1,2,2/ Réchauffement climatique
manuel p.52-53
CORRECTION (barème : 1 pt/question)
1- Qu’est ce que le bilan radiatif de la Terre ?
Le bilan radiatif de la Terre = Puissance radiative reçue – perdue. Le bilan est équilibré si les deux puissances sont égales, alors la température moyenne de la Terre est stable (15 °C)
2- Par quels types de rayons est représentée la puissance radiative reçue par la Terre ?
La puissance radiative reçue par la Terre est composée du rayonnement solaire incident et du rayonnement
infrarouge émis par l’atmosphère (effet de serre).
3- Par quels types de rayons est représentée la puissance radiative perdue par la Terre ?
La puissance radiative perdue par la Terre est composée des flux de chaleur sensible et latente et du
rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.
4- « Chaleur sensible, chaleur latente ». Résumer en une phrase ce que représente chaque chaleur.
La chaleur sensible est détectable par nos sens : c’est l’augmentation ou la diminution de la température d’un objet sans changement d’état.
La chaleur latente se traduit par un changement d’état.
5- Quelles sont les longueurs d’onde du rayonnement infrarouge émis par la Terre ?
Les longueurs d’onde du rayonnement IR émis par la Terre se comprises entre 3 et 70 μm ( surtout 7 et 13 μm).
6- Chercher sur internet la proportion des gaz à effet de serre dans la composition de l’atmosphère.
Hors vapeur d’eau, les GES occupent moins de 0,1 % du volume atmosphérique. La vapeur d’eau, qui fluctue entre 0,4 et 4 %, est le principal gaz à effet de serre. Les activités humaines ont très peu d’impact direct sur les fluctuations de sa concentration, mais ont un impact fort sur les concentrations des autres GES.*
7- Quels sont les principaux gaz à effet de serre ?
Les principaux GES sont la vapeur d’eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l’ozone (O3) et le protoxyde d’azote (N2O).
8- Quelle est l’importance de la participation de la vapeur d’eau à l’effet de serre ?
La vapeur d’eau participe à l’effet de serre à hauteur de 60 à 72 % selon les sources.
9- Quelle est la propriété des GES par rapport aux infrarouges ?
Les GES ont la propriété de par leur structure chimique (molécule à 2 atomes différents ou à 3 atomes) d’absorber les IR ce qui les excite, ils vibrent et s’échauffent. Ils absorbent et réémettent alors dans toutes les directions de la chaleur.
10- Quels sont les GES additionnels naturels ? Artificiels ?
Les GES additionnels naturels sont H2O, CO2, CH4, O3 et N2O. Ce sont les gaz naturellement présents dans l’atmosphère. Ils ne sont pas d’origine anthropique.
Les GES additionnels artificiels sont anthropiques, produits par l’industrie : ce sont les halocarbures (un atome de carbone lié par liaison covalente avec un halogène : fluor, chlore, brome, …) par exemple les gaz fluorés.
11- Quelles sont les origines du CO2 anthropique ?
Le CO2 anthropique (3% pour 97% de naturel) est libéré par les activités humaines : combustions de combustibles fossiles pour les transports et l’industrie (production de ciment par exemple) et lors des changements d’usage des sols entraînant une déforestation.
12- Pourquoi les gaz fluorés, pourtant très rares (2% des GES), ont une si forte participation à l’effet de serre ?
Ils ont une très forte participation à l’effet de serre car ils ont une très forte stabilité chimique ce qui leur permet de rester 50 000 ans dans l’atmosphère.
13- Émettre une hypothèse pour expliquer en quoi les aérosols et l’activité volcanique entraînent un
forçage radiatif négatif ?
Peut être que les aérosols et l’activité volcanique entrainent un forçage radiatif négatif car ils font écran et empêchent une partie du rayonnement solaire d’arriver à la surface de la Terre. L’effet de serre qu’ils engendrent créée au contraire un forçage positif.
Répondre aux question ou proposition du livre par quelques lignes.
14/ Comment les émissions anthropiques de GES entraînent-elles un forçage radiatif ?
Les émissions de GES entraînent un forçage radiatif car ils s’ajoutent aux GES naturels et amplifient l’effet de serre naturel. La puissance radiative reçue par la Terre augmente. Il y a donc un forçage radiatif ce qui modifie le bilan radiatif de la Terre : cela entraîne une augmentation de la température moyenne.
15/ Quel est le lien entre l’évolution de l’activité économique et le réchauffement climatique ?
On remarque que plus le PIB mondial augmente (ce qui est le cas depuis 2004), plus les émissions de GES augmentent. Donc quand l’activité économique augmente, les émissions de GES augmentent ce qui entraîne un effet de serre supérieur, donc un réchauffement climatique.
Bilan :
Les gaz à effet de serre ( H2O, CO2, CH4, N2O, halocarbures,.) absorbent
une grande partie du rayonnement infrarouge émis par surface terrestre.
Ils s’échauffent et réémettent un rayonnement infrarouge dans toutes les directions.
Les activités humaines entraînent l’augmentation de la concentration des GES et
l’augmentation de l’effet de serre naturel. La conséquence est un forçage radiatif positif
qui modifie le bilan radiatif de la Terre, équilibré avant l’ère industrielle.
L’atmosphère, les océans, les sols absorbent cette chaleur supplémentaire et il
en résulte une augmentation de la température moyenne globale d’environ 1°C en un
siècle et demi.
*
Concentration atmosphérique |
CO2 |
CH4 |
N2O |
HFC |
PFC |
SF6 |
NF3 |
En 2018 |
408 ppm |
1 857 ppb |
331 ppb |
> 206 ppt |
> 89,5 ppt |
9,5 ppt |
1,7 ppt |
en 2005 |
379 ppm |
1 774 ppb |
319 ppb |
> 49 ppt |
> 4,1 ppt |
5,6 ppt |
> 0 ppt |
https://www.hatier-clic.fr/miniliens/mie/2020/9782401073401/est_c02_act2_classe_inversee.mp4
« chaleur sensible » et « chaleur latente » : https://youtu.be/fSqAXl-ECRE
https://www.lelivrescolaire.fr/page/4822008
https://www.insee.fr/fr/statistiques/4277613?sommaire=4318291
https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/edition-numerique/chiffres-cles-du-climat/
Manuel p.50-51
Identifier des tendances d’évolution de la température sur plusieurs échelles de temps à partir de graphiques.
Déterminer la capacité d’un gaz à influencer l’effet de serre atmosphérique à partir de son spectre d’absorption des ondes électromagnétiques.
Analyser la variation au cours du temps de certaines grandeurs telles que l’augmentation de la teneur atmosphérique en CO2, la variation de température moyenne, des indicateurs de l’activité économique mondiale.
Depuis plusieurs centaines de milliers d’années, jamais la concentration du CO2 atmosphérique n’a augmenté aussi rapidement qu’actuellement.
Depuis un siècle et demi, on mesure un réchauffement climatique global (environ +1°C). Celui-ci est la réponse du système climatique à l’augmentation du forçage radiatif (différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise) due aux émissions de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère : CO2, CH4, N2O et H2O (vapeur d’eau) principalement.
Lorsque la concentration des GES augmente, l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance radiative reçue par le sol de la part de l’atmosphère. Cette puissance additionnelle entraîne une perturbation de l’équilibre radiatif qui existait à l’ère préindustrielle.
L’énergie supplémentaire associée est essentiellement stockée par les océans, mais également par l’air et les sols, ce qui se traduit par une augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre et la montée du niveau des océans.
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