Progression

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Chap 5 Thème 2
LE SYSTEME CLIMATIQUE TERRESTRE ET L’EFFET DE SERRE
Restitution des acquis
La température globale terrestre, qui dépend de l’énergie solaire reçue a variée de façon cyclique au cours des 800 000 dernières
années. Ces variations s’effectuent en parallèle à des fluctuations de la concentration de certains gaz atmosphériques
Depuis près de 2 siècles, le taux atmosphérique des gaz à effet de serre augmente rapidement sous l’effet des émissions
anthropiques
Problème :
- Quels sont les acteurs du système climatique terrestre ?
- Comment l’homme influence-t-il le système climatique ?
I- INTERACTIONS ENTRE RAYONNEMENT SOLAIRE ET ATMOSPHERE :
TP1 chap 5 DE L’ATMOSPHERE PRIMITIVE A L’ATMOSPHERE ACTUELLE
On sait aujourd’hui que l’atmosphère initiale de notre planète était bien différente de l’atmosphère actuelle.
On cherche à connaître la composition de l’atmosphère primitive de la Terre et son évolution.
Objectifs méthodologiques :
Recenser, extraire et organiser des informations - Adopter une démarche explicative.
Activité 1 chap 5 TS spe : le devenir du rayonnement solaire incident
Saisir des informations, communiquer
Livre p 122 document 1
Les climats de la terre dépendent essentiellement de l’énergie solaire reçue. Une partie de cette énergie est réfléchit par
l’atmosphère et par la surface planétaire. Le reste , l’énergie absorbée, réchauffe la planète.
La surface terrestre se refroidit en émettant du rayonnement infra rouge.
Pb :A quoi correspond l’albedo terrestre ?
Activité 2 chap 5 TS spe : l’albedo terrestre
Recenser, extraire et organiser des informations. Utiliser des données quantitative – formuler une hypothèse - communiquer
 l’albedo global de la terre et la contribution de l’atmosphère
 Mise en relation de la température théorique du corps considéré et son albedo
 la température de surface de la terre (+15°C) est surprenante. hypothèses explicatives.
Document 2 p 122
 une relation entre l’albedo des différentes parties du globe et les mesures données dans le document 2 p 122
L’albedo moyen de la terre définit comme le rapport entre l’énergie solaire réfléchit et reçue on s’attendrait à une température
moyen de -18°C hors celle ci est de +15°C
Pb : Comment évolue l’albedo terrestre ?
Activité 3 chap 5 TS spe : les variations de l’albedo terrestre :
Saisir des informations- mettre en relation des données – communiquer par écrit
Document 3 p 123
 En 1991 l’éruption du Pinatubo a été suivie d’une baisse de la température du globe d’environ 0.3°C : proposer une
explication

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L’énergie thermique issue de l’activité interne du globe est insuffisante quantitativement pour expliquer la totalité des baisses de
températures suite à une éruption, celle-ci est surement due aux propriétés de l’atmosphère terrestre.
Pb : Quel est l’effet de l’atmosphère sur les rayonnements ?
Activité 4 chap 5 TS spe: l’effet filtrant de l’atmosphère :
Saisir des informations – comparer des données
 le pouvoir d’absorption de l’atmosphère et les gaz responsables de cette absorption
 l’importance des différents gaz atmosphériques sur le plan de la composition et de l’absorption de rayonnement
 une hypothèse rendant compte des déséquilibres entre apports et pertes en énergie
 l’atmosphère peut moduler la température de la terre
L’atmosphère terrestre est très transparente au rayonnement solaire visible, elle laisse donc passer une partie importante de ce
rayonnement atteindre la surface terrestre et la réchauffer. Par contre l’atmosphère terrestre est assez opaque au rayonnement
infra rouge, elle en absorbe l’essentiel ce qui limite les pertes vers l’espace.
Les gaz atmosphériques responsables de l’absorption du rayonnement infrarouge terrestre sont des gaz minoritaires : la vapeur
d’eau, le C02, le méthane, l’oxyde nitreux ou encore l’ozone
pb : Qu’est ce que l’effet de serre ?
II- L’EFFET DE SERRE
TP2 chap5 TS spe
EFFET DE SERRE ET CLIMAT
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.
On cherche à expliquer les effets de serre naturel et additionnels et réaliser une modélisation du climat de demain
Objectifs :
Exploiter des résultats en utilisant les techniques de l'information et de la communication
Raisonner avec rigueur
Recenser, extraire et organiser l'information
Communiquer dans un langage scientifiquement approprié
Activité 5 chap 5 TS spe : expérience historique de Woods en 1909
Comprendre et interpréter une expérience historique – faire preuve d’esprit critique – analyser une démarche de modélisation
historique
Pb :Quel est le modèle de l’effet de serre ?
Activité 6 chap 5 TS spe : principe du modèle d’effet de serre
Comprendre un modèle simple – comparer
 les hypothèses simplificatrices du modèle analytique en le comparant avec le modèle terre – atmosphère
En climatologie, 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.
Pb : Quels sont les effets des gaz à effet de serre sur le climat ?
Activité 7 chap 5 TS spe : Les gaz à effets de serre et le climat
Livre p 120-121
 relation entre température et la concentration en CO2 de l’atmosphère ?
 l’impact des activités humaines sur le C02 atmosphérique
 l’influence de la température sur les échanges de CO2 entre atmosphère et hydrosphère
Les activités humaines participent à l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique et donc à l’augmentation
moyenne de température. Heureusement, des mécanismes permettent de piéger environ la moitié du CO2 émis. Toutefois, le
bilan des flux de carbone n’est pas actuellement équilibré et l’atmosphère continue à s’enrichir en CO2.

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Pb :L’effet de serre est-il constant sur la planète ?
Activité 8 chap 5 TS spe : les disparités géographiques de l’effet de serre :
Mettre en relation des informations et les interpréter.
 le rapport entre rayonnement IR mesuré au sommet de l’atmosphère et émis à la surface terrestre pour différents lieux
 une hypothèse expliquant les disparités locales ou régionales de l’effet de serre
 mise en évidence l’origine de la variabilité de l’effet de serre à différentes échelles
Les nuages ont un double effet sur le bilan radiatif local. Le jour, ils réfléchissent le rayonnement solaire, ce qui tend à diminuer la
température. De jour comme de nuit ils produisent un effet de serre qui tend à augmenter la température.
L’effet de serre est très inégal selon la localisation géographique : il est d’autant plus important que la couverture nuageuse est
forte et que l’atmosphère est riche en vapeur d’eau.
A l’échelle globale la vapeur d’eau est responsable de près de 60% de l’effet de serre naturel
pb :quels sont les acteurs du système climatique ?
III- LES ACTEURS DU SYSTEME CLIMATIQUE :
Activité 9 chap 5 TS spe : influence des paramètres astronomiques sur le climat
Saisir des informations – mettre en relation – rédiger
 la variabilité du flux solaire
 des hypothèses expliquant en quoi les paramètres orbitaux peuvent modifier la température globale de la terre
Le climat terrestre est lié à l’énergie solaire reçue, qui dépend de la distance entre la terre et le soleil. Le flux solaire est variable,
il dépend de l’activité du soleil et peut-être estimé en comptant les taches solaire par exemple, de l’excentricité de l’orbite, de
l’obliquité de l’axe de rotation de la Terre et de la position des équinoxes sur l’orbite.
Pb : Quelle est la part du volcanisme dans le climat terrestre ?
Activité 10 chap 5 TS spe : importance du volcanisme terrestre :
S’informer – communiquer
 les éruptions volcaniques peuvent agir sur le forçage radiatif
L’activité volcanique de la terre peut avoir un double effet sur le bilan radiatif :
- Libération de Co2 et donc augmentation de l’effet de serre (forçage positif)
- Emission de poussières et d’aérosols qui diminuent la quantité d’énergie solaire reçue au sol (forçage négatif)
Pb : Quels sont les échanges de carbone entre les compartiments du système climatique ?
Activité 11 chap 5 TS spe : échanges de carbone entre compartiments du système climatique
Modéliser les échanges entre le C atmosphérique et le C océanique en fonction de la température
 les sources et les puits de carbone et discutez de leur influence sur le climat.
L’activité photosynthétique sur les continents et dans les océans est un puit de C car elle piège une partie du CO2 atmosphérique,
alors que les activités humaines sont une source importante de carbone.
Pb : Quelle sera l’évolution de la calotte arctique ?
Activité 12 chap 5 TS spe : l’extension des glaces arctiques
Mettre en relation des données – extraire des informations
Livre p 123 document 5
 la calotte glaciaire arctique risque de disparaître à plus ou moins long terme
Si le bilan radiatif (différence entre l’énergie solaire absorbée et l’énergie rayonnée vers l’espace) est nul, il n’y a pas de
modification de la température moyenne sur le globe. Actuellement, certains facteurs sont responsables d’un forçage radiatif
positif (gaz à effet de serre, diminution de l’extension de la banquise), ce qui déséquilibre le bilan radiatif et entraîne un
réchauffement. Ce déséquilibre peut s’accentuer par « auto-emballement » ou rétroaction positive.

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Pb :Quelle est l’influence de l’homme sur le climat ?
IV- ACTIVITES HUMAINES ET EVOLUTION DU CLIMAT :
Activité 13 chap 5 TS spe : Influence de l’homme sur l’effet de serre.
Faire des liens – communiquer – s’informer
 les activités humaines sont à l’origine d’une modification du forçage radiatif dû aux GES et préciser la contribution des
différents GES.
Depuis la révolution industrielle du 18ème siècle , les activités humaines libèrent une grande quantité et une grande diversité de
gaz à effet de serre, il en résulte un effet de serre d’origine anthropique qui s’ajoute à l’effet de serre naturel.
Pb : Comment modéliser l’action des GES sur le climat ?
Activité 14 chap 5 TS spe : les gaz à effet de serre : des scénarios pour modéliser
Comprendre et interpréter une modélisation analytique
Livre p 124 document 1.2.3
 une politique de réduction des gaz à effet de serre ne peut pas avoir un effet immédiat.
 les contraintes et les enjeux de l’établissement de modèles climatiques.
Des modélisations permettent de réaliser des projections climatiques : elles prévoient une augmentation de la température
moyenne globale de plusieurs degrés Celsius d’ici la fin du 21ème S.
Pb :Quel sera le climat demain ?
Activité 15 chap 5 TS spe : le climat de demain :
Recenser – extraire et organiser des informations
Livre p 125 document 4
 les simulations pour décrire l’évolution de la température et du niveau des mers selon les scénarios envisagés et la
connaissance des rétroactions exercées par la végétation et les océans est essentielle.
La modélisation du climat de demain est délicate car l’établissement des estimations dépend de nombreuses contraintes qu’il
faut évaluer de façon la plus pertinente possible : incertitude sur la démographie, l’économie mondiale, les progrès
technologiques et sur certains mécanismes régissant le climat. Les modèles climatiques globaux reposent donc sur des scénarios
qui sont réévalués régulièrement en fonction de l’économie globale.
Pour aller plus loin :
- Effet de serre
- Océan et dioxyde de carbone
- Température de l’atmosphère et effet de serre
- Les modèles climatiques
- Simulateur climatique
- Tous « kyoto-compatibles »
- Les incertitudes de l’évolution du climat
- Les courants marins et le climat
- Océans acteurs de l’évolution climatique
- Les aérosols une composante importante du climat