Chapitre 2 SVT - Enseignement Scientifique PDF

S.V.T. – Enseignement Scientifique THÈME 1 – Science, climat et société Chapitre 2 - La complexité du système climatique II ] Le climat global de la Terre et son évolution A } Tendances de l’évolution récente de la température A FAIRE REVOIR ce qui a été acquis au cours des classes précédentes - loi...

S.V.T. – Enseignement Scientifique THÈME 1 – Science, climat et société Chapitre 2 - La complexité du système climatique II ] Le climat global de la Terre et son évolution A } Tendances de l’évolution récente de la température A FAIRE REVOIR ce qui a été acquis au cours des classes précédentes - loi de Wien – 1ESci – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6846504 - équilibre radiatif – 1ESci – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6761470 - Rappels sur les coefficients directeurs et courbes de tendance page 256 – https://www.lelivrescolaire.fr/page/5810443 - documents – manuel de Physique-Chimie – le Livre Scolaire → 2nde – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6225105 → 1ère Enseignement Scientifique – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6997487 A FAIRE LLS pages 38 / 39 – documents 1, 2 et 4 questions 1, 2, et 3 → Découvrez les climats des différentes régions de France – https://meteofrance.com/climathd 1) Loi de Wien : lambdamax = b/T où b est la constance de Wien, lambda la longueur d’onde et T la température. T= 20°C + 273,15 = 293,15 K B } Tendances de l’évolution de la température sur une échelle de temps long A FAIRE LLS pages 38 / 39 – document 3 Questions 4 et 6 Voir fichier exos Climat Terre. C } Des traces géologiques de variations climatiques A FAIRE LLS pages 40 / 41 – Comment identifier des modifications actuelles ou passées du climat ? → Pour comprendre comment l’analyse des glaces permet de reconstituer les variations climatiques passées – https://www.canal-u.tv/chaines/ipsl/embed/77173 → Découvrez en vidéo les différentes étapes de la palynologie – https://www.youtube.com/watch?v=DcZ9Y43Gp3c - questions 1 à 3 - question supplémentaire – Montrer que la palynologie est un outil de détermination du climat passé. - question 4 1. Calcul de la variation moyenne annuelle du niveau marin  Entre 1900 et 2000 : o Niveau marin en 1900 : environ -15 cm o Niveau marin en 2000 : environ 5 cm o Variation totale du niveau marin : 5 cm - (-15 cm) = 20 cm o Nombre d'années : 2000 - 1900 = 100 ans o Variation moyenne annuelle : 20 cm / 100 ans = 0,20 cm par an  Entre 2000 et 2021 : o Niveau marin en 2000 : environ 5 cm o Niveau marin en 2021 : environ 10 cm o Variation totale du niveau marin : 10 cm - 5 cm = 5 cm o Nombre d'années : 2021 - 2000 = 21 ans o Variation moyenne annuelle : 5 cm / 21 ans ≈ 0,24 cm par an  Comparaison : o La variation moyenne annuelle du niveau marin entre 2000 et 2021 (0,24 cm par an) est significativement plus élevée qu'entre 1900 et 2000 (0,07 cm par an), ce qui indique une accélération de la montée du niveau des mers ces dernières années. 2. Description des variations observées pour le glacier et le permafrost  Glacier (Doc. 2) : o Le glacier Jakobshavn a reculé de manière significative de 1942 à 2018. Les lignes colorées montrent la position du glacier à différentes années, avec un recul notable au fil du temps. o Ce recul indique une hausse des températures et la fonte des glaces, conséquences directes du réchauffement climatique.   Permafrost (Doc. 3) : o Le graphique montre une diminution de l'épaisseur du permafrost en Sibérie de 1997 à 2016. o La photo illustre la fonte du permafrost dans les îles Herschel, au Canada. o La réduction de l'épaisseur du permafrost et sa fonte sont des signes de l'augmentation des températures, causant le dégel du sol gelé en permanence et la libération de gaz à effet de serre comme le méthane, contribuant encore plus au changement climatique. 3. Schéma de la rétroaction positive et justification du terme  Boucle de rétroaction positive : 1. Hausse des températures cause la fonte du permafrost. 2. Fonte du permafrost libère des gaz à effet de serre (ex. : méthane). 3. Augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère renforce l'effet de serre. 4. Effet de serre renforcé mène à une nouvelle hausse des températures. 5. Nouvelle hausse des températures cause plus de fonte du permafrost.  Justification : o Le terme "rétroaction positive" est utilisé car le processus s'amplifie lui-même. Le réchauffement initial entraîne la fonte du permafrost, qui libère des gaz à effet de serre, causant plus de réchauffement et accélérant davantage le processus de fonte. Cela crée un cycle auto-entretenu. 4. Reconstitution des variations climatiques en Corse sur les 10 000 dernières années grâce à la palynologie  Diversité des végétaux (Doc. 4) : La diversité des végétaux change en fonction des conditions climatiques, allant des espèces  des déserts et semi-déserts aux forêts de conifères et aux toundras alpines et arctiques.  Conservation des pollens : Les pollens produits lors de la reproduction des plantes possèdent une paroi très résistante, ce qui favorise leur conservation. Les tourbières, par exemple, conservent les pollens produits dans les environs au cours du temps.  Analyse des pollens : L'analyse des pollens en fonction de la profondeur (donc du temps) permet de reconstituer les associations végétales passées, qui donnent des indications sur les climats du passé.  Graphique des pollens (Doc. 5) : Le graphique montre l'abondance des différents types de pollens (Pin laricio, Bouleau, Aulne glutineux, Hêtre, Chêne vert) à différentes profondeurs dans une carotte de tourbe de Corse.  Datation des échantillons : Les niveaux les plus anciens sont en dessous, avec des dates correspondantes obtenues par datation au carbone 14.  Types de sédiments : Les différentes couches de sédiments (tourbe claire, tourbe sombre, argile) sont colorées pour indiquer les différentes périodes. En résumé, grâce à la palynologie, les scientifiques peuvent analyser les pollens présents dans les tourbières pour reconstituer les variations climatiques en Corse sur les 10 000 dernières années. Ces analyses montrent des périodes plus chaudes et plus froides, influençant la végétation et les conditions climatiques de la région. Corrections exercices étude documentaire : 1. Doc 1 -Calculez les variations moyennes années du niveau marin entre 1900 et 2000, puis entre 2000 et 2021 : Hm(1900-2000) = {[0-(0,15]/[2000-1900]}  en mètres ! Hm(1900-2000) = 1,5x10-3 m/an soit 1,5 mm par an Hm(2000-2021) = 3,3 mm/an 2. Doc 2 et 3 : Entre 1942 et 2006 :  Recul du glacier de Jakobshavn de près de 16,5 km en 64 ans  Fonte plus élevée que prise de glace Donc les températures sont globalement plus chaudes depuis 1942 Entre 1996 et 2019 – doc 3 :  Diminution de l’épaisseur du permafrost de près de 50cm en 20 ans Donc fonte => réchauffement climatique dans régions de l’hémisphère nord Ensemble des données = indices d’un réchauffement climatique global qui concerne au moins tout l’hémisphère nord. LEXIQUE Rétroaction  effet stabilisateur ou amplificateur agissant en retour sur sa cause Rétroaction = action en retour d’un phénomène sur la cause de ce phénomène --> ce qui l’amplifie (rétroaction positive)   Ce qui le réduit (rétroaction négative) Dans l’exemple – cas de la fonte du permafrost. Elle est causée par le réchauffement climatique. Action en retour amplifie le phénomène => rétroaction positive. Rétroaction positive Actio n Hausse des gaz Réchauffement Fonte du Libération de gaz à effet à effet de serre climatique permafrost de serre (dont méthane) Chaque espèce végétale se développe dans des conditions climatiques particulières. Exemple :  Hêtre ne vit que dans des régions avec des saisons contrastées et des pluies importantes l’été  Pollens découverts dans une région permettent d’identifier les espèces qui y vivent  Déterminer le climat qui règne dans cette zone. DONC :  L’analyse d’échantillons d’anciennes associations de pollen permet de reconstituer le climat qui régnait à l’époque dans la région conformément au principe d’actualisme. - 5000 à 10 000 ans en Corse Végétation dominante  aulnes glutineux + pins laricio  (doc 4) : étés courts et peu chauds et hivers froids et longs, climat plutôt sec  - 2700 à 5000 ans en Corse : Apparition de chênes verts + de bouleaux majoritaires  Réchauffement du climat avec pluies abondantes en été. - Depuis 2700 ans en Corse : Climat ~ identique MAIS récemment :  Bouleaux moins nombreux et chêne vert et pin laricio plus nombreux  Climat plus sec possible COURS Il existe des variations naturelles de la température moyenne terrestre avec une variation périodique de, environ, 8 °C sur 100 000 ans. Si les réchauffements sont rapides et les refroidissements lents, le réchauffement observé depuis 1850 est 10 à 100 fois plus rapide que ce qui a été observé sur les 400 000 dernières années. En dehors de la température moyenne de la Terre, il existe d’autres indicateurs du climat global : le niveau des océans (volume des océans), l’étendue des glaces et des glaciers, l’abondance des pollens... Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. III ] Le réchauffement climatique A } Le réchauffement climatique global actuel A FAIRE REVOIR ce qui a été acquis au cours des classes précédentes - effet de serre – 1ESci – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6762502 - bilan radiatif – 1ESci – https://www.lelivrescolaire.fr/page/6761056 A FAIRE LLS pages 38 / 39 – document 5 – question 5 A FAIRE Découvrez en vidéo les variations de la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique depuis 800 000 ans → https://www.youtube.com/watch?v=Z43FQCSg4Ow – EN ANGLAIS A FAIRE LLS pages 42 / 43 – Questions 1 à 4 Question 5 Page 38-39 : Forçage radiatif : C'est une perturbation de l'équilibre énergétique de la Terre causée par une différence entre l'énergie reçue du Soleil (énergie requise) et l'énergie renvoyée vers l'espace (énergie émise). Un forçage radiatif positif (plus d'énergie reçue que d'énergie émise) entraîne un réchauffement, tandis qu'un forçage radiatif négatif (plus d'énergie émise que reçue) provoque un refroidissement. Système climatique : C'est l'ensemble des cinq grandes composantes de la Terre qui interagissent pour réguler le climat : l'atmosphère, les océans, la cryosphère (glaces), la biosphère (êtres vivants) et la lithosphère (sols et roches). Exercices page 42-43 : Question 1 : Principaux gaz à effet de serre : Les principaux gaz à effet de serre (GES) pour la Terre sont :  1. Dioxyde de carbone (CO₂) : Responsable de 64 % de l’effet de serre anthropique. 2. Méthane (CH₄) : Contribue à 16 %, avec un potentiel de réchauffement global (PRG) de 25 fois celui du CO₂ sur 100 ans. 3. Protoxyde d’azote (N₂O) : Représente 7 %, avec un PRG de 298 fois celui du CO₂. 4. Vapeur d’eau (H₂O) : Absorbe fortement les infrarouges mais agit surtout comme amplificateur naturel de l’effet de serre. 5. Ozone (O₃) : Participe aussi à l’absorption dans certaines bandes. Principe de l’effet de serre : Voici un résumé du processus avec un schéma simple : 1. La Terre reçoit de l’énergie du Soleil sous forme de lumière visible. 2. Une partie de cette énergie est absorbée par la surface terrestre, qui émet ensuite des infrarouges (chaleur). 3. Les gaz à effet de serre dans l’atmosphère absorbent ces infrarouges, empêchant une partie de la chaleur de s’échapper dans l’espace. 4. Cette énergie piégée contribue au réchauffement de la planète. 2. Corrélation entre activités humaines et réchauffement climatique Les indices montrant une corrélation entre les activités humaines et le réchauffement climatique sont :  Doc. 4 : L'augmentation des émissions de CO₂ d'origine humaine depuis 1850 est corrélée avec l'industrialisation. Les combustibles fossiles et la déforestation sont les principales sources, en nette augmentation.  Doc. 3 : Les concentrations des gaz à effet de serre (CO₂, CH₄, et N₂O) ont augmenté de manière significative depuis 1750. Ces augmentations coïncident avec le début de la révolution industrielle.  Doc. 5 : Le forçage radiatif positif est majoritairement dû au CO₂, CH₄ et N₂O, issus d'activités humaines (industries, agriculture, etc.).  Doc. 6 : La quantité d'énergie accumulée dans les réservoirs terrestres (surtout les océans) a fortement augmenté depuis les années 1970, à cause de l'excès de chaleur piégée par les gaz à effet de serre. Ces éléments montrent une coïncidence temporelle entre l'augmentation des gaz à effet de serre liée aux activités humaines et le réchauffement global. 3. Énergie accumulée par les océans en 1990 et 2010  Doc. 6 : o En 1990, les océans avaient accumulé environ 100 × 10²¹ J d'énergie. o En 2010, cette valeur atteint environ 200 × 10²¹ J. o Différence : Les océans ont donc accumulé 100 × 10²¹ J supplémentaires en 20 ans. Conséquence : L'accumulation d'énergie dans les océans contribue :  À l'élévation du niveau de la mer (via l'expansion thermique de l'eau).   À la perturbation des courants marins et des écosystèmes aquatiques.  À une augmentation de la fréquence et de l'intensité des événements climatiques extrêmes, comme les cyclones. 4. Schéma de la rétroaction liée aux gaz à effet de serre Le schéma montre les étapes suivantes : 1. Augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. 2. Augmentation du forçage radiatif positif (chaleur piégée). 3. Réchauffement climatique global. 4. Amplification des processus naturels (par exemple, fonte des glaces → réduction de l'albédo → absorption accrue de la chaleur). Correction page 38-39 : Forçage radiatif = déséquilibre entre l’énergie radiative reçue et énergie radiative émise par un système => variation de la température du système Système Climatique : = ensemble des enveloppes d’une planète qui contribuent à l’absorption ou à l’émission d’énergie radiative  Donc contribue au climat de la planète III ] Le réchauffement climatique PARAGRAPHES B } – C } – D } A FAIRE pour chacun des 3 groupes de travail → saisie / compréhension des informations fournies par les documents → rédaction d'une synthèse répondant à la question intégrant les connaissances nécessaires → présentation orale B } Évolution de la température et rétroactions, le rôle des surfaces gelées GROUPE 2 – Rôle des surfaces gelées - LLS pages 44 / 45 + Document 3 → https://premium.lelivrescolaire.fr/readonly/page/4822009 - Questions → voir les indicateurs de réussite ATTENTION – modification 2ème indicateur : « présenter » pas « représenter par un schéma » C } Évolution de la température et rôle de l’océan GROUPE 1 – Rôle de l’océan - LLS pages 44 / 45 - Questions → voir les indicateurs de réussite D } Évolution de la température et rôle de la végétalisation GROUPE 3 – Rôle de la végétalisation - LLS pages 44 / 45 - Questions → voir les indicateurs de réussite 1. Estimation de la hausse du niveau marin pour une augmentation de température donnée (dans une couche superficielle) D’après le Doc. 1, le coefficient de dilatation thermique de l’eau est de 2,6×10-4 °C-1. Cela signifie qu’une augmentation de température de 1 °C entraîne une augmentation du volume d’1 litre d’eau de 0,00026 L soit 0,26mL. Pour une couche superficielle océanique d’une grande surface (70 % de la surface terrestre), la dilatation de l’eau cause une hausse du niveau marin significative, même si cette augmentation paraît faible à l’échelle locale. La précision n’est pas donnée dans ce cas, mais on peut conclure que cette dilatation contribue à l’élévation globale. 2. Mise en évidence des effets irréversibles à long terme du réchauffement climatique  La dilatation thermique provoquée par le réchauffement climatique est un processus lent mais cumulatif : l’élévation des températures entraîne des hausses de niveaux marins qui ne peuvent pas être rapidement inversées, même si les températures venaient à baisser (Doc. 1).  Les effets irréversibles incluent :  o La submersion de zones côtières. o La modification des écosystèmes marins sensibles aux changements de température et de salinité. 3. Le rôle de l’océan comme amortisseur du réchauffement climatique D’après le Doc. 2, l’eau a une inertie thermique très élevée :  Sa capacité calorifique est quatre fois supérieure à celle de l’air.  L’eau absorbe et stocke de grandes quantités de chaleur sans augmenter rapidement en température. Cela contribue à réduire les variations de température globale et joue un rôle d’amortisseur climatique à court et moyen termes. Cependant, cet effet tampon a une limite : lorsque la chaleur accumulée devient trop importante, les écosystèmes océaniques et climatiques peuvent basculer dans un état instable. Synthèse pour l'oral 1. Hausse du niveau marin : Une augmentation de 1 °C dans la couche superficielle entraîne une dilatation thermique, qui cause une montée progressive du niveau marin, notamment dans les zones chaudes. 2. Effets irréversibles : Le réchauffement climatique perturbe durablement les écosystèmes marins et favorise la montée des eaux, ce qui engendre des impacts irréversibles sur les sociétés humaines et la biodiversité. 3. Rôle de l’océan : Grâce à son inertie thermique, l’océan amortit les variations climatiques, en ralentissant les effets du réchauffement. Toutefois, cet amortissement a des limites, et des effets secondaires (comme l’acidification des océans) peuvent aggraver le problème climatique. Questions possibles pour la préparation 1. Questions de clarification des calculs :   Comment avez-vous estimé l’élévation du niveau marin ? Réponse : En utilisant le coefficient de dilatation thermique donné dans le document et en considérant que l’océan couvre environ 70 % de la surface terrestre. La dilatation de chaque litre est faible, mais multipliée par le volume énorme de l’océan, cela entraîne une hausse considérable.  Pourquoi se concentrer sur une couche superficielle ? Réponse : Les couches profondes sont protégées par la thermocline, où les variations de température sont très faibles. La dilatation thermique affecte surtout les couches supérieures. 2. Questions sur les effets irréversibles :  Pourquoi dites-vous que ces effets sont irréversibles ? Réponse : Parce que les processus liés à la dilatation thermique et au réchauffement prennent des décennies, voire des siècles, pour s’équilibrer. Même si on arrête les émissions de gaz à effet de serre, la chaleur accumulée dans les océans reste active.  Quels sont les dangers pour les zones côtières ? Réponse : L’élévation des eaux menace les populations humaines avec des risques de submersion, d’érosion côtière, et la perte d’habitats pour les espèces côtières. 3. Questions sur le rôle de l’océan comme amortisseur :  Comment l’océan stocke-t-il la chaleur ? Réponse : Grâce à sa capacité calorifique élevée, l’eau peut absorber une grande quantité de chaleur sans voir sa température augmenter rapidement, ralentissant ainsi les fluctuations climatiques.  Quelles sont les limites de cet effet tampon ? Réponse : Si l’océan absorbe trop de chaleur, cela peut provoquer des modifications irréversibles comme l’acidification des océans, des changements dans les courants marins, ou la destruction des écosystèmes comme les récifs coralliens. Si tu souhaites approfondir une partie ou reformuler pour l'oral, je peux t'aider davantage ! Résultat final : Pour une augmentation de température de 1 °C dans la couche superficielle des océans (jusqu’à 100 mètres), le niveau marin monterait de 26 mm à l’échelle planétaire. Ce calcul montre que même une faible dilatation thermique, combinée à la grande étendue des océans, peut entraîner des hausses significatives du niveau marin.