Fiche de révision : Atmosphère terrestre et cycle du carbone

📋 Plan du Cours

1. Apparition du dioxygène atmosphérique
2. Ozone et développement de la vie aérienne
3. Réservoirs et équilibre du carbone
4. Combustibles fossiles et perturbation humaine
5. Évolution de l’atmosphère et du climat

📖 1. Apparition du dioxygène atmosphérique

★ À maîtriser

• Les premiers paléosols rouges continentaux datent de 2,4 milliards d’années et résultent de l’oxydation du fer continental en présence d’O₂ atmosphérique.

• Le dioxygène atmosphérique apparaît à partir de 2,4 milliards d’années, puis s’accumule à une concentration initialement bien inférieure aux 21 % actuels.

📌 La photosynthèse produit du dioxygène et augmente son taux atmosphérique, tandis que la respiration le consomme et diminue ce taux.

Compléments

• Les combustions, notamment les incendies de forêts, consomment du dioxygène atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Oxydation du fer → paléosols rouges, donc présence d’O₂.

📖 2. Ozone et développement de la vie aérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche d’ozone : Partie de l’atmosphère riche en ozone, où sa production atteint un maximum vers 30 km d’altitude.
• Rayons UV : Rayonnements solaires de longueur d’onde inférieure à 400 nm.

📝 Points essentiels

• Sous l’effet des rayonnements UV, le dioxygène atmosphérique se transforme en ozone selon la réaction $3\,\mathrm{O_2} \rightarrow 2\,\mathrm{O_3}$, avec une production maximale vers 30 km d’altitude.

• Les UV favorisent les mutations de l’ADN et augmentent la mortalité des êtres vivants.

• En absorbant une partie des UV, la couche d’ozone protège les êtres vivants contre les mutations et a permis le développement de la vie aérienne, sur le sol et dans l’air, il y a 360 millions d’années.

💡 Astuce mémo

O₂ + UV → ozone → protection contre les UV.

📖 3. Réservoirs et équilibre du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Réservoir de carbone : Stock de carbone, présent notamment dans l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches.
• Cycle du carbone : Ensemble des échanges de carbone entre les réservoirs terrestres, par exemple le passage du carbone de l’atmosphère vers la biosphère lors de la photosynthèse.
• Flux de carbone : Un flux de carbone quantifie les échanges de carbone entre réservoirs et s’exprime en gigatonnes de carbone par an (GtC/an).

★ À maîtriser

• Dans le cycle naturel du carbone, les flux de photosynthèse et de fermentation ou respiration sont de 100 GtC/an, tandis que les flux de dégazage et de dissolution sont de 90 GtC/an.

Compléments

• L’équilibre des flux du cycle naturel du carbone maintient constantes les quantités de carbone dans les réservoirs.

📖 4. Combustibles fossiles et perturbation humaine

🔑 Notions clés & Définitions

• Combustibles fossiles : Gaz, charbon et pétrole formés à partir du carbone des êtres vivants sur plusieurs dizaines ou centaines de millions d’années.
• Ressource non renouvelable : Ressource dont les stocks ne se reconstituent pas assez vite, comme les combustibles fossiles.

★ À maîtriser

• Les activités anthropiques qui ajoutent du carbone à l’atmosphère comprennent :

  • la production d’électricité
  • l’agriculture
  • les transports

• Le flux anthropique supplémentaire déséquilibre le cycle naturel du carbone et enrichit l’atmosphère en CO₂.

Compléments

• Les activités humaines, ou activités anthropiques, brûlent des combustibles fossiles pour produire de l’énergie et épuisent leurs stocks.

💡 Astuce mémo

Combustion anthropique → flux supplémentaire de carbone vers l’atmosphère.

📖 5. Évolution de l’atmosphère et du climat

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrosphère : Enveloppe de l’eau liquide sur Terre.
• Accrétion : Agglomération de gaz et de poussières ayant contribué à la formation du système solaire il y a 4,6 Ga, soit 4,6 × 10⁹ ans.
• Climat : Fenêtre de temps minimale de 30 ans.

★ À maîtriser

• L’atmosphère primitive, formée après la Terre il y a environ 4,6 milliards d’années, contenait de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote.

• L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz, notamment CO₂, N₂O, CH₄ et H₂O.

• Après la formation de la Terre, le refroidissement de sa surface a liquéfié la vapeur d’eau atmosphérique et formé les océans, constituant l’hydrosphère vers 4,4 milliards d’années.

• L’Accord de Paris fixe comme objectif de limiter le réchauffement à +1,5 °C par rapport à la période préindustrielle.

Compléments

• La formation de l’hydrosphère a permis l’apparition de la vie.

• Selon les valeurs rapportées pour le graphique, à moins de 1,5 Ga le CO₂ avait disparu, le N₂ représentait 99,9 % de l’atmosphère et le dioxygène y apparaissait à environ 0,1 %.

• Le cours situe la révolution industrielle entre 1830 et 1850.

• Les projections présentées annoncent des canicules plus précoces dans la saison, un été 2050 plus chaud couvrant juin à septembre et des vagues de chaleur plus fréquentes.

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive riche en H₂O et CO₂, atmosphère actuelle dominée par N₂ et O₂.