Séance 3 (durée 1h) : L`effet de serre
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Niveau : Première L et ES Thème : Le défi énergétique Sous-thème : Utilisation des ressources énergétiques disponibles L’effet de serre Durée du thème : 8 h. Place de la séance dans la séquence : Séance 1 (durée 1h 1/2): Introduction à l’énergie Séance 2 (2h) : L’énergie : un défi majeur. Document 1 : Evolution de la demande énergétique mondiale. Document 2 : Des sources d’énergie toujours d’actualité Séance 3 (durée 1h) : L’effet de serre Séance 4 : Séance 5 : Séance 6 : Notions et Contenus : Effet de serre. Prérequis • Savoir s’appuyer sur les notions acquises au collège dans le domaine de l’énergie. Objectifs Spécifiques • Appréhender les enjeux planétaires énergétiques en lien avec des questions de société. Objectif transversal • Travailler le recueil d’informations contenues dans un texte. Objectifs Compétences attendues Connaissances • Savoir expliquer l’origine de l’effet de serre. • Connaître les dommages environnementaux pour progresser vers un usage raisonné de l’énergie. Capacités disciplinaires • Discuter des avantages et des inconvénients de l’exploitation d’une ressource énergétique, y compris en terme d’empreinte environnementale. Capacités expérimentales Aucune Capacités transversales • S’informer : extraire des informations utiles. • S’informer : confronter l’information extraite à ses connaissances. • Communiquer : rendre compte de la démarche suivie. Obstacles prévisibles Maîtrise du vocabulaire scientifique. Précision des termes employés Réinvestissement Travail de recherche à la maison Introduction L’effet de serre est, au départ, un phénomène naturel. Les climatologues ont constaté, au cours du XXe siècle, une élévation globale et rapide des températures. En tenant compte de l’inertie climatique, qui, dans un premier temps a freiné cette élévation, les scientifiques estiment que cette accélération de l’évolution du climat résulte, pour la plus grande partie, des activités humaines depuis la deuxième moitié du XIXe siècle. I - Le rôle de l’atmosphère dans l’effet de serre naturel a) Expliquer simplement le rôle pourtant positif des gaz à effet de serre b) Quel est dans l’atmosphère, le volume exprimé en pourcentage des gaz à effet de serre ? Quel est en fait le plus présent dans l’atmosphère ? II - L’homme et l’effet de serre « Tout commence avec la révolution industrielle et l'utilisation massive du charbon qui serait responsable, en 2 siècles, de 50 % du CO2 supplémentaire dans l'atmosphère devant le pétrole (40 %) et le gaz (10 %). Or une grande partie du CO2 émis à la fin du XIXe siècle est encore présent dans l'atmosphère. En effet, la durée de résidence dans l'atmosphère des principaux gaz à effet de serre est d'environ 150 à 200 ans. Le CO2 (dioxyde de carbone, appelé aussi gaz carbonique) est le principal gaz à effet de serre mais ce n'est pas un polluant toxique. Les rejets de CO2 seraient responsables de 60 % de l'effet de serre. Les émissions de CO2 proviennent à près de 80 % de la combustion d'énergies fossiles. Depuis 1970, les émissions de CO2 ont augmenté de 60 %, une progression qui devrait se poursuivre en raison d'une consommation énergétique en forte croissance. L'effet de serre est un phénomène naturel de rétention partielle des radiations solaires et de la chaleur terrestre dans l'atmosphère, décrit, dès 1827, par le physicien Jean-Baptiste Fourier. Sans ce phénomène indispensable à la vie, la température moyenne sur terre serait, non pas de 15°C, mais de – 18°C! […] L'activité humaine, en augmentant les émissions de gaz à effet de serre (GES), favorise le réchauffement climatique. Une hausse inhabituelle des écarts de température a été observée dans l'hémisphère Nord au cours des 100 dernières années. Selon le GIEC (Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat), si aucune mesure n'est prise, la teneur de ce gaz à effet de serre dans l'atmosphère pourrait entraîner une élévation de température comprise entre 2 et 6°C, avec des conséquences potentiellement dramatiques pour la planète. - La production d'électricité via les combustibles fossiles est à l'origine de 42 % des émissions de CO2. Et d'ici 2030, le poids des centrales électriques dans les rejets de CO2 devrait notablement progresser. - Le transport contribue pour 23 % à ces émissions. L'augmentation du parc des pays émergents pourrait faire grimper les rejets de CO2 de 20 milliards de tonnes en 2002 à 38 milliards en 2020. Les principaux pays industrialisés se sont engagés, dans le cadre du protocole de Kyoto, à réduire leurs émissions de CO2 de 5,2 % durant la période 2008-2012, par rapport à leur niveau de 1990. Cet engagement se traduit, pour l'Europe, par une réduction de 8 % et, pour la France, par une stabilisation de ses émissions de GES, dont le niveau est moins élevé en raison de son parc nucléaire. Le protocole de Kyoto marque la prise de conscience internationale de l'importance de la question du changement climatique. Dans le secteur des transports, l'Union européenne a fixé un objectif de 130 g/km de CO2 en 2012 et 95 g/km en 2020 ». Site http://ifpenergiesnouvelles.fr Consulté en février 2011 a) 1) Rechercher des éléments quantitatifs concernant les émissions de CO2 dans les transports de l’Union Européenne. Distinguer aérien, routier, ferroviaire, maritime. Comparer plusieurs périodes. 2) Rechercher des éléments quantitatifs concernant les émissions de CO2 liées au chauffage en France. Distinguer gaz, pétrole, charbon. b) L’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre du fait des activités humaines a provoqué une amplification sans précédent de l’effet de serre. Depuis le début de l’ère industrielle, la concentration de CO2 est passée de 280 à 377 parties par million, soit une augmentation de 30%, tandis que la concentration d’oxyde d’azote a augmenté de 15% et que celle de méthane a été multipliée par 2,45. L’atmosphère est devenue plus opaque aux infrarouges qui sont alors renvoyés plus difficilement vers l’espace et réfléchissent leur énergie vers la Terre, provoquant par là le réchauffement climatique. Ce tableau donne beaucoup de renseignements sur les gaz à effet de serre anthropiques. • • Pouvoir de réchauffement global (PRG) : rapport entre l’énergie renvoyée vers le sol en 100 ans par 1 kg de gaz et celle que renverrait 1 kg de CO2. Dépend des concentrations et des durées de vie des gaz. Ex. : 1 kg de CH4 et 25 kg de CO2 auront autant réchauffé l’atmosphère au cours du siècle qui suit leur émission. Forçage radiatif (en W.m-2) : quantifie par rapport à une année de référence (ici 1750) les modifications de radiation, c’est-à-dire d’énergie renvoyée vers le sol, dues aux GES. Une valeur positive indique une contribution positive au réchauffement. Expliquer à l’aide de ces valeurs pourquoi le dioxyde de carbone est si souvent cité concernant le réchauffement climatique.
