TP : les causes des variations climatiques "récentes"
Du passé géologique à l'évolution future de la planète
|
Problématique : quels sont les causes de
ces variations climatiques ? Mots-clés : albedo, effet de serre, mouvements astronomiques de la Terre |
|
1 Variations d'insolation et causes astronomiques
Plusieurs paramètres astronomiques peuvent être mis en relation avec la périodicité des glaciations (Milankovitch, 1920-1941; Imbrie 1976). Le principal est la variation de l'excentricité de l'orbite de la Terre qui passe d'un presque cercle à une ellipse. ce phénomène est sousmis à une double périodicité de 100 000 et de 400 000 ans (cf doc.1 et doc.2). D'autres paramètres comme la précession des équinoxes expliqueraient les variations climatiques de plus petite périodicité (cf manuel p.118, mais leur étude est hors programme). On peut cependant remarquer que les données de forages glaciaires profonds (EPICA, 2004), confrontés aux données sédimentaires déjà connues (δ 18O de l'eau) montrent que les variations climatiques sont complexes : on admet que la périodicité principale des variations climatiques était de 41 000 ans avant 900 000 ans et passe à 100 000 ans il y a 400 000 ans. Entre ces deux dates, les choses sont moins claires.
L'augmentation d'excentricité a pour effet d'accentuer les saisons dans un hémisphère et de les atténuer dans l'autre; au contraire, lorsque l'orbite est circulaire (excentricité proche de zéro), les saisons sont moyennes "partout". Combinée à la précession des équinoxes, une augmentation d'excentricité peut diminuer fortement l'insolation d'été dans l'hémisphère nord.
L'augmentation d'excentricité a pour effet d'accentuer les saisons dans un hémisphère et de les atténuer dans l'autre; au contraire, lorsque l'orbite est circulaire (excentricité proche de zéro), les saisons sont moyennes "partout". Combinée à la précession des équinoxes, une augmentation d'excentricité peut diminuer fortement l'insolation d'été dans l'hémisphère nord.
1.1 En utilisant le doc.1, mettre en relation les variations d'excentricité et celles de la température globale de la Terre.
1.2 En utilisant le doc.3, expliquez pourquoi l'hémisphère nord joue un rôle dominant dans le déterminisme du climat global de la Terre.
1.2 En utilisant le doc.3, expliquez pourquoi l'hémisphère nord joue un rôle dominant dans le déterminisme du climat global de la Terre.
2 Rétroactions positives
2.1 L'albédo
L'albédo est le rapport entre énergie réfléchie et énergie reçue par une surface (il est de 0 pour un corps noir et de 1 pour une surface parfaitement réfléchissante).
Dans la pratique, les choses sont plus complexes du fait de la présence des nuages et de l'atmosphère. On considère que la surface du sol n'intervient que pour 10% dans l'albédo global de la Terre. Une augmentation de la nébulosité diminue l'albédo global comme le montre ce tableau de calcul.
2.1 Vérifiez le tableau (doc.4) en mesurant avec un radiomètre l'énergie renvoyée par des surfaces diverses. Montrez qu'un rétrocontrôle positif se met en place en cas d'avancée glaciaire, en utilisant les données du tableau.
Dans la pratique, les choses sont plus complexes du fait de la présence des nuages et de l'atmosphère. On considère que la surface du sol n'intervient que pour 10% dans l'albédo global de la Terre. Une augmentation de la nébulosité diminue l'albédo global comme le montre ce tableau de calcul.
2.2 Le dioxyde de carbone atmosphérique et l'effet de serre
Le CO2 atmosphérique favorise l'effet de serre (piègeage des radiations par l'atmosphère). Le CO2 atmosphérique est échangé avec les eaux de surface (0 à 100 m). La solubilité diminue si la température augmente. Par ailleurs la photosynthèse des forêts tempérées ou boréales entraîne des variations saisonnières.
2.2.1 Indiquez si l'échange avec les eaux superficielles conduit à une régulation (rétrocontrôle -) ou à une amplification (rétrocontrôle +); justifiez.
2.2.2 Expliquez les variations annuelles présentées dans le doc.4 (maximum en mai et minimum en septembre) en sachant que la forêt boréale de l'Eurasie n'est active qu'en été, que l'activité (photosynthèse) des forêts tropicales est à peu près constante toute l'année et que l'hémisphère sud est réprésenté aux hautes latitudes surtout par l'océan.
2.2.2 Expliquez les variations annuelles présentées dans le doc.4 (maximum en mai et minimum en septembre) en sachant que la forêt boréale de l'Eurasie n'est active qu'en été, que l'activité (photosynthèse) des forêts tropicales est à peu près constante toute l'année et que l'hémisphère sud est réprésenté aux hautes latitudes surtout par l'océan.
