TP 1 : Climat actuel Problème : qu`est

TP 1 : Climat actuel
 Problème : qu’est-ce qui détermine la température globale de la Terre ? Quel est le rôle de l’Homme dans le
réchauffement climatique ?
 Hypothèses répondant au problème :
- Facteurs déterminants la température globale de la Terre : Rayonnement solaire / Effet de serre
- L’Homme émet du C02 dans l’atmosphère = cause du réchauffement climatique
http://education.meteofrance.com/jsp/site/Portal.jsp?page_id=12601&document_id=25862&portlet_id=58725&
educelm=machine_2_0
Activité 1 : Identifier les facteurs déterminants la température moyenne de la Terre.
 Déduire de l’étude du document ci-dessous, les facteurs déterminants la température moyenne de la
Terre.
Document : caractéristiques des planètes telluriques
Planètes
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Distance au soleil (106Km)
58
108
150 (= 1u.a)
228
Température de surface moyenne
théorique* (°C)
180
30
-18
-60
Température de surface moyenne
mesurée * (°C)
180
460
15
-50
Atmosphère
Absente
Epaisse et
opaque
Epaisse et
transparente
Très réduite
Energie solaire reçue (103W.m-2)
9.2
2,6
1,4
0,6
*Les températures théoriques sont calculées à partir du rayonnement solaire et ne dépendent que de la distance planète-Soleil
Sur les planètes et la lune sans atmosphère il n’existe pas de différence entre les températures théoriques et les
températures relevées alors que sur les planètes qui possèdent une atmosphère, on observe des écarts entre ces
deux températures. En effet, les températures théoriques sont inférieures aux températures relevées.
Sur Mars : 10°C de différence, Terre : 12°C, Vénus : 430 °C.
Or ces 3 planètes possèdent une atmosphère : Mars a l’atmosphère la plus fine, puis la Terre et Vénus possède la
plus épaisse.
Donc, on peut supposer que la présence d’une atmosphère est à l’origine de ces différences c’est-à-dire de
l’élévation de la température de surface des planètes.
Distance au soleil = énergie solaire reçue + Atmosphère
 Modéliser le rôle de l’atmosphère.
Matériel : 1 Lampe, 2 thermomètres, 1 potence, un chronomètre, une bouteille plastique et un film plastique

1. Concevoir un protocole permettant de vérifier l’influence de la présence d’une atmosphère sur la
température.
2. Réaliser votre expérience en prenant des mesures toutes les 2 minutes pendant 14 minutes que vous
noterez dans un tableau Excel.
3. Réaliser un graphique représentant l’évolution de l’écart de température entre les 2 montages en fonction
du temps.
Insérer une courbe de tendance avec l’équation
4. Exploiter les résultats du graphique afin de déterminer l’influence de la présence d’une atmosphère sur la
température.
5. Proposer un schéma illustrant le mécanisme de l’effet de serre sur notre planète.
Temps
T0
2min
4min
6min
8min
10min
12min
14min
Température dans la serre (en °C)
19,3
21,6
22,7
23,5
24,3
24,9
25,5
26
Température sans serre (en °C)
19,3
20,6
21,2
21,6
21,8
21,9
22
22,2
Ecart de température ( T°C en serre-
T°c sans serre)
0
1
1,5
1,9
2,5
3
3,5
3,8
L’écart de température entre le montagne en serre et le montage sans serre augmente progressivement au cours du
temps à une vitesse de 0,23 °C / min ((3,8-1)/ 10min)):
La température dans le montage en serre est toujours supérieure à celle dans le montage sans serre.
La présence d’une atmosphère engendre donc une élévation de la Température.
Atmosphère = serre/ On parle donc d’effet de serre.
Déd : une partie absorbé par atmo d’où augmentation t)c surface
Effet serre = phénomène naturel du à la présence d’une atmosphère qui augmente la température de surface des
planètes.
Pourquoi dit-on que l’Homme est responsable d’un réchauffement climatique ?
Activité 2 : Comprendre le mécanisme de l’effet de serre et l’impact de l’Homme.
En raison de sa distance au soleil et sans atmosphère, la température théorique moyenne de la Terre serait de -
18°C. Or la Terre possède une atmosphère qui agit comme une serre et permet d'établir une température moyenne de
surface mesurée de +15°C favorable à la vie. Cette température moyenne augmente aujourd'hui : à l'effet de serre
naturel s'ajoute un effet de serre additionnel lié aux activités humaines à l'origine d'un réchauffement climatique
global.
 Problème : Comment expliquer les effets de serre naturel et additionnel ?
Ressource : Logiciel « Météofrance » :
http://files.meteofrance.com/files/education/animations/effet_serre/highres/popup.html
 QUESTION : En utilisant les fonctionnalités de l'animation « L'effet de serre », vous expliquerez, le
phénomène de l'effet de serre naturel dans le cadre du bilan radiatif du système « Soleil - Terre –
Atmosphère » en indiquant les gaz impliqués et des valeurs chiffrées puis vous exposerez les causes et
conséquences de l'effet de serre additionnel.
En conclusion, réaliser un schéma illustrant le bilan radiatif simplifié

Le rayonnement solaire arrive au sommet de l’atmosphère.
30% est réfléchis vers l’espace tandis que le reste traverse l’atmosphère et atteint le sol.
Le sol :
- Réfléchis une partie de ces rayonnements (= albédo = rapport entre l’énergie réfléchie par la surface et
l’énergie reçue en % ou de 0 à 1)
- Absorbe l’autre partie, ce qui le réchauffe et il réémet un rayonnement IR (= rayonnement thermique) vers le
haut
65 à 85% de ce rayonnement est absorbé par des gaz atmosphériques (= gaz à effet de serre dont l’Eau et le C02 sont
les principaux, 03, CH4 et N20 plus minoritaire).
Cette absorption échauffe l’atmosphère qui réémet un rayonnement thermique (IR) dont la plus grande partie
retourne vers le sol qui l’absorbe, se réchauffe et réémet à nouveau des IR et ainsi de suite.
Ainsi, grâce aux rayons IR, la température de la Terre est de 15°C contre -18°C sans atmosphère
Le bilan radiatif = quantité d’énergie reçue par le système « Terre _ atmosphère » – quantité réémise vers l’espace
Si le bilan est nul, la température moyenne reste constante.
Or, ce bilan est déséquilibre de – 1w/m2 = quantité non réémise vers l’espace donc absorbée par l’atmosphère.
Ce déséquilibre est du à la présence de gaz à effet de serre rajoutés dans l’atmosphère par les activités humaines :
combustion d’énergie fossiles ; déforestation…qui émettent du C02 normalement stocké dans la lithosphère (=
roches).
L’Homme est donc à l’origine d’un effet de serre qui s’additionne à l’effet de serre naturel = effet de serre
additionnel. On parle de forçage d’origine anthropique.
Cette effet de serre additionnel a pour conséquence une augmentation de la température = réchauffement
climatique.
Aide à la démarche de résolution :
Partie 1 : Visionner cette partie en rappel de la situation d'appel de cette activité.
Partie 2 : A l'aide du diorama interactif, compléter le tableau :
Devenir du rayonnement solaire
Devenir du rayonnement terrestre
-
- …
-
-…
Identifier le rôle des gaz atmosphérique et leur nature
Parties 3 :
Comprendre la signification du bilan radiatif ( = la quantité d'énergie reçue du soleil - la quantité d'énergie réémise
par le couple Terre-Atmosphère vers l’espace).
Citer les calculs de bilan radiatif au sommet de l'atmosphère et au sol
Identifier le déséquilibre du bilan radiatif en indiquant sa valeur et expliquer sa signification.
Indiquer les causes du déséquilibre et se conséquence.

Capacités évaluées en situation d'apprentissage :
indicateurs de réussite :
Evaluation :
Elève
:
Professeur
:
• Exploiter des résultats en utilisant les techniques de
l'information et de la communication
• Les fonctionnalités de l'animation sont
correctement maîtrisées.
• La sélection des données est pertinente.
• Raisonner avec rigueur
• Les informations de la partie 3 sont reliées
de manière claire
• Recenser, extraire et organiser l'information
• Le relevé des données permettant de
répondre au problème est complet.
• Le relevé des données permettant de
répondre au problème est clair.
• Communiquer dans un langage scientifiquement
approprié
• La réponse rédigée est correcte
ECA : en cours d'acquisition - A : acquis
Site TPE bien http://menaceclimatique.free.fr/index.php
http://www.courrierinternational.com/article/2012/12/17/ainsi-fond-fond-fond
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/climatologie-1/d/en-video-8-ans-de-fonte-des-glaces-vue-par-le-
satellite-grace_36669/
http://www.ask.com/web?gct=serp&qsrc=2417&o=100000027cr&l=dis&locale=fr_FR&tpr=2&q=vid%C3%A9o+fonte
+des+glaces+youtube
www.youtube.com/watch?v=BC6F_fFoU2M
Observation Terre image satellite + caméra IR : tout corps échauffé émet un rayonnement IR
Emission IR due à réflexions rayon solaire
Origine du Réchauffement dont on parle ? effet serre additionnel