TP 9 Composition et mouvements de l´atmosphère

TP 9 Composition et mouvements de l´atmosphère
I) Structure et composition : Il est possible d'étudier l'atmosphère terrestre grâce à des ballons-sondes
jusqu'à environ 30 km d'altitude. Ces ballons gonflés à l'hélium
emportent une radiosonde qui effectue des mesures de
température, d'humidité et de pression de l'air et ces données
sont transmises au sol. Les ballons peuvent aussi réaliser des
prélèvements qui sont analysés après récupération de la nacelle
et permettent de connaître la composition chimique de
l'atmosphère. Au delà de 30 km et jusqu'à 800 km (épaisseur
de l'atmosphère), les mesures sont effectuées par des satellites.
L'ensemble de ces mesures a permis de tracer la courbe
d'évolution de la température dans l'atmosphère (ci-contre) et a
fourni diverses informations sur sa composition chimique:
- les principaux constituants de l'atmosphère sont le diazote N2
(78%) et le dioxygène O2 (21%) mais il y a de nombreux autres
gaz parmi lesquels l'argon (0,9%), le dioxyde de carbone CO2
(0,035%), le méthane CH4 (2 ppm) et l'ozone O3 (0,04 ppm).
1 ppm = 1 partie par million en volume: dans un million de litres
d'air, il y a 2 litres de méthane.
- les 9/10 de la masse de l'atmosphère sont situés dans les 15
premiers kilomètres qui contiennent aussi toute la vapeur d'eau
- l'ozone est présent essentiellement entre 15 et 50 km
(maximum à 30 km)
1. Délimitez plusieurs couches dans l'atmosphère en utilisant
les variations de la température.
2. Indiquez sur le graphique les caractéristiques chimiques
de l'atmosphère qui varient avec l'altitude.
3. Proposez des explications aux variations de la
température avec l'altitude.
II) Mouvements : P. 60-61 Dispersion d'une pollution radioactive dans la basse atmosphère (troposphère).
4. Quelle était la direction du vent le jour de l'accident? Comment cette direction s'est-elle modifiée dans les
jours suivants?
5. Pourquoi la moitié Est de la France est-elle plus polluée?
6. Calculez la vitesse de propagation du nuage radioactif entre le 26 et le 28 avril.
P. 62-63 étude de la dispersion d'un nuage volcanique dans la haute atmosphère (stratosphère).
document a 7. Dans quelle direction principale le nuage semble-t-il s'étaler?
8. En utilisant les images B et C, calculez la vitesse de dispersion (progression du front) du
nuage volcanique entre le 17 et le 18 juin 1991.
document b 9. Quel est l'intérêt de l'image A?
10. Quelles informations fournissent les images B et C qui correspondent à la dispersion des
rejets volcaniques durant les deux mois qui suivirent l'éruption?
11. Quelle information nouvelle fournit l'image D
12. Comparez les caractéristiques des dispersions observées dans la basse et la haute atmosphères.
structure verticale de l'atmosphère
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
-100 -50 0
température (°C)
pression
(hPa)
altitude (km)

Correction
II) P. 60-61
1. Le nuage a été emporté vers l'Ouest donc c'était un vent d'Est (Sud Est). D'après la carte du 28 avril, le vent
est ensuite venu du Sud puis de l'Ouest. Le 30 avril, le vent venait encore de l'Ouest et les jours suivants, il
venait du Nord.
2. La partie Est de la France a été plus polluée que la partie Ouest car elle a subi des pluies abondantes qui ont
précipité au sol les produits radioactifs.
3. En 48 heures, le front du nuage a parcouru 2000 km (2.5 cm, 1cm=800km) donc sa vitesse était de 2000/48
= 42 km/h.
P. 62-63
4. Le nuage s'étale principalement dans une direction parallèle à l'équateur (Ouest).
5. Entre le 18 et le 19, le nuage a parcouru 1600 km (1,6 cm) soit une vitesse de 1600/24 = 67 km/h.
6. L'image A sert de témoin: elle montre que la teneur en aérosols de l'atmosphère avant l'éruption était très
faible.
7. Les images B et C montrent que dans les mois qui suivent l'éruption, la teneur en aérosols augmente
énormément dans une bande horizontale qui correspond à la zone intertropicale. Elle augmente peu dans les
zones tempérées et très peu dans les zones polaires. Cela signifie que les vents soufflent parallèlement à
l'équateur.
8. L'image D montre qu'après une période plus longue, les aérosols sont tout de même dispersés sur toute la
surface du globe. Ils ont aussi diminué d´intensité. Les vents répartissent donc les particules sur tout le globe
tout en éliminant petit à petit les particules (qui tombent sur le sol).
Correction
II) P. 60-61
1. Le nuage a été emporté vers l'Ouest donc c'était un vent d'Est (Sud Est). D'après la carte du 28 avril, le vent
est ensuite venu du Sud puis de l'Ouest. Le 30 avril, le vent venait encore de l'Ouest et les jours suivants, il
venait du Nord.
2. La partie Est de la France a été plus polluée que la partie Ouest car elle a subi des pluies abondantes qui ont
précipité au sol les produits radioactifs.
3. En 48 heures, le front du nuage a parcouru 2000 km (2.5 cm, 1cm=800km) donc sa vitesse était de 2000/48
= 42 km/h.
P. 62-63
4. Le nuage s'étale principalement dans une direction parallèle à l'équateur (Ouest).
5. Entre le 18 et le 19, le nuage a parcouru 1600 km (1,6 cm) soit une vitesse de 1600/24 = 67 km/h.
6. L'image A sert de témoin: elle montre que la teneur en aérosols de l'atmosphère avant l'éruption était très
faible.
7. Les images B et C montrent que dans les mois qui suivent l'éruption, la teneur en aérosols augmente
énormément dans une bande horizontale qui correspond à la zone intertropicale. Elle augmente peu dans les
zones tempérées et très peu dans les zones polaires. Cela signifie que les vents soufflent parallèlement à
l'équateur.
8. L'image D montre qu'après une période plus longue, les aérosols sont tout de même dispersés sur toute la
surface du globe. Ils ont aussi diminué d´intensité. Les vents répartissent donc les particules sur tout le globe
tout en éliminant petit à petit les particules (qui tombent sur le sol).