Fiche de révision : Comprendre le changement climatique

📋 Plan du Cours

1. Constats du réchauffement climatique
2. Effet de serre naturel
3. Rayonnement solaire et albédo
4. Conséquences du réchauffement climatique
5. Évolution et origine des gaz à effet de serre
6. Méthane et protoxyde d’azote
7. Dioxyde de carbone et pergélisol
8. Glaciers et calottes glaciaires
9. Acidification des océans
10. Dilatation des océans et courants marins

📖 1. Constats du réchauffement climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Recul du glacier : Le recul du glacier correspond au fait que la masse glaciaire diminue et se retire par rapport à sa position passée.
• Fonte des glaces : La fonte des glaces désigne la transition des glaces vers l’eau liquide, réduisant banquise et glaciers.
• Montée du niveau de la mer : La montée du niveau de la mer correspond à l’augmentation du niveau océanique, notamment liée à l’apport d’eau par la fonte.
• Migrations des populations : Les migrations des populations sont des déplacements humains lorsque des conditions (glaces, mer, habitats) changent fortement.

📝 Points essentiels

• Le document 1 relie le recul d’un glacier depuis 1850 à une augmentation de la température, avec l’idée d’un impact humain sur la ressource et le glacier.
• Le document 2 associe la diminution de la surface d’îles à la fonte des glaces, qui augmente le niveau des eaux, tout en évoquant aussi des causes naturelles comme la tectonique des plaques et l’érosion à vitesses variables.
• Le document 3 décrit la fonte des glaces, la disparition de la banquise et des conséquences pour les espèces animales et les populations, dont l’élévation du niveau de la mer.
• Le document 4 montre un cas où l’épaisseur d’un glacier diminue, avec des phases de recul, des érosions et des températures plus élevées.

💡 Astuce mémo

Recul + Fonte + Mer qui monte → Migrations et pertes d’espèces (T, glace, niveau, peuple).

📖 2. Effet de serre naturel

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet de serre : Phénomène naturel qui retient une partie de la chaleur réémise par la Terre grâce à certains gaz de l’atmosphère.
• Gaz à effet de serre : Gaz atmosphériques qui captent une partie des rayonnements infrarouges émis par le sol et limitent leur départ vers l’espace.
• Albédo : Pourcentage du rayonnement solaire réfléchi par une surface quand elle reçoit le rayonnement incident.
• Rayonnement infrarouge : Rayonnement de longueurs d’onde plus grandes émis par la Terre après absorption de l’énergie solaire.

📝 Points essentiels

• La chaleur reçue au sol vient du rayonnement solaire, puis une partie est réfléchie et une partie est absorbée par l’atmosphère.
• Le rayonnement visible est peu absorbé, tandis que les UV sont en grande partie absorbés par l’ozone.
• L’albédo vaut environ 5 % pour une forêt et environ 85 % pour la neige.
• Le sol réfléchit une partie du rayonnement incident et absorbe le reste, ce qui réchauffe les continents et les océans.
• Quand la Terre réémet de l’énergie, elle le fait surtout en infrarouges, que les gaz à effet de serre retiennent partiellement.
• Grâce à l’effet de serre, la température moyenne globale est d’environ 15 °C, alors qu’elle serait d’environ -18 °C sans effet de serre naturel.

💡 Astuce mémo

Effet de serre = infrarouges piégés comme un pull : la chaleur n’est pas totalement renvoyée vers l’espace.

📖 3. Rayonnement solaire et albédo

🔑 Notions clés & Définitions

• Rayonnement solaire : Le rayonnement solaire est l’ensemble des ondes émises par le Soleil à différentes longueurs d’onde, qui atteignent d’abord le sommet de l’atmosphère puis la surface.
• Absorption des radiations : L’absorption est le fait d’emprisonner certaines radiations, ce qui augmente la chaleur dans l’atmosphère ou à la surface selon l’endroit où elles sont absorbées.

📝 Points essentiels

• Le rayonnement solaire traverse l’atmosphère : certains rayons sont réfléchis et d’autres sont absorbés par des gaz atmosphériques.
• La réflexion peut venir des nuages quand les rayons percutent les gouttelettes et sont renvoyés vers la haute atmosphère.
• Le sol renvoie une fraction du rayonnement incident, et cette fraction s’exprime par l’albédo.
• L’albédo vaut environ 5% pour la forêt et environ 85% pour la neige.
• Quand la Terre réémet l’énergie, elle le fait sous forme de rayons infrarouges, de longueur d’onde différente de celle du rayonnement solaire reçu.

💡 Astuce mémo

Visible passe bien, UV bloqués par l’ozone : VU→Visible peu absorbé, UV absorbés.

📖 4. Conséquences du réchauffement climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Élévation du niveau de la mer : L’élévation du niveau de la mer est la hausse du niveau des océans, notamment liée à l’apport d’eau provenant de la fonte.
• Désertification : La désertification est la dégradation d’un milieu vers des conditions plus sèches, pouvant réduire fortement les ressources disponibles.
• Feux de forêts : Les feux de forêts sont des incendies qui deviennent plus fréquents ou plus intenses lorsque le climat se réchauffe.

📝 Points essentiels

• L’hypothèse centrale est qu’une augmentation de l’effet de serre renforce le réchauffement et entraîne des conséquences sur les milieux naturels.
• La fonte de la glace de mer en Arctique (glace sur un océan, hors Groenland) n’a pas d’impact direct, alors que la glace sur un continent en Antarctique et les glaciers augmentent le niveau de la mer.
• Le réchauffement peut changer la répartition des végétaux et perturber l’agriculture, ce qui affecte aussi les phénomènes naturels.
• Les conséquences possibles listées incluent migrations, désertification, baisse de l’eau potable disponible et augmentation des feux de forêts.
• Quand un sol gelé se réchauffe, l’analogie de la soupe montre que des gaz initialement “enfermés” peuvent se libérer après retour à l’état liquide.

💡 Astuce mémo

Arctique = “sur l’eau” (peu d’effet direct) ; Antarctique + glaciers = “sur la terre” (niveau de la mer ↑).

📖 5. Évolution et origine des gaz à effet de serre

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir de réchauffement global : Le pouvoir de réchauffement global mesure l’impact d’un gaz sur le réchauffement, exprimé en équivalent CO2 sur une durée donnée.
• Équivalent CO2 : L’équivalent CO2 exprime l’effet de serre d’un gaz en le rapportant à celui du CO2, fixé à 1 pour le CO2.
• Méthane : Le méthane (CH4) est un gaz émis notamment par les ruminants, dont l’effet de serre est bien supérieur à celui du CO2.
• Protoxyde d’azote : Le protoxyde d’azote (N2O) est un gaz lié au cycle de l’azote et produit par des processus microbiens en milieu agricole.
• Dioxyde de carbone : Le dioxyde de carbone (CO2) est le principal gaz à effet de serre et provient directement ou indirectement de l’activité humaine.

📝 Points essentiels

• Les PRG comparent les gaz à l’aide d’un équivalent CO2, où l’effet attribué au CO2 vaut 1 et celui des autres gaz est rapporté au CO2.
• Avec un pas de temps de 100 ans par défaut, l’effet de 1 kg de méthane vaut 23 fois celui de 1 kg de CO2 à 100 ans, mais 46 fois à 50 ans.
• En Wallonie en 2017, le secteur agricole représente 14 % des émissions de GES, dont 7 % viennent de l’élevage (bovins + volailles + porcs), avec une part bovine un peu inférieure à 6 %.
• Le protoxyde d’azote (N2O) est le 3e plus important GES après le CO2 et le CH4, contribuant à 6,2 % au forçage radiatif direct des GES, et environ 1/3 de ses émissions est d’origine humaine.
• Les émissions de N2O en milieu agricole sont liées à la nitrification et à la dénitrification, stimulées par l’épandage d’engrais azotés et par l’excès d’azote minéral dans des sols mal drainés et peu oxygénés.
• Depuis le début des années 2000, surtout à partir de 2009, les pratiques agricoles ont fortement augmenté les émissions de N2O, avec une accélération jugée supérieure aux estimations du GIEC.

💡 Astuce mémo

CH4 : 23× à 100 ans, 46× à 50 ans (plus on raccourcit, plus ça pèse).

📖 6. Méthane et protoxyde d’azote

🔑 Notions clés & Définitions

• Émissions indirectes : Émissions indirectes : émissions dues à l’énergie consommée (comme l’électricité et le chauffage), même si la combustion a lieu ailleurs.
• Gaz à effet de serre (GES) : Gaz à effet de serre : gaz qui renforcent l’effet de serre quand leur concentration augmente dans l’atmosphère.

📝 Points essentiels

• La production d’électricité et le chauffage provoquent des émissions indirectes de gaz à effet de serre.
• Les gaz à effet de serre augmentent à cause de l’activité humaine, ce qui renforce l’effet de serre.
• L’augmentation des gaz à effet de serre implique un risque d’augmentation des températures de l’atmosphère et de la Terre.

📖 7. Dioxyde de carbone et pergélisol

📖 8. Glaciers et calottes glaciaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Séracs : Les séracs sont des blocs de glace instables qui se forment quand la pente du relief impose une contrainte mécanique trop forte au glacier.
• Front du glacier : Le front du glacier est la limite basse où la glace marque le passage entre le glacier et l’eau située juste en avant.
• Rimaye : Une rimaye est une grande crevasse au pied des parois, formée quand la glace se décroche de la montagne dans le cirque glaciaire.
• Névé : Le névé, situé en zone d’accumulation, est la neige qui se densifie sous l’alternance de gels et dégels et peut persister l’été.

📝 Points essentiels

• Un glacier se renouvelle en combinant accumulation (neige, apports par le vent, avalanches) et ablation (fonte, sublimation, vêlage d’icebergs).
• La glace s’écoule du haut vers le bas : la zone d’accumulation produit la glace tandis que vers l’aval l’ablation devient dominante.
• Le front du glacier correspond à l’endroit où le flux de glace s’annule.
• Le réchauffement climatique accélère le recul glaciaire et met en danger l’existence de certains glaciers.
• La fonte des calottes/inlandsis augmente le niveau des mers car elle ajoute de l’eau provenant du continent, alors que la fonte de la glace flottante ne le fait pas (principe d’Archimède).
• La banquise résulte du gel de l’eau de mer : sa fonte ne fait donc pas monter le niveau des mers.

💡 Astuce mémo

Front = “fin du flux” : là où l’écoulement de glace s’arrête et où débute l’eau en avant du glacier.

📖 9. Acidification des océans

🔑 Notions clés & Définitions

• Acidification des océans : Processus par lequel l’océan absorbe le CO2 atmosphérique et devient plus acide, surtout en surface.
• pH : Mesure de l’acidité d’une solution, qui diminue quand la concentration en ions H+ augmente.
• Ions bicarbonates : Espèces formées quand le CO2 dissous réagit dans l’eau de mer, avec des ions H+ responsables de l’acidité.
• Carbonate de calcium : Composant calcaire des coquilles et squelettes, qui se dissout plus facilement dans un milieu acide.

📝 Points essentiels

• L’océan absorbe une partie du CO2 atmosphérique, et dans l’eau il forme des ions bicarbonates et des ions H+ qui font baisser le pH.
• Quand la concentration en ions H+ augmente, le pH diminue et l’eau devient plus acide.
• L’acidification entraîne la dissolution progressive des coquilles et squelettes calcaires, et réduit aussi les ions carbonates nécessaires aux organismes calcifiants.
• Depuis 300 millions d’années, l’acidité des océans a augmenté significativement à sept reprises, mais le rythme actuel est plus élevé que celui de ces grandes crises.
• Un exemple de test consiste à mettre du carbonate (coquillage, coquille d’œuf ou craie) dans du vinaigre : on observe des bulles liées à la formation de CO2 avant la disparition du solide.
• L’acidification menace particulièrement le zooplancton à coquilles calcaires, car une modification d’acidité peut provoquer des réactions de dissolution.

💡 Astuce mémo

CO2 dans l’eau = bicarbonates + H+ = pH qui baisse, donc les coquilles calcaires se dissolvent comme au vinaigre.

📖 10. Dilatation des océans et courants marins

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilatation thermique : Phénomène physique où un liquide change de volume avec la température, en se dilatant quand il chauffe et en se contractant quand il refroidit.
• Gulf Stream : Courant marin chaud de l’Atlantique qui naît dans le golfe du Mexique et influence le climat de l’Europe occidentale par le transport de chaleur.
• Circulation par différence de densité : Mécanisme océanique où des eaux plus denses s’enfoncent et reviennent en profondeur vers le sud, entraînant une circulation liée aux contrastes de température et salinité.

📝 Points essentiels

• Dans l’expérience bouteille+paille, l’eau remonte dans la paille quand la bouteille est plongée dans l’eau chaude, et redescend quand elle est plongée dans l’eau froide.
• Le réchauffement des océans fait dilater l’eau, ce qui contribue à l’élévation du niveau moyen des océans.
• Le Gulf Stream atteint une largeur d’environ 80 km à une profondeur d’environ 640 m, avec une vitesse variant entre 100 et 150 km/jour.
• Le débit du Gulf Stream est estimé à environ 85 millions de mètres cubes d’eau par seconde, avec une température d’environ 30 à 35 °C à cet endroit.
• La circulation est pilotée par la densité : après avoir libéré de la chaleur, les eaux deviennent plus denses, s’enfoncent puis reviennent vers le sud en profondeur.
• Avec plus d’eau douce en surface (précipitations et fonte, notamment au voisinage de l’Atlantique polaire et subpolaire), la densité diminue et la descente ralentit, pouvant conduire à une baisse des températures en Europe pouvant atteindre 4 °C.

💡 Astuce mémo

Chaud → ça gonfle et monte; froid → ça se contracte et redescend, et le Gulf Stream dépend des différences de densité.

📅 Repères chronologiques

1. 1850Augmentation très importante du CO2 depuis 1850 (cycle du CO2 + hausse observée)
2. 2017En Wallonie, l’agriculture représente 14% des émissions de GES en 2017 (dont 7% pour l’élevage)
3. 2000Depuis le début des années 2000, et surtout à partir de 2009, augmentation des émissions de N2O
4. 2009À partir de 2009, accélération jugée supérieure aux estimations du GIEC pour les émissions de N2O
5. 300 millions d’annéesAcidité des océans ayant augmenté significativement à sept reprises depuis 300 millions d’années
6. aujourd’huiRythme actuel d’acidification des océans plus élevé que lors des grandes crises passées

📊 Tableaux de synthèse

Effets de la fonte sur le niveau de la mer

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre la banquise (fonte ne fait pas monter le niveau) et les glaciers/inlandsis (fonte fait monter le niveau).
2. Croire que le rayonnement UV est absorbé en totalité par les gaz à effet de serre au lieu d’être en grande partie absorbé par l’ozone.
3. Dire que l’albédo mesure l’énergie absorbée alors qu’il correspond à la part réfléchie (5% forêt, 85% neige).
4. Oublier que l’effet de serre retient surtout les infrarouges réémis par le sol, pas le rayonnement solaire visible directement.
5. Mélanger PRG et “gaz équivalents” : les PRG comparent l’effet en équivalent CO2 sur une durée donnée (100 ans par défaut).
6. Penser que la circulation océanique s’arrête quand les glaçons fondent seulement parce que l’eau se réchauffe, alors que c’est la différence de densité (salinité/eau douce) qui compte.
7. Inverser la dilatation thermique : l’eau remonte dans la paille quand elle est chauffée et redescend quand elle est refroidie.

✅ Checklist Examen

1. Relier les observations (recul du glacier, surface d’îles qui diminue, fonte des glaces, diminution d’épaisseur) à la hausse des températures et aux impacts (ressource/glacier, niveau de la mer, espèces/migrations).
2. Expliquer pourquoi la glace sur l’océan (Arctique, banquise) n’a pas d’impact direct sur le niveau de la mer, contrairement à la glace sur continent (Antarctique/inlandsis) et aux glaciers.
3. Définir effet de serre, gaz à effet de serre, rayonnement infrarouge et albédo, puis donner les ordres de grandeur (forêt ~5%, neige ~85%).
4. Décrire le trajet de l’énergie : solaire arrive, une partie est réfléchie/absorbée par l’atmosphère (visible peu absorbé, UV surtout par l’ozone), puis le sol réémet en infrarouges piégés partiellement.
5. Interpréter l’expérience “serre” (bol transparent + thermomètre) : rôle de l’enfermement/émission-rétention et lien avec l’atmosphère.
6. Énumérer les conséquences possibles du réchauffement climatique vues au cours : migrations, désertification, baisse d’eau potable, feux de forêts, perturbations de l’agriculture, et la logique “Arctique vs Antarctique”.
7. Utiliser la notion de PRG/équivalent CO2 pour comparer CH4 et CO2 à une échéance donnée (23× à 100 ans, 46× à 50 ans) et rappeler le rôle du temps de séjour.
8. Expliquer l’origine des émissions supplémentaires : CH4 (élevage/rumen), N2O (nitrification/dénitrification, engrais et sols mal drainés), CO2 (activités humaines ; électricité/chauffage = émissions indirectes).
9. Définir et distinguer les termes du glacier : séracs, rimaye, névé, front du glacier, puis décrire renouvellement (accumulation vs ablation) et sens de l’écoulement haut→bas.
10. Expliquer les liens “fonte des calottes/glaciers” vs “banquise” avec le niveau de la mer et rappeler le principe d’Archimède.
11. Décrire l’acidification des océans : CO2 + eau → bicarbonates + H+, pH baisse, dissolution des carbonates (coquilles/squelettes calcaires) et risque pour le zooplancton.
12. Relier dilatation thermique et montée du niveau (océans se dilatent avec la température) puis décrire la circulation océanique (Gulf Stream, différences de densité, apport d’eau douce ralenti jusqu’à possible basculement).