respiration et fermentations biologiques) et les puits de carbone (le piégeage par les océans et les
végétaux photosynthétiques).
Depuis la révolution industrielle du XVIIIème siècle, les activités humaines libèrent une grande quantité et
une grande diversité de GES. Il en résulte un effet de serre d’origine anthropique qui s’ajoute à l’effet de
serre naturel.
Hypothèses d’évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de GES
induites par l’activité humaines.
Prenant en compte l’évolution démographique, sociale et économique, le GIEC (Groupe d’experts
Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat) a proposé différents scénarios d’émissions de GES et
d’aérosols à partir d’hypothèses concernant l’évolution démographique, économique ou sociologique de la
planète. En fonction de ces scénarios, une estimation de l’évolution des GES et des aérosols atmosphériques
est établie.
TP n°4 Simulation des modèles climatiques (utilisation du logiciel simclimat + doc 1 et 2 p74-75.)
Prévoir le climat de demain nécessite d’établir des modèles numériques calculant les températures et les
précipitations pour des surfaces de quelques dizaines de km2. C’est une simulation informatique la plus
fidèle possible du comportement du climat. Tous les modèles prévoient une augmentation de 2 à 4°C
d’ici à 2100.
Les prévisions climatiques doivent être exploitées avec prudence car de nombreuses inconnues persistent
comme le comportement des aérosols, le rôle des nuages ou la capacité des océans à amortir
l’augmentation de la concentration des GES ou encore les caractéristiques de la circulation océanique
profonde.
Le réchauffement climatique aura des effets sur la biodiversité et sur la vie des sociétés humaines d’autant
plus marqués qu’il sera rapide et intense.
3