TP 5 – D’AUTRES MÉCANISMES AU CŒUR DU CLIMAT (2)

THÈME 2 : ENJEUX PLANÉTAIRES CONTEMPORAINS

ATMOSPHÈRE, HYDROSPHÈRE, CLIMATS : DU PASSÉ À L’AVENIR

A. Les influences de l’atmosphère (suite) + TP 4

Outre les GES, les particules en suspension dans l’atmosphère (ou aérosols) exercent aussi une influence en l’opacifiant

Carte de l’épaisseur optique des aérosols, aout 2012, http://neo.sci.gsfc.nasa.gov/

Ces aérosols proviennent de différentes sources.

Les éruptions volcaniques Les incendies

Les activités humaines

La solubilité du CO2 dans l’eau est dépendante de la température de l’eau .

Plus la température de l’eau augmente, et moins la

solubilité du CO2 est importante.

Une hausse des températures entraine un

dégazage du CO2 océanique, et donc une

hausse de l’effet de serre !

Il s’agit d’un phénomène auto-amplifié

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

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10

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35

40

45

Variation de la concentration en CO2 (estimée via le pH)

Température (°C)

B. Les variations des paramètres orbitaux jouent sur l’insolation globale

III. Comprendre des mécanismes influant sur notre climat

Rappelez vous :Les différences latitudinales

de climat sont liées aux variations d’insolation liés à l’angle d’incidence du rayonnement solaire,

Et les différences saisonnières s’expliquent par le changement progressif de cet angle d’incidence.

Au début du XXe siècle, l’astronome serbe Milutin Milanković a émis l’hypothèse suivante :

La Terre suit une orbite autour du Soleil qui est régie par de multiples paramètres. Ces derniers peuvent exercer une influence sur la quantité d’énergie reçue à la surface et donc modifier l’insolation et l’angle d’incidence des rayons.

On pourrait retrouver la une cause aux alternances cycliques de glaciations et de périodes interglaciaires au cours du Quaternaire

On appelle son idée la Théorie astronomique du climat.

Le plus remarquable de ces paramètres est l’excentricité de l’orbite terrestre

Il varie selon 2 périodes de 100.000 et 413.000 ans

Une excentricité forte accentue les différences d’énergie reçue au cours d’une orbite

Une excentricité nulle fait que l’énergie reçue est constante durant l’orbite (= année)

Le second paramètre est l’obliquité de l’axe de rotation

Il varie selon une période de 41.000 ans

Une obliquité forte accentue le contraste saisonnier

Une obliquité faible limite le contraste saisonnier été/hiver

23,5°22,1°

24,5°

Le dernier paramètre est la précession de l’axe de rotation

Il varie selon une double période de 24.000 et 19.000

ans

Les variations de la précession influence le moment ou la Terre sera à l’équinoxe (point vernal) durant son orbite. Cela décale régulièrement les saisons

Si on superpose les 3 variations, on retrouve l’insolation reçue (on prend la latitude 65°N comme référence)

Une comparaison avec une courbe des paléotempératures valide la théorie astronomique

On constate que les périodes de glaciations sont celles où les contrastes saisonniers sont les plus faibles (été frais/hivers doux), car ils ne permettent pas une fonte suffisante de la neigeLes épisodes interglaciaires débuteront par un fort ensoleillement aux latitudes nord, permettant la fonte (inéluctable une fois amorcée) des glaces accumulées dans l’hémisphère Nord

C. La nature de la surface planétaire joue un rôle

Quelle différence entre ces 2 surfaces ?

Elles ne réfléchissent pas la lumière de la

même façon !

On définit l’albédo comme le rapport

Energie réfléchie

Energie reçue

Il varie entre 0 (=absorption totale) et 1 (=réflexion totale)

Carte de l’albédo planétaire, mois de mars 2013, http://neo.sci.gsfc.nasa.gov/

Les surfaces àfaible albédo : fort albédo : Océans et Lacs Végétation

Neige et glace

Roche nue

D. Les différentes enveloppes échangent du carbone dans un cycle global

L’élément carbone est présent dans de nombreuses molécules, et dans toutes les enveloppes. En plus du CO2 atmosphérique, il y a :

L’ion hydrogénocarbonate HCO3-

Les carbonates xCO3 Les hydrocarbures CxHy

Les molécules organiques CHO

Des exemples de réactions incluant des formes du carbone

Précipitation/Dissolution des carbonates

Combustion de la matière organique (non équilibrée)

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca 2+ + 2 HCO3-

CHO + O2 H2O + CO2

L’ensemble de ces réactions forment le cycle biogéochimique du carbone :