Fiche de révision : Complexité du système climatique

📋 Plan du Cours

1. Météorologie et climatologie
2. Variabilité naturelle du climat
3. Réchauffement climatique anthropique
4. Forçage radiatif et réchauffement
5. Boucles de rétroaction climatique
6. Océans et montée des eaux

📖 1. Météorologie et climatologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Météorologie : Science qui étudie les phénomènes atmosphériques locaux afin de prévoir le temps à court terme.
• Climat : Ensemble de moyennes de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée, conventionnellement de 30 ans.

📝 Points essentiels

• Les principales grandeurs atmosphériques sont :

  • la température
  • la pression
  • l’humidité relative
  • les précipitations
  • la nébulosité
  • la vitesse et la direction des vents

• La température moyenne de la Terre, estimée à 15 °C à partir de mesures in situ et satellitaires, est un indicateur du climat global.

• D’autres indicateurs du climat sont : le volume des océans, l’étendue et le volume des glaces polaires et des glaciers, les dates des vendanges, les pollens conservés dans la tourbe, les cernes des arbres, les proportions des gaz atmosphériques dans les glaces

💡 Astuce mémo

Météo locale et immédiate ; climat régional et mesuré sur la durée

📖 2. Variabilité naturelle du climat

★ À maîtriser

📌 Depuis 800 000 ans, des périodes glaciaires froides ont alterné avec des périodes interglaciaires chaudes selon un cycle d’environ 100 000 ans.

Compléments

• Les dates des vendanges en France et le recul des glaciers indiquent un réchauffement au cours des 50 dernières années.

• L’étude du niveau de la mer indique une période froide entre 30 000 et 15 000 ans avant le présent, suivie d’une période de réchauffement.

• En Europe, l’abondance des pollens de graminées et la diminution des pollens d’arbres entre −120 000 et −10 000 ans témoignent d’un climat froid.

• Le suivi du recul des glaciers indique une période glaciaire autour de −140 000 ans.

📖 3. Réchauffement climatique anthropique

★ À maîtriser

• Au cours des 800 000 dernières années, les variations naturelles de température n’ont jamais été aussi rapides que le réchauffement récent, estimé à environ 1 °C depuis le début du siècle dernier.

• La concentration atmosphérique de CO₂ a dépassé 400 ppm en 2014, pour la première fois depuis 800 000 ans.

• Les courbes de température et de consommation d’énergies fossiles sont corrélées, et le CO₂ émis par leur combustion est un gaz à effet de serre, ce qui établit un lien de causalité avec le réchauffement.

Compléments

• Le réchauffement climatique observé au cours du dernier siècle est d’origine anthropique, c’est-à-dire causé par l’activité humaine.

💡 Astuce mémo

Combustion des énergies fossiles → hausse du CO₂ → réchauffement

📖 4. Forçage radiatif et réchauffement

🔑 Notions clés & Définitions

• Forçage radiatif : Augmentation de la différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise, notamment due aux émissions supplémentaires de gaz à effet de serre.

★ À maîtriser

• 🔄 L’augmentation des gaz à effet de serre entraîne la séquence suivante : l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement infrarouge thermique émis par la surface terrestre, l’atmosphère émet davantage de puissance radiative vers la surface terrestre, un nouvel équilibre global est atteint

Compléments

• Les principaux gaz à effet de serre cités sont :

  • le CO₂
  • le CH₄
  • le N₂O
  • la vapeur d’eau

• Depuis l’ère préindustrielle, située conventionnellement avant le développement des machines thermiques et autour des années 1850, le réchauffement climatique global est d’environ +1,5 °C.

• L’énergie supplémentaire due au forçage radiatif est principalement stockée par les océans, mais aussi par l’air et les sols, et contribue à l’élévation de la température moyenne terrestre et du niveau des océans.

💡 Astuce mémo

Plus de GES → davantage d’infrarouge absorbé → réchauffement

📖 5. Boucles de rétroaction climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Boucle de rétroaction : Dispositif qui relie un effet à sa propre cause, avec ou sans délai.
• Albédo : Rapport entre l’énergie réfléchie par une surface terrestre et l’énergie reçue; il est sans unité et compris entre 0 et 1.

📝 Points essentiels

📌 Une rétroaction positive amplifie le phénomène initial, tandis qu’une rétroaction négative l’atténue.

• Les rétroactions positives du réchauffement comprennent : l’augmentation de la vapeur d’eau atmosphérique, la diminution des surfaces glacées et de l’albédo terrestre, le dégel partiel du permafrost libérant des gaz à effet de serre

📖 6. Océans et montée des eaux

★ À maîtriser

• Les océans absorbent 90 % de l’excès de chaleur lié au réchauffement climatique.

• La montée des eaux résulte de la fonte des glaces continentales et de la dilatation thermique des océans.

Compléments

• L’accumulation d’énergie dans les océans rend le changement climatique irréversible à des échelles de temps de plusieurs siècles.

• Les organismes chlorophylliens, comme le phytoplancton, absorbent une partie du CO₂ émis par les activités humaines à court terme et constituent un puits de CO₂ à effet de rétroaction négative.

• L’élévation actuelle du niveau marin varie selon les régions et est de l’ordre de 3 à 4 mm par an.

• Si toutes les glaces continentales fondaient, le niveau marin s’élèverait de 65 à 70 m.

💡 Astuce mémo

Chaleur absorbée → dilatation de l’eau → élévation du niveau marin