I- Météorologie et Climatologie

Un climat est défini par un ensemble de moyennes de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée.
Ces grandeurs sont principalement :

  • la température,
  • la pression,
  • le degré d’hygrométrie,
  • la pluviométrie,
  • la nébulosité,
  • la vitesse et la direction des vents.

Ces paramètres sont mesurés en permanence sur Terre et depuis l’espace par des satellites.

La climatologie étudie les variations de ces paramètres à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires, …).
La météorologie étudie les variations de ces paramètres à court terme (jours, semaines).

 

II- Paramètres climatiques et conséquences

Rappels de Première : Bilan thermique terrestre

Activité : Bilan énergétique de la Terre et paramètres climatiques + correction

La Terre reçoit de l’énergie solaire sous forme de rayons ultra-violets.
On appelle incidence solaire la quantité d’énergie reçue par le système Terre atmosphère.

Seule une partie de cette énergie parvient jusqu’à la Terre et la réchauffe :

  • Une partie est réfléchie par l’atmosphère et renvoyée vers l’espace
  • Une partie est réfléchie par la surface terrestre. On appelle albédo le pourcentage d’énergie renvoyée par rapport à l’énergie reçue. Plus l’albédo est grand, plus l’énergie est renvoyée et donc plus la température diminue.

La Terre émet également des rayons infrarouge, dont une partie est renvoyée vers la Terre par l’atmosphère (c’est l’effet de Serre) et participe au réchauffement de la Terre.

En modifiant l’effet de Serre ou l’albédo, les quantités d’énergie reçues ou perdues par la Terre sont modifiées, ce qui modifie els températures.

A- Effet de Serre et activités humaines.

Les activités humaines (transport, industrie, agriculture…) émettent des gaz à effet de serre (CO2, méthane, protoxyde d’azote) dans l’atmosphère.

Le plus important en quantité est le CO2, qui provient principalement de l’utilisation des énergies fossiles (charbons, pétrole …)
En effet, comme on l’a vu dans le chapitre 1, le carbone stocké par photosynthèse dans la biosphère peut ensuite être stocké dans les combustibles fossiles. Lorsque ceux-ci sont brulés pour l’industrie ou les transports, le carbone sort de la géosphère pour passer dans l’atmosphère, ce qui déséquilibre le cycle du carbone.

 

Les différents Gaz à Effet de Serre (GES), dont le CO2,  renvoient vers la Terre une grande partie de l’énergie qui devrait, normalement, repartir vers l’espace : c’est l’effet de Serre.


Il y a donc un déséquilibre énergétique : Il y a plus d’énergie qui arrive sur Terre que d’énergie qui en repart. On parle alors de forçage radiatif positif, ce qui entraine une hausse des températures.

Forçage radiatif : différence entre l’énergie reçue et l’énergie émise par un système.
Si plus d’énergie arrive, le forçage radiatif est positif, et si plus d’énergie repart, le forçage radiatif est négatif.

Effet de Serre : Phénomène de réémission des rayonnements infrarouges vers la Terre par des gaz atmosphériques.

B- Conséquences du forçage radiatif.

Activités exposés :

 

L’énergie excédentaire due à l’augmentation de l’effet de Serre est stockée dans l’air et le sol, et donc participe au réchauffement des températures terrestres.

Cela entraine :

  • La fonte des calottes glaciaires donc l’augmentation du niveau de l’eau, avec des risques de crues et de submersions des cotes
  • Des modifications des habitats d’espèces, pouvant être vecteurs de maladies
  • Des disparitions d’espèces
  • Des canicules, incendies …

L’énergie reçue supplémentaire est aussi stockée à plus long terme dans les océans, augmentant leur température et provoquant la dilatation thermique de l’eau : une fois chauffées, les molécules d’eau se déplacent plus vite et s’écartent les unes des autres : le volume occupé par l’eau augmente alors. Cela entraine alors une augmentation globale du niveau des océans.
La fonte des glaces continentales amplifie cette augmentation du niveau de l’eau.

C- Des boucles de rétroactions amplifient ou diminuent le réchauffement climatique

Activité : Boucles de rétroactions

Suite au réchauffement du au forçage radiatif positif, d’autres paramètres climatiques varient et accélèrent l’augmentation de la température : on parle de rétroactions positives. 

Attention, ici, positif ne signifie pas que l’effet est « bon » pour le climat. On parle de boucle de rétroaction positive lorsque l’augmentation d’un paramètre entraine son augmentation, ou lorsque la diminution d’un paramètre entraine sa diminution. 

Exemples de rétroactions positives : 

 

Des rétroactions négatives* sur l’augmentation des températures existent également : Pare exemple, l’augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique favorise la photosynthèse des végétaux, qui est un puits de carbone, il y a donc plus de stockage de carbone dans les végétaux, donc moins dans l’atmosphère et la quantité de CO2 atmosphérique diminue.

Cette boucle de rétroaction négative sur le système qui pourrait tendre à diminuer les températures et montre l’intérêt de la végétalisation.

Attention, ici, négatif ne signifie pas que l’effet est néfaste pour le climat. On parle de boucle de rétroaction négative lorsque l’augmentation d’un paramètre entraine sa diminution, ou lorsque la diminution d’un paramètre entraine son augmentation.