Fiche de révision : Complexité du système climatique

📋 Plan du Cours

1. Climatologie et météorologie
2. Indicateurs des climats passés
3. Successions climatiques terrestres
4. Forçage radiatif et effet de serre
5. Rétroactions climatiques
6. Régulation par les enveloppes terrestres

📖 1. Climatologie et météorologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Climat : Ensemble de grandeurs atmosphériques enregistrées dans une région donnée pendant une période donnée.
• Climatologie : Étude du climat et de l’état moyen de l’atmosphère à moyen ou long terme, sur des années, des siècles ou des millénaires.
• Météorologie : Étudie les phénomènes atmosphériques et produit des prévisions à court terme, sur des jours ou des semaines, à partir des lois de la physique des gaz.

★ À maîtriser

• Les facteurs du climat sont:
  • la température
  • la pression
  • l’hygrométrie
  • la pluviométrie
  • la nébulosité
  • la vitesse et la direction des vents

Compléments

📌 La climatologie et la météorologie utilisent des modèles prédictifs fondés sur des probabilités, mais elles ne portent pas sur les mêmes échelles de temps.

💡 Astuce mémo

Climat = longues durées ; météorologie = prévisions courtes

📖 2. Indicateurs des climats passés

★ À maîtriser

• La température est un indicateur majeur du climat, mesurable in situ ou depuis l’espace par des satellites, et ces mesures permettent de calculer une température moyenne régionale ou terrestre.

• Les carottes glaciaires permettent de reconstituer les variations de température sur plus de 800 000 ans grâce au dosage des isotopes de l’oxygène dans les molécules d’eau fossile.

• Les bulles d’air emprisonnées dans la glace permettent de mesurer les variations anciennes de la composition chimique de l’atmosphère, notamment du taux de CO2, et de les corréler aux variations de température.

Compléments

• Les températures passées peuvent être reconstituées indirectement à partir de la date des vendanges ou de la vitesse de croissance des arbres, mesurée par la taille de leurs cernes.

• L’analyse des pollens fossiles dans les sédiments permet de reconstituer la végétation et d’en déduire la température passée en fonction des exigences climatiques des végétaux.

📌 L’étendue des glaces et des glaciers augmente lors d’un refroidissement, tandis qu’un réchauffement provoque leur fonte et une élévation du niveau marin.

💡 Astuce mémo

Mesurer, dater, extraire, analyser, reconstituer

📖 3. Successions climatiques terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Période glaciaire : Période marquée par une baisse de la température moyenne terrestre et une extension des glaciers.
• Période interglaciaire : Période de réchauffement séparant deux périodes glaciaires.

📝 Points essentiels

• L’histoire de la Terre est marquée par des variations climatiques sur des échelles de temps allant de quelques siècles à plusieurs dizaines de millions d’années.

• Depuis les derniers 2,6 millions d’années, au Pléistocène, la Terre connaît une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires.

💡 Astuce mémo

Glaciaire = froid et glaciers étendus ; interglaciaire = réchauffement

📖 4. Forçage radiatif et effet de serre

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet de serre : Piégeage des rayonnements infrarouges par les gaz à effet de serre, ce qui réchauffe l’atmosphère.
• Équilibre radiatif : Situation dans laquelle le rayonnement solaire incident absorbé par la Terre est égal au rayonnement réémis et dispersé dans l’espace.
• Forçage radiatif : Différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise.

★ À maîtriser

• Depuis un siècle et demi, la température moyenne globale a augmenté d’environ + 1 °C, principalement en lien avec l’augmentation de la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, notamment le CO2.

• L’augmentation des gaz anthropiques accroît l’absorption des infrarouges par l’atmosphère, augmente la puissance radiative reçue par le sol, transfère de l’énergie vers l’océan et élève la température moyenne de surface.

Compléments

• Les principaux gaz à effet de serre sont:
  • le CO2
  • le CH4
  • la H2O
  • le N2O

💡 Astuce mémo

GES en hausse → IR piégés → réchauffement

📖 5. Rétroactions climatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Albédo : Rapport entre l’énergie solaire réfléchie par une surface et l’énergie solaire incidente, et l’albédo moyen de la Terre vaut 0,3.
• Rétroaction positive : Conséquence qui agit en retour en amplifiant le phénomène initial.

★ À maîtriser

• Le réchauffement fait fondre les glaciers, leur recul diminue l’albédo, les surfaces nouvellement exposées absorbent davantage de rayonnement solaire et le réchauffement s’accentue.

Compléments

• Les albédos indiqués sont:

  • neige fraîche : 75 à 95 %
  • océan : 5 à 15 %
  • sable : 25 à 45 %
  • forêt tropicale : 10 %
  • forêt de conifères : 5 à 15 %
  • cultures : 15 à 25 %

• Une hausse de température diminue la solubilité du CO2 dans l’océan, favorise son accumulation atmosphérique et augmente à nouveau la température.

📌 Le dégel partiel du permafrost libère des gaz à effet de serre, tandis que la formation de nuages peut réfléchir le rayonnement solaire et constituer une rétroaction négative.

💡 Astuce mémo

Réchauffement → fonte → albédo plus faible → réchauffement amplifié

📖 6. Régulation par les enveloppes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Puits de CO2 : L’océan constitue un puits de CO2, mais sa capacité de réabsorption est moins rapide que les rejets anthropiques.

★ À maîtriser

• Sur les 7 milliards de tonnes de CO2 rejetées chaque année par les activités humaines, environ 3 milliards se retrouvent dans l’atmosphère, tandis que l’océan en absorbe une partie.

• L’océan absorbe une partie de l’énergie thermique atmosphérique, et cette accumulation rend le changement climatique irréversible à une échelle de temps de plusieurs siècles.

📌 Le réchauffement de l’océan dilate l’eau et élève le niveau marin, tandis que la fonte des glaciers continentaux y contribue aussi et que la fonte de la banquise n’a pas d’impact sur ce niveau.

• La végétation constitue un puits de CO2 grâce à la photosynthèse, mais la respiration après la mort des organismes rejette intégralement le CO2 prélevé, sauf si la matière organique est rapidement enfouie et soustraite à la dégradation.

Compléments

• Entre 1993 et 2009, les mesures du satellite Topex-Poseidon ont établi une hausse globale du niveau marin de 3,3 mm par an.

• Les paramètres astronomiques, notamment l’excentricité de l’orbite terrestre et l’inclinaison de l’axe de rotation, varient de façon cyclique et influencent le climat, tout comme l’activité du Soleil.

💡 Astuce mémo

Banquise fondue : pas d’élévation ; glaciers continentaux fondus : élévation

📊 Tableaux de synthèse

Climatologie et météorologie

Effets des changements de glace