Chapitre 10: L`HYDROSPHÈRE
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Chapitre 10: L’HYDROSPHÈRE 1) a) Qu’est-ce que l’hydrosphère? L’hydrosphère c’est l’ensemble de l’eau de la planète (sol, sous-sol et air). b) Sous quelle forme retrouve-t-on l’eau sur la Terre? Sous forme de solide (les glaciers, de liquide (les cours d’eau) et de gaz (vapeurs d’eau = humidité de l’air). A) Les bassins versants, c’est poétique comme nom! 1) a) Qu’est-ce que le bassin versant? ou “bassin hydrographique” c’est la portion de territoire qui draine toutes les précipitations vers un même point. b) Dans quel sens l’eau s’écoule-t-elle? L’eau va du haut vers le bas sous l’action de la gravité ou de l’amont vers l’aval. c) Qu’est-ce qui sépare 2 bassins versants? La “ligne de crête” ou “ligne de partage des eaux”. d) À quoi sert-elle? La “ligne de crête” sert à partager les eaux ce qui veut dire orienter la direction de l’écoulement des eaux de ruissellement et des eaux souterraines. Exemple: sommet des Rocheuses ------> à l’ouest, les eaux se dirigent vers le bassin du Pacifique et à l’est vers le bassin de l’Arctique. e) De quoi sont responsables les bassins versants? Les bassins versants sont responsables de la circulation des eaux de surface, des eaux souterraines, de l’écoulement de l’eau de pluie et de l’eau provenant de la fonte des neiges. Illustration: (livre Synergie, figure 57 p. 276) 2) Selon l’échelle à laquelle on les étudie, quels sont les différents niveaux de bassins versants? À l’échelle planétaire, les bassins versants océaniques recueillent l’eau de tous les fleuves qui se jettent dans le même océan. À l’échelle continentale, les bassins versants fluviaux correspondent au réseau hydrographique des fleuves. À l’échelle régionale, les bassins versants secondaires ce sont les affluents (rivières et lacs) situés en amont des fleuves. À l’échelle régionale, les bassins versants locaux qui sont de plus petite et qui correspondent à chaque affluent d’une rivière. 3) Quels sont les 5 bassins versants océaniques du Canada? 1˚) Le bassin versant du Pacifique est séparé des autres bassins versants par la ligne continentale de partage des eaux = les crêtes des montagnes Rocheuses. 2˚) Le bassin versant du golfe du Mexique qui reçoit les eaux situés à l’extrême sud de la Saskatchewan et de l’Alberta. 3˚) Le bassin versant de l’océan Arctique couvre un vaste territoire à l’est des montagnes Rocheuses comprenant l’Alberta, la Sakatchewan, le Nunavut. 4˚) Le bassin versant de la baie d’Hudson reçoit les eaux du Manitoba, du nord de l’Ontario et du nord du Kébèk. 5˚) Le bassin versant de l’Atlantique est composé des bassins du fleuve St-Laurent qui draine les Grand Lacs et du fleuve Churchill au Labrador. 4) Les eaux de surface d’un bassin versant sont-elles salées? Pourquoi? Oui, les eaux de surface d’un bassin versant sont salées. Les sels proviennent essentiellement de l’érosion des roches de la lithosphère, produite par les eaux de ruissellement et les eaux souterraines. Tout le long de leur parcours les sels sont entraînés par les eaux et ils s’accumulent dans les bassins versants. 5) Qu’est-ce qu’un delta? Un delta c’est l’embouchure d’un fleuve qui se divise en plusieurs bras à cause de l’accumulation de sédiments dans le fleuve. Exemple: le delta du Missisipi. 6) Qu’est-ce qu’un estuaire? Un estuaire c’est l’embouchure d’un fleuve. Les marées sont importantes alors l’eau de mer remonte profondément dans l’estuaire ce qui réduit le dépôt de sédiment. Exemple: l’estuaire du St-Laurent. B) La salinité, ça existe? 1) a) Qu’est-ce que la salinité de l’eau? La salinité de l’eau c’est la concentration, en g/L, de sels minéraux dissous dans l’eau. b) D’où viennent ces sels minéraux? Essentiellement de l’érosion des roches de la lithosphère, produite par les eaux de ruissellement et les eaux souterraines. c) Comment définit-on une eau douce? Une eau est considérée comme douce lorsque sa concentration en sels minéraux est inférieure à 1,00 g/L. d) Quel est le sel le plus abondant dans l’eau de mer? le chlorure de sodium (NaCl). e) Quelle est la composition ionique des sels de l’eau de mer? 2) D’où vient le sel des océans? Il vient de 2 sources: 1- Une grande partie des sels minéraux est déversée continuellement dans les océans par les bassins versants fluviaux. 2- Une autre partie vient de l’activité volcanique et des sources hydrothermales sous-marines situées à proximités des dorsales océaniques. 3) Qu’est-ce que l’eau saumâtre? L’eau saumâtre est un mélange d’eau douce et d’eau salée dont la salinité est comprise entre 1,00 g/L et 10,0 g/L. On trouve les eaux saumâtres à l’embouchure des fleuves, dans les estuaires et les deltas. Exemple: Eaux saumâtres du St-Laurent vont de l’Ile d’Orléans à La Malbaie. B) La circulation océanique, là où il n’y a pas d’embouteillage . . . 1) a) Qu’est-ce que la circulation océanique? La circulation océanique correspond au mouvement et au déplacement de l’eau, sous forme liquide, à l’échelle de la planète. b) À quoi ça sert? La circulation océanique répartit la chaleur issue de l’énergie solaire et régule les climats à la grandeur de la planète par l’intermédiaire des courants de surface et des courants profonds (ou de profondeur ou de densité). 2) a) Qu’est-ce que les courants de surface? Les courants de surface sont de grands mouvements continus d’eau générés par les vents qui soufflent à la surface des océans. Les vents influent sur les courants de surface jusqu’à environ 100 m de profondeur. La circulation des courants de surface est comparable à la circulation des vents dominants. Illustration: (livre Synergie, figure 70 p. 284) b) Qu’est-ce que les tourbillons océaniques? Les tourbillons océaniques sont des déviations des courants de surface à cause des continents. Il y a 5 tourbillons océaniques (2 dans l’océan Pacifique, 2 dans l’océan Atlantique et 1 dans l’océan Indien). Ces courants sont relativement chauds ou froids selon l’insolation. Illustration: (livre Synergie, figure 71 p. 284) 3) a) Qu’est-ce que les courants de densité? Les courants de densité (ou courants profonds ou courants de profondeur) sont générés par la différence de température et de salinité de l’eau de l’océan. L’eau chaude et l’eau douce voulant aller au-dessus tandis que l’eau froide et l’eau salée veulent aller en-dessous. Ce sont les courants de densité qui maintiennent la vie dans les océans. L’eau froide et salée, lorsqu’elle est au fond de l’océan, s’enrichit de phosphore (P) et d’azote (N). En remontant, l’eau entraîne ces nutriments vers la surface et nourrissent le phytoplancton et les algues. Illustration: (livre Synergie, figure 73 p. 285) b) Qu’est-ce que la circulation thermohaline? La circulation thermohaline, c’est la rencontre entre les courants de surface et les courants de profondeur qui forment une boucle autour de la Terre ce qui contribue à mieux distribuer la chaleur sur la planète. Illustration: (livre Synergie, figure 74 p. 286) C) Glaciers ou banquises? 1) a) Qu’est-ce que la cryosphère? La cryosphère est la partie de l’hydrosphère qui est faite de neige et de glace. Ce sont les glaciers et les banquises qui la constituent. b) Quelle différence y a-t-il entre les glaciers et les banquises? 1˚) Les glaciers sont de grandes masses de glace formées par l’accumulation et le tassement de couches de neige. 2˚) Les banquises sont de vastes étendues de glace qui flotte dans les régions polaires. 2) Quels sont les 2 types de glacier? 1˚) Les calottes glaciaires. Ce sont des glaciers qui recouvrent de grandes superficies et qui se déplacent dans toutes les directions. Il y a 2 types de calotte: les inlandsis qui couvrent presqu’un continent, par exemple: le Groëndland, l’Antarctique et les calottes locales sont de petites calottes qui recouvrent le sommet des montagnes. Les icebergs sont des morceaux de glacier qui se sont brisés sous l’effet des marées et des vagues. 2˚) Les glaciers dépendant du relief qui comprennent les glaciers de cirque (ou suspendus) dans les creux de hautes montagnes, les glaciers de vallée (ou alpins) entourés de hautes parois et les glaciers de piémont s’étalant dans les plaines. Illustration: (livre Synergie, figure 77 p. 288) 6) De quoi sont faites les banquises? La banquise est constituée de plaques de glace de mer plus ou moins compactes qui flottent à la surface des océans dans les régions polaires. D) L’hydrosphère contaminé, comment? (STE) 1) Qu’est-ce que la contamination de l’hydrosphère? La contamination de l’hydrosphère est la modification de la composition et des propriétés de l’eau par diverses substances qui proviennent principalement de l’activité humaine. b) Quels sont les différents polluants de l’hydrosphère? 1˚) Les polluants biologiques: microorganismes (bactéries, virus, parasites) et des matières organiques produites par les êtres vivants (excréments, sucres, graisses, etc). Ils viennent des eaux usées domestiques (égouts), des élevages d’animaux (lisier, fumier) et de certaines industries. Les éléments organiques sont dégradables mais favorisent l’eutrophisation. Les eaux contaminées peuvent provoquer des troubles gastriques (diarrhées, vomissements) et des maladies parasitaires. Également, les eaux contaminées peuvent propager les épidémies. 2˚) Les polluants chimiques qui se distinguent en 5 principaux types: Tableau: Principaux polluants chimiques de l’eau Principaux polluants Principales sources de contamination Principaux effets sur l’environnement ou sur la santé humaine Acides nitriques (HNO3) et sulfuriques (H2SO4) Pluies acides Acidifient lacs et cours d’eau, déciment la flore et la faune aquatiques Nitrates (NO3-) et phosphates (PO43-) Engrais et détergents Contribuent au développement des algues dans cours d’eau Métaux lourds (mercure, plomb, zinc, etc) Mines, métallurgie, déforestation S’accumulent dans les organismes et affectent le système nerveux Hydrocarbures (produits pétroliers) Extraction, transport et stockage du pétrole Provoquent des marées noires Produits organiques persistants (POP) Pesticides, solvants, produits nettoyants S’accumulent dans les organismes et peuvent être cancérigènes, mutagènes 3˚) Les polluants physiques sont des débris insolubles et non dégradables (plastiques) ainsi que les eaux chaudes. Ils peuvent s’accumuler et former d’immenses décharges flottantes qui peuvent blesser certains animaux ou les étouffer. Réchauffement des eaux = perte de dioxygène (O2) et eutrophisation. E) L’eutrophisation, quel mot compliqué! (STE) 1) a) Qu’est-ce que l’eutrophisation? L’eutrophisation est un processus d’enrichissement graduel d’un milieu aquatique en éléments nutritifs comme le phosphore (P) et l’azote (N). Il entraîne l’élimination d’espèces végétales et animales et la perte de sources d’eau potable. b) En quoi un lac se transforme-t-il? L’eutrophisation est un processus naturel qui transforme un lac en marais puis en tourbière ou en prairie. Ce processus naturel prend de dizaines de milliers d’années. Par contre, les activités humaines peuvent accélérer le processus (dizaine d’années seulement). 2) Quelles sont les étapes de l’eutrophisation? 1˚) À cause de la présence du phosphore (P) et de l’azote (N), il y a prolifération de plantes aquatiques, d’algues, de phytoplancton et de bactéries photosynthétiques (cyanobactéries). Les poissons herbivores n’arrivent pas à toutes les consommer. Les végétaux en surplus forment une pellicule verdâtre à la surface de l’eau et privent de lumière les végétaux qui vivent dans les couches profondes du lac. 2˚) Les végétaux ne peuvent plus réaliser la photosynthèse et ils finissent par mourir. Ils se déposent au fond du lac où ils sont décomposés par des bactéries. 3˚) Ces bactéries se multiplient et utilisent de plus en plus de dioxygène (O2) pour décomposer le surplus de matières organiques. Le dioxygène (O2) dissous se raréfie et certaines espèces de poissons, d’insectes et de crustacés disparaissent progressivement. L’azote (N) et le phosphore (P) prennent de plus en plus de place et les bactéries commencent elle-même à manquer de dioxygène (O2) et meurent. Les oragnismes morts s’accumulent au fond du lac et forment une épaisse couche de vase. 4˚) Finalement, les sédiments qui se déposent au fond entraîneront la dégradation progressive du lac et sa transformation en marais, puis en tourbière ou en prairie. 3) Quels facteurs favorisent l’eutrophisation? 1˚) Le processus d’eutrophisation s’accélère lorsque l’équilibre d’un écosystème aquatique est soudainement brisé par un apport excessif de nutriments principalement les phosphates et les nitrates. Cet apport supplémentaire de nutriments provient de l’accroissement du ruissellement du bassin versant et du rejet des eaux usées de sources agricoles, résidentielles et industrielles. Illustration: (livre Synergie, figure 90 p. 296) 2˚) La température de l’eau comprise entre 15 ˚C et 25 ˚C. 3˚) Une luminosité importante qui fait augmenter la température de l’eau en surface. 4˚) Le ralentissement local des courants qui assurent normalement l’oxygénation de l’eau. F) Y a-t-il de l’énergie dans l’hydrosphère? 1) Quelles sont les ressources énergétiques de l’hydrosphère? Les ressources énergétiques de l’hydrosphère sont des énergies renouvelables qui regroupent l’énergie hydroélectrique, l’énergie marémotrice, l’énergie maréthermique, l’énergie des vagues et l’énergie des courants (hydrolienne). 2) a) Comment est produite l’énergie hydroélectrique? L’énergie hydroélectrique est produite par l’énergie mécanique due aux mouvements de l’eau, qui peut tomber d’une hauteur (centrales à réservoir) ou couler dans un cours d’eau (centrales au fil de l’eau). b) Quelles sont les 2 types de centrale hydroélectrique? 1˚) les centrales à réservoir nécessitent la construction de barrages pour fermer le cours d’une rivière ou d’un fleuve et créer, ainsi, de grands réservoirs d’eau qui augmentent la hauteur de la chute. C’est la hauteur de la chute qui détermine la vitesse de l’écoulement de l’eau et la puissance des turbines et des génératrices. 2˚) Les centrales au fil de l’eau exploitent directement la force du débit d’une rivière ou d’un fleuve sans avoir à créer de réservoirs ou de grandes heuteurs de chute. La puissance de la centrale dépend directement du débit des eaux. c) Comment fonctionne une centrale hydroélectrique? Dans les 2 types de centrales, l’écoulement de l’eau actionne des turbines qui, reliées à des génératrices, produisent l’énergie électrique. Des lignes à haute tension transportent cette électricité de la centrale vers les régions et les localités à desservir. Illustration: (livre Synergie, figure 94 et 95 p. 299) 3) Comment est produite l’énergie marémotrice? L’énergie marémotrice est l’énergie produite par les mouvements de l’eau crées par les marées océaniques. Les centrales modernes exploitent à la fois la variation du niveau de la mer et les courants d’eau, toutes 2 des phénomènes dus aux mouvements des marées. Actuellement, il y a moins de 10 centrales qui sont opérationnelles. 4) Comment est produite l’énergie maréthermique? L’énergie maréthermique est l’énergie produite par la différence de température entre l’eau de la surface des océans, chauffée par le rayonnement solaire, et l’eau profonde dont la température se maintient autour de 4 ˚C. 5) Comment est produite l’énergie des vagues? L’énergie des vagues est l’énergie mécanique produite par les mouvements des vagues, de haut en bas, pouvant être convertie en énergie électrique. Illustration: (livre Synergie, figure 97 p. 300) 6) Comment est produite l’énergie des courants marins? L’énergie des courants marins est l’énergie produite par les mouvements de moulin sous-marin appelé “hydrolienne”. Illustration: (livre Synergie, figure 98 p. 301) Exercices d’application 1) J’occupe 2,50 % de l’hydrosphère et 79 % de mon volume est pris dans les glaciers. Que suis-je? L’eau douce. 2) Quels sont les 4 facteurs qui influencent la circulation de l’eau à l’intérieur d’un bassin versant? 1- La topographie: forme, pente et relief du terrain. 2- La géologie: nature, profondeur et structure des roches. 3- Le climat: chute de neige ou de pluie, vents et température. 4- La végétation: densité et diversité. 5- Les aménagements agricoles, industrielles et urbains. 3) a) Pourquoi les écarts de température entre les saisons sont moins importants dans l’océan que sur le continent? La chaleur emmagasinée pendant l’été se dissipe plus lentement dans l’eau que dans les sols. Les écarts de température entre les saisons sont moins prononcés en mer que sur les continents. b) Quels sont les 3 facteurs qui influencent la température des eaux océaniques? - La profondeur de l’océan: plus on est profond plus la température est froide. - Les saisons: la température des océans est plus élevée l’été que l’hiver. - La latitude: la température est plus élevée près de l’équateur. 4) L’eau des océans est-elle plus salée aux pôles ou à dans les régions chaudes? L’eau est plus salée dans les régions chaudes. Pourquoi? parce que, dans les régions chaudes, l’eau s’évapore plus vite et en plus grande quantité qu’aux pôles. Les sels sont, alors, plus concentrés. 5) Que suis-je? a) Je suis le type de courant marin poussé par le vent. Un courant de surface. b) Je suis le type de courant marin mû par les différentes densité de l’eau. Un courant de densités ou courant de profondeur ou courant profond. c) Je suis un grand courant convoyeur qui transporte les eaux océaniques autour du globe. La boucle thermohaline. 6) Quelles sont les eaux les plus denses? a) Des eaux dont la salinité est de 3 % ou des eaux dont la salinité est de 4 %. L’eau à 4 % parce que plus il y a de sels plus c’est dense. b) Des eaux à 12 ˚C ou des eaux à 18 ˚C. Eau à 12 ˚C parce qu’elle est plus froide 7) Qu’est-ce que la cryosphère? La cryosphère est la partie de l’hydrosphère qui est faite de neige et de glace soit les banquises et les glaciers. 8) Nicolas va en voyage près de Terre-Neuve. Il aperçoit une grande masse de glace qui flotte sur l’eau. “Quel joli glacier!” s’écrie-t-il. Vincent à ses côtés lui dit: “Ben non! C’est une banquise!” Qui a raison? Pourquoi? C’est Vincent qui a une raison parce qu’une banquise n’est fait que de glace. Il se pourrait aussi que ce soit un iceberg soit un morceau de glace qui s’est échappé d’un glacier. dans ce dernier cas, c’est Nicolas qui aurait raison. 9) Quel impact peut avoir la fonte d’une banquise sur l’environnement? La fonte de la banquise met en péril les espèces qui en dépendent, comme l’ours blanc et le phoque annelé. 10) Quel impact peut avoir la fonte des calottes glaciaires de Groendland et de l’Antarctique? La fonte des calottes glaciaires déstabilise les glaciers qui glissent plus rapidement vers les océans. La glace tombe dans l’océan et fait monter le niveau de la mer, ce qui pourrait devenir inquiétant pour les populations de nombreux pays. De plus, la fonte des calottes glaciaires libère des quantités anormales d’eau douce dans la mer de Norvège. Cette eau se mélange aux eaux du Gulf Stream, qui deviennent ainsi moins denses et s’enfoncent moins facilement, ce qui pourrait ralentir les courants marins et avoir des répercussions sur les climats de plusieurs régions. 11) Quel est un des avantages de produire de l’énergie hydroélectrique? L’un des avantages de l’énergie hydroélectrique c’est qu’elle est une énergie renouvelable. Également, c’est qu’il n’y a pas d’émission de gaz à effet de serre (GES) lors de la production de l’énergie électrique. 12) Une mine d’or située en bordure d’une rivière rejette des eaux qui ont servi à refroidir ses lingots. Les eaux déversées ont une température de 22 ˚C alors que la température des eaux de la rivière est de 14 ˚C. Quel impact aura ce déversement sur le cours d’eau? Puisque la température des eaux rejetées dans la rivière est plus chaude, il y aura une diminution de la concentration d’oxygène dissous dans l’eau et possiblement début des conditions permettant l’eutrophisation. 13) Dans quel ordre doit-on placer les étapes de l’eutrophisation? C - B - A - D A- Baisse de la concentration de dioxygène (O2) dans l’eau. B- Croissance des algues. C- Augmentation de la concentration de phosphore (P) dans l’eau. D- Dégradation des algues.
