Composition Atmosphère Climat

BERTHIER Etienne
[email protected]
Préparation à l'agrégation des Sciences de la Vie et de la Terre de
l’Université Paul Sabatier.
Leçon :
Influence de la composition de l’atmosphère sur le climat
Notions à aborder :
Définitions.
climat : par rapport à la météo, le climat implique la notion de moyenne des paramètres caractérisant
l’atmosphère (Température, précipitation, vent) sur une certaine durée. Il faut que cette durée soit au
moins de 10 voire 20 ans pour pouvoir parler de climat.
Composition atmosphère : sous entendu la composition chimique, c’est à dire les molécules (et leur
proportion) que l’on trouve dans l’atmosphère. Il faudra donc regarder à la fois le rôle de la présence de
ces molécules sur le climat mais aussi comment la variation de leur teneur va modifier le climat
Composition chimique de l’atmosphère actuelle.
Gaz majeurs : Trois = près de 100% des molécules
Gaz à effet de serre : H2O, CO2, CH4
Autres gaz et particules atmosphériques
Cas particulier de la vapeur d’eau, de ces hétérogénéités et de ces différentes états (gazeux, liquide,
solide) qui jouent un rôle climatique important
Bilan radiatif de la Terre.
Montrer comment un rayonnement solaire qui pénètre dans l’atmosphère va être modifié par interaction
avec les molécules/particules de cette atmosphère. Cela donne les bases physiques de l’exposé :
interaction rayonnement-molécule (réflexion, transmission, absorption)
Illustration : arrêt des UV notamment par la couche d’ozone
Effet de serre et eau liquide.
Bilan d’énergie simple basé sur la constante solaire et hypothèse que Terre = corps noir.
Température de la Terre avec/sans effet de serre
Conséquence fondamentale eau à l’état solide/liquide (effet d’albédo océan = 0.25 / glace-neige = 0.9)
Rôle pour l’apparition de la vie
Comparaison éventuelle aux climats des autres planètes
Effet de serre et Terre boule de neige
Décrire les arguments pour Terre Boule de neige
Les mécanismes qui régissent entrée et sortie de ces phases climatiques impliquent forcément une
évolution de la composition de l’atmosphère
- entrée en glaciation : rôle de l’altération des basaltes (très consommateur de CO2) cf. article dans LR
- sortie de glaciation : rôle du CO2 libéré par les volcans alors que ø altération
Effet de serre et formation des chaînes de montagne
Expliquer pourquoi la formation d’une chaîne de montagne fait varier la teneur en gaz à effet de serre
dans l’atmosphère : érosion continentale accrue notamment des silicates qui consomme du CO2
atmosphérique et donc piégeage du CO2 sous forme de carbonates sur les plateformes
Rôle des éruptions volcaniques sur le climat.
Effet des particules libérées par les éruptions volcaniques (sulfates) : seuls les aérosols injectés dans la
stratosphère ont un effet, effet réfléchissant est dominant
Ex du Pinatubo en 1991 et de son effet sur le climat planétaire : diminution de 0.7° de T moyenne
(mais cette effet est transitoire et ne dure qu’une année)
NB : aérosols anthropiques (rôle réfléchissant mais aussi noyau de condensation --> nuages qui
augmentent la réflexion).
A l’échelle des temps géologiques, les perturbations de l’atmo par les éruptions volcaniques massives
aire
(Trapps) pourraient expliquer les grandes extinctions (fin I , crise K/T)
Un autre exemple (développé p. 72 du livre Le quaternaire : géologie et milieux naturels) est celui de
l’éruption du volcan Laki en Islande en 1784 qui a engendré une détérioration climatique importante sur
plusieurs années avec des famines. Des historiens relient parfois cette éruption et la révolution
française !
L’atmosphère comme amplificateur des cycles climatiques.
Décrire (rapidement) les cycles climatiques du quaternaire et leur origine (astronomique)
Décrire les compositions des bulles de gaz emprisonnées dans les glaces polaires
Lien mal compris notamment les chronologies relative précises (qui contrôle qui), les différences entre
les deux hémisphères
Bibliographie :
Liste AGREG’
• Ouvrages de géologie générale (Pomerol, Brahic etc…)
• BERGER A. Le climat de la Terre : un passé pour quel avenir ?, 479 p, De Boeck, 1992
• CAMPY M. & MACAIRE J.J. - Géologie des formations superficielles. 433 p, Masson, 1989
• CHAPEL A. - Océans et atmosphère, 160 p, Hachette, 1996
• JOUSSAUME Climats d'hier à demain, 143 p, CNRS./CEA Science au présent, 1993
• RUDDIMAN W. F. - Earth’s climate : past and future 465 p. Freeman 2000
• RISER J.- Le quaternaire : géologie et milieux naturels 320 p. Dunod 1999
La recherche
N°355 - 07/2002 - Quand tous les océans étaient ge lés
N°334 - 09/2000 - Le Globe terrestre en boule d e neige ?
Pour la Science
N° 319 - mai 2004 - La terre « boule de neige »
WEB
Planet-Terre
http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Histoire/Paleoclimats/index.html
http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/Rechauffement/index.html
Une proposition de plan :
Introduction : expliquer les bases physiques de l’exposé en étudiant la pénétration d’un rayon
solaire dans l’atmosphère. Rôle de l’atmosphère qui va moduler l’activité solaire et donc
influencer le climat de la planète. Noter que, puisque les temps de mélange de l’atmosphère
sont courts (quelques jours), c’est un effet sur le climat global et pas régional.
1. Echelle des temps géologiques : l’atmosphère crée un climat compatible avec la vie
2. Au quaternaire : la contribution des gaz atmosphériques aux cycles climatiques
3. Contribution des gaz atmosphériques aux évolutions récentes et à venir du climat terrestre
Conclusion : climat des autres planètes par exemple