Les enveloppes externes de la Terre - L1 SV - 19 Novembre 2024 PDF

Les enveloppes externes de la Terre L1 SV – 19 novembre 2024 UE - UPT Loïc DUCROS MCF – Géosciences de l’Environnement – UPR CHROME  I) La lithosphère A. Rappels...

Les enveloppes externes de la Terre L1 SV – 19 novembre 2024 UE - UPT Loïc DUCROS MCF – Géosciences de l’Environnement – UPR CHROME  I) La lithosphère A. Rappels B. Limite lithosphère – asthénosphère C. Caractéristiques des croûtes II) La pédosphère A. Généralités et définitions B. Processus de formation d’un sol C. Horizons du sol D. Applications III) L’atmosphère A. Rappels – Généralités B. Structure de l’atmosphère C. Circulation atmosphérique D. Evolution des concentrations en CO2 et CH 4 Plan du cours E. Cas de l’ozone F. Applications IV) L’hydrosphère Les enveloppes externes de la Terre A. Rappels - Cycles de l’eau B. Les principaux réservoirs C. … et leurs caractéristiques D. Origine de l’eau potable en France E. Accès à l’eau potable dans le monde 2 F. Applications et domaines d’activités Quelques éléments de contexte – Structure interne http://www2.ggl.ulaval.ca Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 3 Quelques éléments de contexte – Structure externe Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 4 Les enveloppes externes … Atmosphère Biosphère Hydrosphère Pédosphère Lithosphère Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 5  I) La lithosphère A. Rappels B. Limite lithosphère – asthénosphère C. Caractéristiques des croûtes 1. Rappels 2. Formation de la croûte océanique 3. Formation de la croûte continentale 6 I. A. Rappels Isotherme : 1300 °C Biosphère & Hydrosphère Lithosphère Asthénosphère Mésosphère Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 7 I. B. Limite lithosphère – asthénosphère ❖ Apport des ondes sismiques Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 8 I. C. 1 Caractéristiques des croûtes ❖ La croûte océanique ❖ La croûte continentale 5 – 15 km (6 km en moyenne) 15 – 70 km (35 km en moyenne) Roches basaltiques Roches granitiques et gneiss Densité = 3 g/cm3 Densité = 2,7 – 2,8 g/cm3 http://www.ipgp.fr/~mevel/UElith_ocean2013Mevel 1.pdf https://sites.google.com/a/ly cee- smdn.org/toutous/terminale-s/domaine-continental http://www.elements-geologie.com Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 9 I. C. 1 Caractéristiques des croûtes ❖ La croûte océanique ❖ La croûte continentale Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 10 I. C. 2 Formation de la croûte océanique Ride « rapide » type Est-Pacifique Ride « lente » type Atlantique https://www.emse.fr/~ Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 11 I. C. 3 Formation de la croûte continentale Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 12 II) La pédosphère A. Généralités et définitions B. Processus de formation d’un sol 1. Altération 2. Humification 3. Différenciation ou migration des substances C. Horizons du sol D. Applications 13 II. A. Généralités et définitions ❖ La Pédosphère Partie supérieure de la lithosphère qui abrite l’essentiel de la faune et de la flore du sol 0 – Qq dizaines mètres (lithosphère = 0 – 70 à 150 km) Matière minérale + Matière organique + Eléments divers ❖ Pédologie Etymologie : pédon -> sol (Grec) Science des sols o Origine o Constituants o Propriétés o Classification Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 14 II. A. Généralités et définitions ❖ Le sol Dépendant de divers facteurs pédogénétiques (climat, roche, vivant, relief, temps) Volume s’étendant de la surface jusqu’à une profondeur marquée par l’apparition d’une roche dure ou meuble, peu altérée ou peu marquée par la pédogénèse Quelques cm à quelques dizaines de mètres Défini en horizons Les grandes fonctions : o Support des cultures agricoles et forestières o Stockage, filtration et épuration de l’eau o Stockage du carbone o Source de matières premières o Habitat pour la faune et la flore Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 15 II. A. Généralités et définitions Végétation Sol Altérite Substratum http://www.geologues-prospecteurs.fr/cours/pedologie/science-sol-1.pdf Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 16 II. B. Processus de formation d’un sol ❖ Formation d’un sol : Altération Humification Différenciation  Facteurs pédogénétiques Climat Roche-mère Organismes vivants Temps Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 17 II. B. 1. Altération ❖ Phénomènes de décomposition des roches Physique Chimique Biologique Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 18 II. B. 1. Altération ❖ Facteur physique : Eau / Variation de température http://monde.ccdmd.qc.ca/ressource/?id=23058 Source : Futura sciences Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 19 II. B. 1. Altération ❖ Eau : Facteur physique Action des eaux courantes et vagues Action des glaciers Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 20 II. B. 1. Altération ❖ Eau : Altération chimique Dissolution Hydrolyse Hydratation Oxydo-réduction Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 21 II. B. 1. Altération ❖ Agents biologiques Action physique Action chimique Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 22 II. B. 1. Altération ❖ Tous les processus d’altération physiques, chimiques ou biologiques conduisent à : Déstructurer la roche / défragmenter Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 23 II. B. 1. Processus de formation d’un sol ❖ Formation d’un sol : décomposition de la roche mère https://tice.agroparistech.fr/coursenligne/courses/LESOLUNMILIEUCOMPLEX/document/Premiere%20partie%20-%20Le%20sol%20-%20un%20milieu%20complexe/Sol_P1_5.pdf?cidReq=LESOLUNMILIEUCOMPLEX Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 24 II. B. 2. Humification ❖ Décomposition de la matière organique végétale et minérale -> Humus Différents stades de dégradation de la MO http://www.intellego.fr Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 25 II. B. 2. Humification ❖ Les agents de l’humification ❖ 3 grandes familles d’humus http://www.forum-zones-humides.org Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 26 II. B. 2. Humification ❖ Caractérisée par des cinétiques de renouvellement variables Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 27 II. B. 3. Différenciation ou migration des substances Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 28 II. C. Horizons du sol Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 29 II. D. Applications ❖ Disciplines et applications s’intéressant à la pédosphère Discipline o Physique o Chimie Applications o Minéralogie o Agriculture o Agronomie o Horticulture o Géologie o Sylviculture o Aménagement du territoire o Hydrologie o Archéologie o Construction o Industrie minière o Géographie o Cartographie o Climatologie … Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 31  III) L’atmosphère A. Rappels – Généralités B. Structure de l’atmosphère C. Circulation atmosphérique D. Evolution des concentrations en CO2 et CH4 E. Cas de l’ozone F. Applications 32 A. Rappels – Généralités ❖ Atmosphère : Ensemble de couches, principalement gazeuses, qui entourent la masse condensée, solide ou liquide, d’une planète Epaisseur moyenne 600 km (comprise entre 350 et 800 km) ❖ Air : Mélange gazeux constituant l’atmosphère terrestre ❖ Principales variables utilisées : Température (K / °C) Pression (Pa) Masse volumique (ρ) http://www.lmd.jussieu.fr/~aslmd/teaching/LP211_POLY_2013_2014_spiga.pdf Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 33 A. Rappels – Généralités ❖ Composition actuelle de l’atmosphère Gaz + particules solides et liquides en suspensions Air : Mélange de gaz parfaits Constituant Masse molaire Pourcentage en volume Wikipédia http://www.lmd.jussieu.fr/~aslmd/teaching/LP211_POLY_2013_2014_spiga.pdf Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 34 B. Structure de l’atmosphère ❖ Troposphère 0 – 11 km 80 % masse atmosphère Diminution de 6 °C / km ❖ Stratosphère 11 (5-15) – 50 km Contient très peu de H2O et couche d’ozone ❖ La mésosphère 50 – 80 km ❖Thermosphère 85 – 800 km http://www.lmd.jussieu.fr/~aslmd/teaching/LP211_POLY_2013_2014_spiga.pdf Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 35 C. Circulation atmosphérique ❖ Cellules de convection spiralconnect.univ-lyon1.fr/spiral-files/download?mode=inline&data=7075836 Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 36 D. Evolution des concentrations en CO 2 et CH4 Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 37 E. Cas de l’ozone ❖L’ozone stratosphérique > 10 km Protection contre les UVB Mise en danger par les CFC Trou dans la couche d’ozone Source : nationalgeographic.fr Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 38 E. Cas de l’ozone ❖L’ozone stratosphérique ❖L’ozone troposphérique > 10 km 0 – 10 km Protection contre les UVB Nuisible pour la santé et pour Mise en danger par les CFC l’environnement Trou dans la couche d’ozone Surveillance Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 39 F. Applications ❖ Météorologie Chimie atmosphérique Physique atmosphérique Prévision météorologiques ❖ Climatologie ❖ Aéronomie ❖ Planétologie ❖ Santé / Qualité de l’air Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 40 IV) L’hydrosphère A. Rappels - Cycles de l’eau B. Les principaux réservoirs C. … et leurs caractéristiques D. Origine de l’eau potable en France E. Accès à l’eau potable dans le monde F. Applications et domaines d’activités 41 A. Rappels - Les cycles de l’eau https://www.cer-eau.fr Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 42 B. Les principaux réservoirs Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 43 B. Les principaux réservoirs ❖ Eau douce : 26 l Glaces : 18 l Eaux souterraines : 8 l Lacs et rivières : 2 dl Biomasse et sol : 7 cl Atmosphère : 1,5 cl Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 44 C. Caractéristiques des principaux réservoirs ❖Eau dans les océans ❖Eau des glaciers 75 % de la surface du globe Grande sensibilité aux changements Evaporation : 85% de l’évaporation totale (1m climatiques d’eau) Acteurs majeurs du climat Précipitations : 79% de la totalité Siècle dernier = + 0,5°C --> + 12 cm niveau des océans ❖ Eau atmosphérique ❖L’eau continentale de surface 3 formes (liquide / solide / gaz) Grands lac et cours d’eau Répartition spatiale inégale Variations saisonnières ❖ L’eau continentale souterraine Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 45 D. Origine de l’eau potable en France Source : S. Pistre Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 46  D. Origine de l’eau potable en France Volume d'eau douce prélevée en fonction des usages Consommation d'eau douce en France (moyenne annuelle 2008-2018) Industrie 8% Agriculture Industrie 9% 4% Refroidissement des centrales de production d'électricité Production d'eau potable 31% 16% Refroidissement des centrales de production d'électricité Agriculture 50% 44% Alimentation des canaux Eau potable 17% 21% Origine des données : OFB, BNPE Origine des données : OFB, BNPE Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 47 E. Accès à l’eau potable dans le monde Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 48 F. Applications et domaines d’activités ❖ Hydrologie Protection et gestion de la ressource Prévention des inondations ❖ Traitement et cycle de l’eau et distribution ❖ Aspects sanitaires ❖ Agriculture ❖ Enjeux sociétaux ❖ Aspects économiques Transport Energie Pêche… Les enveloppes externes de la Terre L1 SV 19/11/2024 – L.Ducros 49  Des questions ? Loïc Ducros [email protected] Maître de conférences – Géosciences de l’Environnement UPR CHROME - Site GIS