QCM : Météo et bilan énergétique terrestre (19 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle couche atmosphérique abrite les processus climatiques et les mouvements convectifs qui transfèrent l’énergie à la surface terrestre ?

La troposphère
La mésosphère
La thermosphère
La stratosphère

La troposphère

Explication

La troposphère est le siège des processus climatiques et des mouvements convectifs qui transfèrent l’énergie à la surface. La stratosphère, la mésosphère et la thermosphère désignent d’autres couches atmosphériques.

2. Une station se trouve à 3 km d’altitude, au-delà du premier kilomètre de la troposphère. Quelle influence du sol caractérise cette zone ?

Une influence croissante avec l’altitude
Une influence équivalente à celle du premier kilomètre
Une influence forte sur l’air
Une influence minime à nulle

Une influence minime à nulle

Explication

Au-delà du premier kilomètre, dans la troposphère libre, l’influence du sol devient minime à nulle. L’influence forte concerne le premier kilomètre, et non toute la troposphère ni les altitudes croissantes.

3. Un service analyse les phénomènes atmosphériques pour prévoir les variations du temps dans les prochains jours. De quelle discipline relève-t-il ?

De la géologie
De la météorologie
De la climatologie
De l’océanographie

De la météorologie

Explication

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques et leurs variations afin de prévoir le temps à court terme. La climatologie traite des conditions météorologiques sur de longues périodes, tandis que l’océanographie et la géologie portent sur d’autres objets.

4. Une équipe compare la succession des conditions météorologiques d’une région sur plusieurs décennies. Quelle discipline correspond à cette étude ?

La climatologie
L’océanographie
La géologie
La météorologie

La climatologie

Explication

La climatologie étudie le climat, c’est-à-dire la succession des conditions météorologiques sur de longues périodes. La météorologie vise plutôt la prévision à court terme, tandis que la géologie et l’océanographie étudient d’autres domaines.

5. Depuis quelle année les observations satellitaires complètent-elles les mesures météorologiques au sol ?

Depuis 1887
Depuis 1960
Depuis 1987
Depuis 1970

Depuis 1960

Explication

Les observations satellitaires complètent les mesures au sol depuis 1960. 1887 correspond à la première station instrumentale, tandis que 1987 et 1970 sont des dates erronées.

6. Un bulletin doit signaler des cendres volcaniques et des tempêtes de poussières au-dessus d’une région. Quel type d’observations satellitaires fournit des informations sur ces phénomènes ?

Les observations des précipitations et de l’humidité au sol
Les observations des masses nuageuses et des zones de gel
Les observations de la température des surfaces et des vents
Les observations des cendres volcaniques et des poussières

Les observations des cendres volcaniques et des poussières

Explication

Les observations satellitaires portent notamment sur les cendres volcaniques et les tempêtes de sable ou de poussières. La température et les vents sont aussi suivis, mais ne désignent pas les phénomènes demandés; les masses nuageuses et le gel sont d’autres cibles, tandis que les précipitations et l’humidité au sol ne constituent pas la réponse ciblée.

7. Deux régions situées à des latitudes différentes reçoivent des quantités inégales d’énergie solaire par unité de surface. Quel facteur permet d’expliquer cette différence ?

Leur distance différente au Soleil
La variation de la constante solaire
Leur altitude différente
Leur latitude différente

Leur latitude différente

Explication

La quantité d’énergie solaire reçue par unité de surface varie avec la latitude, car les zones du globe ne reçoivent pas toutes la même énergie. L’altitude et une variation de distance ne sont pas le facteur indiqué; la variation de la constante solaire est faible et ne rend pas compte de cette différence entre latitudes.

8. Quelle valeur correspond à la constante solaire à l’orbite terrestre, en tenant compte de la variation indiquée ?

1 368 W/m², avec une variation de ±0,4 %
1 368 W/m², avec une variation de ±4 %
6,28 × 10⁷ W/m², avec une variation de ±0,4 %
342 W/m², avec une variation de ±0,4 %

1 368 W/m², avec une variation de ±0,4 %

Explication

La constante solaire à l’orbite terrestre vaut 1 368 W/m² et sa variation indiquée est de ±0,4 %. 342 W/m² correspond à sa moyenne divisée par quatre; ±4 % grossit la variation, et 6,28 × 10⁷ W/m² désigne un flux à la surface du Soleil.

9. Pour estimer l’énergie solaire incidente moyenne au sommet de l’atmosphère à partir de la constante solaire de 1 368 W/m², quel résultat obtient-on en appliquant la règle appropriée ?

684 W/m²
1 368 W/m²
171 W/m²
342 W/m²

342 W/m²

Explication

L’énergie incidente moyenne est la constante solaire divisée par quatre : 1 368 ÷ 4 = 342 W/m². Garder 1 368 omet cette répartition; 684 correspond à une division par deux et 171 à une division par huit.

10. Une surface reçoit un rayonnement électromagnétique et en renvoie une partie par réflexion ou diffusion. Que désigne son albédo ?

Le rapport entre l’énergie renvoyée et l’énergie incidente
L’énergie incidente reçue par la surface
Le rapport entre l’énergie absorbée et l’énergie incidente
L’énergie absorbée par la surface

Le rapport entre l’énergie renvoyée et l’énergie incidente

Explication

L’albédo compare l’énergie électromagnétique renvoyée par réflexion ou diffusion à l’énergie incidente. L’énergie incidente seule omet le rapport, l’énergie absorbée est une autre grandeur, et le rapport absorbé/reçu inverse la notion visée.

11. Deux régions reçoivent le rayonnement solaire avec des angles d’incidence différents. Dans laquelle l’énergie absorbée est-elle la plus importante ?

Dans celle où l’angle d’incidence est le plus faible
Dans celle où l’angle d’incidence est le plus élevé
Dans les deux régions, car l’angle ne change pas l’énergie absorbée
Dans celle où l’angle d’incidence est le plus faible, mais avec davantage d’énergie réfléchie

Dans celle où l’angle d’incidence est le plus faible

Explication

Un angle d’incidence plus faible s’accompagne d’une absorption plus importante et d’une réflexion plus faible. L’angle élevé inverse cette relation, l’augmentation de la réflexion contredit la tendance indiquée, et l’angle a bien un effet sur l’énergie absorbée.

12. Un rayonnement de même intensité atteint une étendue neigeuse et un océan. Quelle comparaison de l’énergie retenue est correcte ?

La neige en retient 30 % et l’océan 90 %
La neige en retient 90 % et l’océan en réfléchit 10 %
La neige en retient 10 % et l’océan 90 %
La neige en retient 90 % et l’océan 10 %

La neige en retient 10 % et l’océan 90 %

Explication

Les surfaces neigeuses retiennent 10 % de l’énergie reçue, tandis que les océans en retiennent 90 %. L’inversion échange les deux taux, 30 % correspond à l’albédo moyen global, et le taux de rétention océanique ne désigne pas la part réfléchie.

13. Un rayonnement visible traverse l’atmosphère vers la surface d’un continent. Quel comportement de l’atmosphère explique ce trajet ?

Elle stocke le rayonnement visible avant qu’il atteigne le sol
Elle est opaque au rayonnement visible
Elle est transparente au rayonnement visible
Elle réfléchit le rayonnement visible vers l’espace

Elle est transparente au rayonnement visible

Explication

L’atmosphère est transparente au rayonnement visible, qui peut donc atteindre les océans et les continents. L’opacité concerne l’infrarouge de grande longueur d’onde, tandis que le stockage atmosphérique est associé à ce rayonnement infrarouge, et non au visible.

14. Après que la surface terrestre a émis un rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde, quel rôle l’atmosphère joue-t-elle dans le stockage de l’énergie ?

Elle le réfléchit entièrement sans en stocker une partie
Elle le laisse passer, car elle est transparente à ce rayonnement
Elle le traite comme le visible et le transmet à la surface
Elle en retient une partie, car elle est opaque à ce rayonnement

Elle en retient une partie, car elle est opaque à ce rayonnement

Explication

L’atmosphère est opaque à l’infrarouge de grande longueur d’onde et stocke ainsi une partie de l’énergie reçue. La transparence et la transmission à la surface caractérisent le visible, tandis que l’option de réflexion totale ne décrit pas le stockage partiel indiqué.

15. Quelle comparaison décrit correctement les domaines de longueurs d’onde de l’énergie reçue et émise par la Terre ?

La Terre reçoit des longues longueurs d’onde et émet des courtes longueurs d’onde, notamment infrarouges.
La Terre reçoit des courtes longueurs d’onde et émet des longues longueurs d’onde, notamment infrarouges.
La Terre reçoit des courtes longueurs d’onde et émet des longues longueurs d’onde, principalement visibles.
La Terre reçoit des longues longueurs d’onde et émet des courtes longueurs d’onde, principalement visibles.

La Terre reçoit des courtes longueurs d’onde et émet des longues longueurs d’onde, notamment infrarouges.

Explication

La Terre reçoit de l’énergie dans le domaine des courtes longueurs d’onde et restitue de l’énergie dans celui des longues longueurs d’onde, notamment sous forme infrarouge. Inverser les domaines confond réception et émission, tandis que les réponses attribuant l’infrarouge à la réception ou le visible à l’émission déplacent la caractéristique spectrale.

16. Dans le bilan énergétique terrestre, que désigne l’effet de serre ?

L’absorption par les continents et les océans de toute l’énergie reçue du Soleil.
La perte vers l’espace d’une partie de l’énergie émise par les continents et les océans.
La rétention par l’atmosphère de toute l’énergie infrarouge émise par la Terre.
Le renvoi vers la surface des continents et des océans d’une partie de l’énergie émise par la Terre.

Le renvoi vers la surface des continents et des océans d’une partie de l’énergie émise par la Terre.

Explication

L’effet de serre désigne le retour vers la surface d’une partie de l’énergie émise par la Terre. La rétention atmosphérique est un devenir distinct, la perte vers l’espace correspond à une autre voie, et l’absorption de l’énergie solaire ne définit pas ce phénomène.

17. Pour le système Terre-atmosphère, les gains sont de 342−77342 - 77 W/m² et les pertes de 30+23530 + 235 W/m² : quel bilan énergétique obtient-on ?

Un excédent de 265 W/m², égal au total des gains.
Un déficit de 265 W/m², égal au total des pertes.
Un déficit de 102 W/m², comme celui de l’atmosphère.
Un bilan nul, car les gains et les pertes valent chacun 265 W/m².

Un bilan nul, car les gains et les pertes valent chacun 265 W/m².

Explication

Les gains valent 342−77=265342 - 77 = 265 W/m² et les pertes 30+235=26530 + 235 = 265 W/m² ; leur différence est donc nulle. Prendre les gains ou les pertes comme bilan omet l’autre terme, tandis que le déficit de 102 W/m² concerne l’atmosphère, pas le système global.

18. Un bilan global nul est mesuré pour le système Terre-atmosphère, tandis que les bilans de l’atmosphère et de la surface terrestre sont respectivement négatif et positif. Quelle interprétation convient ?

La surface terrestre est à l’équilibre grâce à son bilan positif, mais l’atmosphère est déséquilibrée.
Le système global est à l’équilibre, mais ses deux sous-systèmes sont en déséquilibre.
Les deux sous-systèmes sont à l’équilibre, mais le système global est en déséquilibre.
Le système global et ses deux sous-systèmes sont tous à l’équilibre.

Le système global est à l’équilibre, mais ses deux sous-systèmes sont en déséquilibre.

Explication

Un bilan nul caractérise l’équilibre du système Terre-atmosphère, alors que l’atmosphère et la surface terrestre ont chacune un bilan non nul. L’équilibre global ne signifie donc pas que chaque sous-système est équilibré, et un bilan positif indique un excédent plutôt qu’un équilibre.

19. Deux régions de la surface terrestre présentent des températures très différentes parce que l’énergie y est répartie de façon inégale. Quel phénomène contribue à compenser ces contrastes ?

Des transferts d’énergie entre les régions présentant des excès et des déficits.
Une émission infrarouge identique par toutes les régions de la surface.
Une rétention atmosphérique uniforme de l’énergie au-dessus de chaque région.
Une répartition spontanément homogène de l’énergie à la surface terrestre.

Des transferts d’énergie entre les régions présentant des excès et des déficits.

Explication

La distribution inégale de l’énergie crée des contrastes de température et des excès ou déficits locaux, que des transferts d’énergie contribuent à compenser. Une répartition déjà homogène supprimerait la cause des contrastes, tandis que l’émission infrarouge ou la rétention atmosphérique ne décrit pas ce transfert compensateur.

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Quels processus caractérisent la troposphère ?

Les processus climatiques et les mouvements convectifs qui transfèrent l’énergie à la surface terrestre.

Quelle part de la masse totale de l’air la troposphère contient-elle ?

80 à 90 %.

Que contient la troposphère en matière de vapeur d’eau ?

La quasi-totalité de la vapeur d’eau.

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