Chapitre 1: Le système terre
Âge de la terre: 4,6 milliard d’année.
1.1 La terre en tant que système:
4 entitées:
- L’atmosphère: fine enveloppe de gaz qui entoure la terre.
- L’hydrosphère: Différent réservoir d’eau ( Y compris la glace)
- La biosphère: Les organismes vivants
- La terre solide: Inclus toutes les roches
3 parties :
1. Noyau
2. Manteau : épaisse couche de roche.
3. Croûte : fine péllicule externe.
Forçages: influences internes ou externes sur les différentes entités du système terre.
1.2 Courbe de Keeling:
Concentration CO2 : 315 ppmv (1958) à 387.8 ppmv (2008)
De octobre à mai, la concentration va augmenter et de mai à octobre, elle va diminuer.
Pourquoi ? Photosynthèse et respiration des forêts. CO2 + H2O ⇔ CH2O + O2
CO2 faible en automne car photosynthèse estivale.
CO2 élevé au printemps suite a la respiration hivernale.
Taux d’accroissement annuel ± 1.4 ppm/an ( 0.6 dans les 60’ et 1.9 maintenant)
1.3 Enregistrements:
La composition de l’atmosphère dans le passé (récent) peut être obtenu en analysant la composition des
bulles d’air piégées dans la glace polaire.
L’accroissement en CO2 a commencé au 19ème siècle à la suite de la déforestation en Amérique du nord.
1/47
,La concentration était d’environ 280 ppmv
L’activité humaine est donc responsable d’un accroissement d’environ 40 % en CO2 atmosphérique au
cours des deux derniers siècles.
1.4 D’autres gaz à effets de serre:
En plus du CO2, il y a aussi le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O).
Le CH4 est passé de 0,7 à 1,8 ppm => 18x plus puissant que CO2.
Clathrates: plusieurs molécules d’eau qui emprisonne du CH4 => Très instable !
La température a augmenté de 0,8°C au cours du 20ème siècle.
Elle n’augmente pas de manière aussi uniforme que le CO2 => D’autres facteurs.
De 1940 à 1970: Ralentissement ou arrêt du réchauffement.
Cause possible: Réflection accrue du rayonnement solaire par des aérosol de sulfate formés à partir de
l’oxydation du dioxyde de souffre émis lors de la combustion du charbon. (Maintenant éliminé pour
limiter les pluies acides.)
1.5 Changement globaux: Long-terme
Échelle des temps géologiques:
- Les éons : Le niveau hiérarchique le plus élevé.
- Les ères : subdivision des éons.
- Les périodes : subdivisions des ères.
- Les époques : subdivision des périodes.
1.6 Cycles glaciaires et interglaciaires:
Dans une carotte de glace, on analyse la quantité de CO2 et la quantité de Deutérium qui peut être
utilisé comme ‘proxy’ pour la température.
Le dernier âge glaciaire s’est terminé il y a ± 11.000 ans.
Pourquoi les concentrations ont augmentés de manière si abrupte il y a 140.000 et 21.000 ans ?
2/47
,Une cause possible: Changement de la circulation générale océanique. L’océan contient de grandes
quantités de CO2 dissous en partie relarguée dans l’atmosphère lorsque ces eaux sont ramenés en
surface. La circulation océanique depend du climat.
Donc les concentrations de CO2 atmosphérique affecte le climat, mais le climat affecte les niveaux de
CO2 atmosphérique.
1.7 Extinctions de masse:
Il y a 65 millions d’années, à la fin de l’ère mésozoïque, les dinosaures, 60 à 80% des espèces marine,
ainsi qu’un grand nombre de plantes et d’animaux terrestres ont disparus de manière abrupte.
Limite K-T: transition entre la période Crétacée et la période Tertiaire.
L'iridium dans les roches provient exclusivement de petit débris de matière extraterrestre retombant de
manière continue sur terre.
Dans de l’argile datant de la limite K-T, l’abondance en irridium atteint des valeurs de 10 ppm par unité
de masse. Il doit venir d’un objet tel un astéroïde.
La masse estimée est de 1015 kg ( c’est à dire 10 km de diamètre)
=> Ensuite, découverte d’un cratère de 200 km dans la région de Chicxulub. ( Mexique)
Variation de luminosité solaire:
L’énergie solaire provient de la fusion nucléaire.
Il y a 4,6 milliard d’année, le soleil était 30% moins lumineux.
Aujourd’hui elle augmente de 1 %/100 millions d’années.
A la fin de sa vie ( dans 5 milliards d’années), sa brillance devrait être 2 à 3 fois plus élevée que
maintenant.
Si le soleil était si peu lumineux, les océans auraient du être couvert de glace jusqu’à il y a 2 milliards
d’années. Hors, l’eau liquide était déjà présente il y a 3,8 milliards d’années. => “Paradoxe du jeune
soleil”
La solution la plus probable: Niveaux des gaz à effets de serre était significativement plus élevés
qu'aujourd'hui.
Question: Le système climatique sur terre aurait-il un méchanisme propre lui permettant de maintenir
la température dans un domaine ou la vie est possible ?
3/47
, Chapitre 2: Planète Terre: Balance énergétique et l’effet de
serre.
Vie sur terre due à son climat tempéré.
Présence d’eau indispensable à la vie.
La terre doit sa température à la distance qui la sépare du soleil et à l’effet de serre. Sans celui-ci, la
température serait de -18°C.
2.1 Transport d’énergie:
3 mécanismes fondamentaux:
- Conduction
- Convection
- Rayonnement
2.2 Rayonnement:
Énergie transférée par des ondes électromagnétiques.
Une onde est définie par 3 caractéristiques fondamentales:
- Longueur d’onde: Longueur d’un cycle complet (
prononcé LAMBDA)
- Fréquence:
- Vitesse :
2.3 Énergie d’une onde:
L’énergie (E) est proportionelle à la fréquence et inversement proportionelle à la longueur d’onde:
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Âge de la terre: 4,6 milliard d’année.
1.1 La terre en tant que système:
4 entitées:
- L’atmosphère: fine enveloppe de gaz qui entoure la terre.
- L’hydrosphère: Différent réservoir d’eau ( Y compris la glace)
- La biosphère: Les organismes vivants
- La terre solide: Inclus toutes les roches
3 parties :
1. Noyau
2. Manteau : épaisse couche de roche.
3. Croûte : fine péllicule externe.
Forçages: influences internes ou externes sur les différentes entités du système terre.
1.2 Courbe de Keeling:
Concentration CO2 : 315 ppmv (1958) à 387.8 ppmv (2008)
De octobre à mai, la concentration va augmenter et de mai à octobre, elle va diminuer.
Pourquoi ? Photosynthèse et respiration des forêts. CO2 + H2O ⇔ CH2O + O2
CO2 faible en automne car photosynthèse estivale.
CO2 élevé au printemps suite a la respiration hivernale.
Taux d’accroissement annuel ± 1.4 ppm/an ( 0.6 dans les 60’ et 1.9 maintenant)
1.3 Enregistrements:
La composition de l’atmosphère dans le passé (récent) peut être obtenu en analysant la composition des
bulles d’air piégées dans la glace polaire.
L’accroissement en CO2 a commencé au 19ème siècle à la suite de la déforestation en Amérique du nord.
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,La concentration était d’environ 280 ppmv
L’activité humaine est donc responsable d’un accroissement d’environ 40 % en CO2 atmosphérique au
cours des deux derniers siècles.
1.4 D’autres gaz à effets de serre:
En plus du CO2, il y a aussi le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O).
Le CH4 est passé de 0,7 à 1,8 ppm => 18x plus puissant que CO2.
Clathrates: plusieurs molécules d’eau qui emprisonne du CH4 => Très instable !
La température a augmenté de 0,8°C au cours du 20ème siècle.
Elle n’augmente pas de manière aussi uniforme que le CO2 => D’autres facteurs.
De 1940 à 1970: Ralentissement ou arrêt du réchauffement.
Cause possible: Réflection accrue du rayonnement solaire par des aérosol de sulfate formés à partir de
l’oxydation du dioxyde de souffre émis lors de la combustion du charbon. (Maintenant éliminé pour
limiter les pluies acides.)
1.5 Changement globaux: Long-terme
Échelle des temps géologiques:
- Les éons : Le niveau hiérarchique le plus élevé.
- Les ères : subdivision des éons.
- Les périodes : subdivisions des ères.
- Les époques : subdivision des périodes.
1.6 Cycles glaciaires et interglaciaires:
Dans une carotte de glace, on analyse la quantité de CO2 et la quantité de Deutérium qui peut être
utilisé comme ‘proxy’ pour la température.
Le dernier âge glaciaire s’est terminé il y a ± 11.000 ans.
Pourquoi les concentrations ont augmentés de manière si abrupte il y a 140.000 et 21.000 ans ?
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,Une cause possible: Changement de la circulation générale océanique. L’océan contient de grandes
quantités de CO2 dissous en partie relarguée dans l’atmosphère lorsque ces eaux sont ramenés en
surface. La circulation océanique depend du climat.
Donc les concentrations de CO2 atmosphérique affecte le climat, mais le climat affecte les niveaux de
CO2 atmosphérique.
1.7 Extinctions de masse:
Il y a 65 millions d’années, à la fin de l’ère mésozoïque, les dinosaures, 60 à 80% des espèces marine,
ainsi qu’un grand nombre de plantes et d’animaux terrestres ont disparus de manière abrupte.
Limite K-T: transition entre la période Crétacée et la période Tertiaire.
L'iridium dans les roches provient exclusivement de petit débris de matière extraterrestre retombant de
manière continue sur terre.
Dans de l’argile datant de la limite K-T, l’abondance en irridium atteint des valeurs de 10 ppm par unité
de masse. Il doit venir d’un objet tel un astéroïde.
La masse estimée est de 1015 kg ( c’est à dire 10 km de diamètre)
=> Ensuite, découverte d’un cratère de 200 km dans la région de Chicxulub. ( Mexique)
Variation de luminosité solaire:
L’énergie solaire provient de la fusion nucléaire.
Il y a 4,6 milliard d’année, le soleil était 30% moins lumineux.
Aujourd’hui elle augmente de 1 %/100 millions d’années.
A la fin de sa vie ( dans 5 milliards d’années), sa brillance devrait être 2 à 3 fois plus élevée que
maintenant.
Si le soleil était si peu lumineux, les océans auraient du être couvert de glace jusqu’à il y a 2 milliards
d’années. Hors, l’eau liquide était déjà présente il y a 3,8 milliards d’années. => “Paradoxe du jeune
soleil”
La solution la plus probable: Niveaux des gaz à effets de serre était significativement plus élevés
qu'aujourd'hui.
Question: Le système climatique sur terre aurait-il un méchanisme propre lui permettant de maintenir
la température dans un domaine ou la vie est possible ?
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, Chapitre 2: Planète Terre: Balance énergétique et l’effet de
serre.
Vie sur terre due à son climat tempéré.
Présence d’eau indispensable à la vie.
La terre doit sa température à la distance qui la sépare du soleil et à l’effet de serre. Sans celui-ci, la
température serait de -18°C.
2.1 Transport d’énergie:
3 mécanismes fondamentaux:
- Conduction
- Convection
- Rayonnement
2.2 Rayonnement:
Énergie transférée par des ondes électromagnétiques.
Une onde est définie par 3 caractéristiques fondamentales:
- Longueur d’onde: Longueur d’un cycle complet (
prononcé LAMBDA)
- Fréquence:
- Vitesse :
2.3 Énergie d’une onde:
L’énergie (E) est proportionelle à la fréquence et inversement proportionelle à la longueur d’onde:
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