Fiche de révision : Géodynamique externe et climat

📋 Plan du Cours

1. Atmosphère terrestre et composition
2. Rayonnement et effet de serre
3. Bilan énergétique de la Terre
4. Forçages et régulation du climat
5. Cycles solaires et orbitaux
6. Variations climatiques et activités humaines
7. Hydrosphère et cryosphère

📖 1. Atmosphère terrestre et composition

🔑 Notions clés & Définitions

• Géodynamique externe : Étude des enveloppes externes de la Terre, de leurs évolutions et de leurs interactions entre elles et avec la lithosphère.

★ À maîtriser

• Les interactions et évolutions des enveloppes externes contrôlent le climat et, par conséquent, l’habitabilité de la Terre.

Compléments

• Les enveloppes externes étudiées comprennent l’atmosphère et l’hydrosphère.

• L’atmosphère terrestre a une épaisseur d’environ 100 km et une masse de 5,148 × 10¹⁸ kg.

• La teneur en eau de l’atmosphère varie fortement, de 0,5 à 5 %.

• La vie terrestre a modifié la composition de l’atmosphère originelle.

📖 2. Rayonnement et effet de serre

★ À maîtriser

• L’effet de serre résulte de l’absorption du rayonnement infrarouge terrestre par les gaz atmosphériques, qui transfère de l’énergie aux gaz et augmente leur agitation ainsi que la température.

• L’ozone absorbe presque tous les rayons ultraviolets provenant du Soleil et protège ainsi la surface terrestre.

📌 L’ozone absorbe surtout les ultraviolets solaires, tandis que les gaz à effet de serre absorbent fortement le rayonnement infrarouge terrestre.

Compléments

• Chaque gaz absorbe une partie du rayonnement dans une plage de fréquences qui lui est spécifique.

• Les gaz atmosphériques absorbent peu les longueurs d’onde visibles, ce qui rend l’atmosphère transparente à la lumière visible.

💡 Astuce mémo

Absorption des infrarouges → agitation accrue des gaz → hausse de température

📖 3. Bilan énergétique de la Terre

🔑 Notions clés & Définitions

• Albédo : Pouvoir réfléchissant de la Terre, qui réduit l’énergie disponible pour la réchauffer.

★ À maîtriser

• La constante solaire, c’est-à-dire le flux solaire reçu à la distance de la Terre, est de 1360,8 W/m².

• En moyenne sur la journée, chaque point de la surface terrestre reçoit un quart de la constante solaire, soit 340,2 W/m², car la surface de la sphère terrestre est quatre fois celle du disque interceptant le rayonnement.

• Dans le bilan énergétique présenté, l’atmosphère renvoie 324 W/m² vers le sol et la Terre émet 390 W/m², correspondant à une température de +15 °C.

• La Terre est en équilibre thermique lorsque l’énergie qu’elle reçoit est égale à celle qu’elle renvoie.

Compléments

• À 235 W/m², la température d’équilibre de la Terre sans l’apport supplémentaire de l’atmosphère est de −19 °C.

📖 4. Forçages et régulation du climat

🔑 Notions clés & Définitions

• Forçage climatique : Changements des facteurs qui influencent l’apport solaire, l’albédo et l’effet de serre, ainsi que leurs interactions.
• Climat : Capacité et modalités de la Terre à équilibrer ses disparités thermiques.

★ À maîtriser

• Le climat dépend de l’apport de chaleur solaire, de l’albédo terrestre et de l’effet de serre.

• Les forçages climatiques agissent sur des périodes variables et interagissent entre eux dans l’espace et le temps.

Compléments

• Le transport de chaleur sur Terre est assuré par l’atmosphère et l’océan.

📖 5. Cycles solaires et orbitaux

★ À maîtriser

• Les cycles de Milankovic interviennent sur des échelles de 10⁴ à 10⁵ ans et sont étudiés notamment à partir des carottes de glace des inlandsis polaires.

• L’excentricité de l’orbite terrestre varie tous les 100000 ans de 0, pour une orbite circulaire, à 0,06 et influe faiblement sur l’insolation globale.

• L’oscillation de l’inclinaison de l’axe terrestre se fait sur 41000 ans et varie de 1,5° autour d’une moyenne de 23,5°, modifiant les saisons.

• La précession de l’axe terrestre se fait en 19 000 à 23 000 ans et influence les saisons en modifiant la position de la Terre à un moment donné de l’année.

• La combinaison des variations de l’orbite terrestre définit le forçage orbital de l’insolation, responsable majoritaire de l’enchaînement des périodes glaciaires et interglaciaires du Quaternaire.

Compléments

• Le cycle des taches solaires dure environ 11 ans.

• La variation de luminosité solaire associée aux taches est d’environ 0,1 %, tandis que celle des ultraviolets varie de 1 à 10 %.

• Les variations séculaires de l’activité solaire ne se corrèlent pas avec les variations du climat global, car l’inertie du système amortit ces variations d’apport d’énergie à cette échelle de temps.

💡 Astuce mémo

La Terre-yoyo pour l’excentricité, le balancier pour l’obliquité et la toupie pour la précession

📖 6. Variations climatiques et activités humaines

★ À maîtriser

• La température varie selon les cycles de Milankovic, et les teneurs en gaz à effet de serre évoluent de manière corrélée à la température.

• L’évolution de la concentration de CO₂ dans l’atmosphère est présentée comme un forçage anthropique indéniable.

Compléments

• La question posée face au changement climatique est de déterminer comment le climat va changer et selon quelle temporalité, ainsi que la manière dont la Terre régule son climat.

📖 7. Hydrosphère et cryosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrosphère : Ensemble des enveloppes externes de la Terre où l’eau se trouve sous forme liquide ou solide.

📝 Points essentiels

• L’hydrosphère comprend :
  • les océans
  • les mers
  • les lacs
  • les rivières
  • les glaciers
  • les banquises
  • les nappes d’eau souterraine

📌 Les glaciers et les banquises constituent la cryosphère, tandis que l’eau liée aux minéraux se trouve dans la lithosphère et l’eau à l’état gazeux dans l’atmosphère.