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Enseignement scientifique 1 Formation de l'atmosphère terrestre et des océans A

Enseignement scientifique 1 Formation de l'atmosphère terrestre et des océans A L'origine de l'atmosphère terrestre Lors de sa formation il y a 4,6 Ga (milliards d'années), ◆ l'atmosphère de la Terre était principalement composée de vapeur d'eau (H_{2}*O) de diazote (N_{2}) et de dioxyde de carbone (O_{2}) . Cette atmosphère primitive a évolué sa composition actuelle est de ◆ 78% de diazote (N_{2}) et de 21 % de dioxygène (O_{2}) . On y trouve également de l'eau (H_{2}*O) du dioxyde de carbone (C*O_{2}) du méthane (C*H_{4}) du pro toxyde d'azote ( N 2 O) et d'autres gaz comme l'argon (Ar). B La formation des océans L'hydrosphère terrestre a une double origine : cosmique (apport ◆ d'eau par les météorites et les comètes) et dégazage de la vapeur d'eau par le manteau primitif. • Cette vapeur s'est ensuite condensée à cause du refroidissement de la Terre et de l'atmosphère, formant des océans d'eau liquide. Les conditions de température et de pression sur Terre font que l'eau y est présente sous trois états: solide, liquide et gazeux. 2 Vie et cycle du carbone A L'apparition de la vie Les premières traces de vie retrouvées sur Terre sont des ◆ stromatolites datés de 3,5 Ga. Ces organismes ont contribué, par photosynthèse, à faire augmenter la quantité de dioxygène dans Page 1 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur l'atmosphère ilya * 2, 4 Ga. En effet, dans un premier temps, le dioxygène (O_{2}) s'est accumulé dans les océans et a permis l'oxydation du fer océanique, formant les dépôts de fer rubané dans les océans. Ce dioxygène s'est ensuite diffusé dans l'atmosphère, lorsque les océans ont été saturés. Sous l'effet des rayonnements ultraviolets provenant du rayonnement solaire, de l'ozone (0) stratosphérique se forme par dissociation de mo lécules de dioxygène (O_{2}) . La couche d'ozone ainsi formée, qui présente une concentration maximale à environ 30 km d'altitude, protège les êtres vivants du rayonnement solaire et donc des effets mutagènes des UV sur L'ADN. B Le cycle du carbone Le carbone présent sur Terre se trouve dans plusieurs réservoirs et ◆ sous différentes formes (CO 2 carbone organique, etc.) atmosphère, sols, océans, biosphère, roches. Des échanges, appelés flux, s'effectuent entre ces réservoirs : c'est le cycle du carbone. ♦ Formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs centaines de millions d'années, les combustibles fossiles tels que le pétrole, le char bon ou le gaz sont des ressources en énergie non renouvelables puisqu'ils ne se régénèrent pas à l'échelle d'une vie humaine. . 1 Le climat et ses indicateurs A Le climat de la Terre La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques et mesure de nombreuses grandeurs (température, pression, degré d'hygrométrie, pluviométrie, nébulosité, vitesse et direction des vents, etc.) afin de pré Page 2 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur voir les variations à court terme (quelques jours). Des moyennes réalisées à partir de ces mesures sur une durée de trente ans permettent de définir le climat d'une région. La climatologie étudie les variations du climat local ou global sur des échelles de temps plus longues (décennies, siècles, etc.). B Les indicateurs du climat global Le principal indicateur du climat global est la température moyenne de surface de la Terre. Il en existe d'autres comme le volume des océans, donc le niveau marin, ou l'étendue des glaces et des glaciers. Les variations des climats passés peuvent être reconstituées grâce à ◆ des archives climatiques (comme les carottes de glace) et des outils tels que la palynologie. 2 Le réchauffement climatique global A L'origine et les conséquences du forçage radiatif • En 150 ans, la température moyenne de la surface de la Terre a augmenté d'environ un degré. L'émission des gaz à effet de serre liée aux activités humaines augmente l'absorption atmosphérique des infrarouges émis par la surface de la Terre. La conséquence est une hausse de la puissance radiative de l'atmosphère vers le sol par rapport à l'ère industrielle. Cette différence entre l'énergie radiative reçue et émise est appelée forçage radiatif. L'énergie supplémentaire reçue par la surface de la Terre est ◆ essentielle ment stockée dans les océans, puis dans l'air et les sols, ce qui explique l'élévation de température. B Des effets amplificateurs ou stabilisateurs • Certains phénomènes amplifient, par rétroaction positive, ce réchauffement: Page 3 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur • la fonte des glaces diminue l'albédo terrestre, favorisant l'absorption des rayonnements; • le réchauffement favorise l'évaporation de l'eau créant de la vapeur d'eau qui est un gaz à effet de serre. ♦ D'autres phénomènes ralentissent ce réchauffement (rétroaction négative): • l'océan possède une inertie thermique et se réchauffe moins vite que l'air et le sol. Par dilatation thermique, le réchauffement climatique entraîne une hausse du niveau marin; - l'activité photosynthétique des arbres en croissance consomme du dioxyde de carbone, ce qui ralentit l'augmentation de la concentration en gaz à effet de serre dans l'atmosphère tant que la couverture végétale augmente. 1 La modélisation du climat • Un modèle climatique est une représentation numérique d'une zone. géographique prenant en compte les interactions entre les différents. réservoirs du système climatique (atmosphère, hydrosphère, etc.) ainsi que les activités humaines. Il existe de nombreux modèles climatiques : ARPEGE-Climat, ALADIN-Climat, etc. • Leur construction nécessite plusieurs étapes. Les résultats des modèles sont évalués par comparaison aux observations in situ et spa tiales ainsi qu'à la connaissance des paléoclimats. • Chaque modèle prend en compte des données particulières choisies par les scientifiques afin d'être le plus proche possible de la réalité dans une zone géographique donnée et de réaliser des projections climatiques sur des décennies ou des siècles. Page 4 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur 2 Les émissions de GES anthropiques • L'analyse scientifique combinant observations, éléments théoriques et modélisations permet aujourd'hui de conclure que l'augmentation de la température moyenne depuis le début de l'ère industrielle est liée à l'activité humaine. Celle-ci engendre en effet la libération de gaz à effet de serre (GES) dans l'atmosphère, comme le dioxyde de carbone ou le méthane, à l'origine du réchauffement climatique. Le dioxyde de carbone (CO ) est quantitativement le premier gaz à ◆ ₂ ef fet de serre d'origine anthropique. Il est principalement libéré lors de la combustion des hydrocarbures (pétrole, charbon, gaz), la déforestation ou encore la production de ciment. Le méthane (C*H_{4}) est libéré lors de fuites de gaz naturel, durant la fermentation dans les décharges et sur tout dans les élevages agricoles. 3 La prévision du climat du futur A Le GIEC et ses scénarios Le GIEC est une institution scientifique qui propose des scénarios ◆ en fonction des émissions futures produites par les activités humaines. • Les simulations climatiques effectuées selon les quatre scénarios du GIEC montrent avec une forte probabilité d'occurrence une augmentation de la température atmosphérique entre 1,5 et 5^ C d^ prime ici la fin du XXI° siècle. B Les conséquences de l'activité humaine L'activité humaine implique une production importante d'émissions de gaz à effet de serre à l'origine de l'augmentation de la température observée, en corrélation avec plusieurs conséquences : • élévation du niveau marin entre 2000 et 2100 de l'ordre du mètre; Page 5 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur • augmentation de la fréquence et de l'intensité des événements climatiques et météorologiques extrêmes (ex.: canicules, tempêtes, etc.) ; • modifications des régimes de pluie; acidification des océans; • fragilisation des écosystèmes terrestres et marins et de la biodiversité. 1 Bilan énergétique mondial Ens sci 2 1 Bilan énergétique mondial A Une énergie principalement d'origine fossile • En 50 ans, la consommation mondiale en énergie a quintuplé. Même si elle est très variée, plus de 80\% de cette énergie provient des combus tibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel). • Les énergies renouvelables (géothermie, solaire, éolienne, etc.) sont peu développées et ne représentent donc qu'une petite partie de la produc tion d'énergie, alors qu'elles sont plus écologiques. La plupart de ces énergies se trouvent sous forme de stock (pétrole, charbon, etc.) et d'autres sous forme de flux (solaire, géothermie, etc.). B Une consommation d'énergie en hausse La consommation augmente d'année en année, notamment dans les ◆ Page 6 sur 23 Paraphes www.jelouebien.com © - contrat de location conforme à la loi Alur pays riches industrialisés, et la production d'énergie croît pour répondre à ces besoins. Cela engendre davantage d'émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques, contribuant ainsi au réchauffement clima tique mondial, dont les pays pauvres sont les premières victimes. 2 Indicateurs et impacts écologiques A Empreinte carbone Les émissions de C*O_{2} sont les principales causes du réchauffement climatique. Elles se trouvent partout autour de nous : dans les transports, mais aussi dans la production d'électricité, de nourriture et dans la fabri cation et l'utilisation de chaque objet. L'empreinte carbone est un indicateur uploads/Geographie/ ens-sci.pdf