LA COMPLEXITE DU SYSTEME CLIMATIQUE

Légende alternative :

obtenus Climat de type montagr Climat chaud et sec (<< optimum climatique médiéval >>) « Coup de froid » dans un contexte de réchauffem global Climat très froid, période glaciaire Utiliser le tableau ci-dessus et les documents précédents pour comparer les périodes étudiées et les méthodes utilisées par la climatologie d'une part et la météorologie d'autre part : Périodes étudiées : Météo => jour, pour étudier le climat => plusieurs dizaines d'années à plusieurs centaines de milliers d'années. Méthodes utilisées : météo => grandeurs atmosphériques, pour le climat => calculer la moyenne des grandeurs atmosphériques (sur 30 ans par exemple) + les pollens fossiles + cernes des arbres + glaciers... A RETENIR : La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques à l'aide des grandeurs (telles que la température, la pression atmosphérique, etc...) sur des courtes échelles de temps (quelques jours/une semaine) en un lieu donné. La climatologie étudie les variations de climat local ou global à moyen ou à long terme (année, siècle, millénaire, millions d'années), sachant qu'un climat est définie par la moyenne des valeurs des grandeurs atmosphériques (ex. moyenne des températures) dans une région donnée et pour une période donnée. Remarque : L'hygrométrie = taux d'humidité en % dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau. La nébulosité = couverture nuageuse. I. 1. Définitions 2. les indicateurs du climat global : Le climat peut être envisagé à l'échelle planétaire : on parle alors de CLIMAT GLOBAL. Pour le caractériser, il existe différents indicateurs : • La TEMPERATURE MOYENNE GLOBALE . Le volume des océans => le niveau marin Si ce volume augmente, le niveau marin augmente aussi => on en déduit que la température moyenne globale augmente L'étendue des GLACES et GLACIERS: si elle diminue, on en déduit que la température augmente. II. Les variations du climat à différentes échelles de temps: 1. A l'échelle du million d'années : Depuis 800 000 ans, la Terre a connu périodiquement des changements climatiques majeurs : des périodes froides (périodes glaciaires) ont alterné avec des périodes chaudes (appelées périodes interglaciaires), avec des cycles de 100 000 ans environ- (1 cycle= 1 période glaciaire + 1 période interglaciaire). Une corrélation mette existe entre la température et le taux de CO² atmosphérique : les périodes chaudes s'accompagnent d'une augmentation du taux de CO² dans l'atmosphère, et les périodes froides s'accompagnent d'une baisse du taux de CO² dans l'atmosphère. ➡ Ces variations sont NATURELLES. 2. A l'échelle du millénaire : Depuis l'an mille jusqu'en 1900 environ (début de l'ère industrielle), la température moyenne globale de la Terre a connu de petites variations naturelles, de l'ordre de quelques dixièmes de degrés, autour d'une température moyenne globale à peu près stable (= 13,7°C). On observe également que le taux de CO² atmosphérique reste à peu près stable durant cette période. 3. A l'échelle du siècle : Depuis 1880 environ, on constate une augmentation de la température moyenne globale de l'ordre de 1°C à 1,2 °C. En parallèle, on observe une augmentation du taux de CO² atmosphérique : cette augmentation n'a jamais été observée depuis plus d'un million d'années. III. Un bilan radiatif déséquilibré 1) Rappel : le mécanisme de l'effet de serre EFFET DE SERRE NATUREL k کے 1 2 34 1. Rayonnement solaire incident, composé notamment d'IR, c'est-à-dire de chaleur. 2. Rayonnement solaire réfléchi, qui part en direction de l'espace et qui est donc perdu. 3. Rayonnement IR émis par le sol qui s'est échauffé. 4. Rayonnement IR émis par les gaz à effet de serre de l'atmosphère, en direction notamment de la Terre, contribuant à l'augmentation de la température globale. Les gaz à effet de serre ont la propriété d'absorber les IR et donc de s'échauffer. Ne pas confondre « réfléchi » et « émis >> IR= chaleur GES= Gaz à effet de serre 2) Le rôle des GES : Les GES principaux sont : CO2, ozone, méthane CH4, vapeur d'eau, N2O (=protoxyde d'azote). Ces gaz ont la propriété d'absorber les IR et donc de s'échauffer. Plus la teneur en GES de l'atmosphère est élevée, plus l'effet de serre est important. Liste des définitions à connaître : 1) Météorologie 2) Climatologie Voir cours 3) Température moyenne globale : C'est la valeur moyenne des nombreux relevés de température à la surface de la Terre. 4) Gaz à effet de serre : Ce sont des gaz qui possèdent une structure moléculaire permettant l'absorption du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre. Ils émettent un rayonnement infrarouge vers le sol. 5) Forçage radiatif terrestre : C'est la différence entre l'énergie radiative reçue par la Terre et l'énergie radiative émise vers l'espace. -> le forçage radiatif terrestre = rayonnement solaire reçu - rayonnement émis. 6) Albedo: C'est le rapport entre l'énergie solaire réfléchie par une surface et l'énergie solaire reçue par cette Remarque : Les surfaces glacées et enneigées (banquise, calotte polaire, glaciers de montagnes) ont un albedo élevé (0,6 à 0,9) et sont responsables de 13% de l'albedo global de la Terre. 7) Permafrost (ou pergélisol) : énergie reçue 100% énergie reçue 100 % Partie du sol gelée en permanence pendant au moins deux années consécutives (Sibérie par exemple). Sa sensibilité aux écarts de température en fait un indicateur de réchauffement climatique. 8) Dilatation thermique des océans : Augmentation de volume des océans due à l'élévation de leur température, suite au forçage radiatif. 9) Rétroaction positive: Action amplifiante d'un système sur le processus qui l'a initialement modifié. 10)Rétroaction négative: Action ralentissant d'un système sur le processus qui l'a initialement modifié. 11)Banquise : Elle est formée par la solidification de la surface de l'eau de mer et contient en moyenne 4 à 10 g/L de sel. 12) Glaces continentales : Calotte glaciaire ou glacier formés sur les continents au cours de plusieurs milliers voire centaines de milliers d'années par accumulation de neige progressivement transformée en glace sous l'effet de son propre poids. 13)Puits de CO2: C'est un réservoir de CO2 ou un mécanisme consommateur de CO2. 3) Le forçage radiatif (rayonnement) : + température < énergie réémise 15% 70% énergie réémise 45% forçage radiatif positif forçage radiatif en hausse jusqu'au retour à l'équilibre + température temps en baisse jusqu'au retour à l'équilibre Si la quantité d'énergie reçue est supérieure à la quantité d'énergie émise par la Terre, le FORCAGE RADIATIF est positif. (Situation actuelle) Cela se traduit par une augmentation de la température moyenne globale. Si la quantité d'énergie reçue est inférieure à la quantité d'énergie émise par la surface de la Terre, le FORCAGE RADIATIF est négatif Actuellement, la Terre reçoit plus d'énergie qu'elle n'en émet: il s'agit donc d'un forçage radiatif positif. Bilan : Augmentation du forçage radiatif : Le réchauffement climatique global, observé depuis 150 ans environ, est dû à une augmentation du forçage radiatif. Cette augmentation est elle-même liée à l'augmentation de l'émission des GES dans l'atmosphère. Lorsque la concentration des GES augmente, l'atmosphère absorbe davantage le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance radiative (rayonnement IR) 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. IV. Des effets amplificateurs ou stabilisateurs : L'évolution de la température moyenne globale de la Terre résulte de plusieurs EFFETS AMPLIFICATEURS (par une RETROACTION POSITIVE). Les activités humaines accentuent l'effet de serre (0), provoquant une augmentation de la température moyenne globale () qui s'autoamplifie par rétroactions positives (O) plus importantes que les rétroactions négatives (O). DO Par contre, il existe également un EFFET STABILISATEUR (par une RETROACTION NEGATIVE) : c'est la végétalisation croissante, qui constitue un PUITS de CO2. Par cœur : H₂0 évaporation CO₂, CH4, N₂O activités humaines 18888 CO₂ végétalisation Albédo = effet de serre CH₁7 dégel du pergélisol chaleur océanique > augmente diminue ...rétroaction forçage radiatif positif Température moyenne globale albédo à court terme > à long terme dilatation thermiquel energie réfléchie energie reçue S'il y a une d'énergie réfléchie, il y a plus d'énergie absorbé par le sol. Pergélisol= permafrost surface de la banquise 0 fonte des glaciers augmentation du nive marin