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Décoder la station météorologique de lUQAM et découvrir où en sont les chercheurs sur les changements climatiques Présentation par Danahé Paquin-Ricard.

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1 Décoder la station météorologique de lUQAM et découvrir où en sont les chercheurs sur les changements climatiques Présentation par Danahé Paquin-Ricard Conception par Caroline Chartrand et Danahé Paquin-Ricard

2 Plan 1. La météo vs le climat Définition et utilité Ce quil faut connaître 2. Les outils Les observations Les modèles numériques 3. Les changements climatiques Leffet de serre Son étude Que pouvons-nous faire?

3 1. Météo vs Climat: les définitions Météorologie: étude des phénomènes atmosphériques à court terme (heure, jour) et localement. Ex: pluie à Montréal, tempête de neige, ouragan… Climatologie: étude des phénomènes « météo » à long terme et sur de plus grandes régions. Ex: tendance saisonnière, température annuelle moyenne du globe… Le climat est présenté par la moyenne dune quantité (comme la température ou les précipitations) et les écarts à cette moyenne dans le temps et dans lespace

4 1. Météo vs Climat: les utilités Météo: Navigation maritime, aérienne, routière Le public Climat: Prévision saisonnière pour lagriculture, les extrêmes climatiques (donc les assureurs, la bourse)… Prévision à long terme (jusquà 100 ans) pour les gouvernements, lélectricité (hydro, éolien), le développement urbain … Étudier les impacts de nos comportements présents sur le climat futur Étudier les climats du passé

5 1. Météo vs Climat: les prévisions Pour faire une prévision météo, il faut connaître la pression, la température, les vents, lhumidité. Il faut aussi détecter les nuages et la précipitation. On représente sur une carte géographique ces différentes variables à létat initial observé et leur état futur tel que prédit par les models. Cette représentation se fait de la même manière quune coupe topographique: Carte topographique : lignes diso-hauteur Carte météo: ligne disobares (même pression), disothermes (même température) soit à la surface ou en altitude …

6 1. Météo vs Climat: les prévisions Source: prévision faite par le modèle GEM dEnvironnement Canada Coupe topographiqueCarte météo

7 2. Les outils nécessaires La physique de latmosphère: les lois, les outils mathématiques pour les exprimer Les observations ou les conditions initiales (donc des instruments de mesure) Un modèle numérique qui permet de résoudre ces nombreuses équations (et approximations) Un super-ordinateur pour calculer tout ça un peu plus vite quun cerveau Un météorologue ou un climatologue pour interpréter les résultats et en tirer des conclusions (ou des prévisions)

8 2. Les outils: la station météo Anémomètre Vitesse du vent Girouette Direction du vent Baromètre Pression atmosphérique Pluviomètre Quantité de pluie « Moulin » à champ électrique Champ électrique terrestre Radiomètre Radiation terrestre et solaire

9 2. Les outils: la station météo Emplacement: lenvironnement peut grandement influencer les mesures. Ex: les turbulences dues aux bâtiments changent les mesures de vent, les types de surfaces changent la température juste au-dessus du sol et la radiation quelles émettent ou réfléchissent… Observations représentatives dune région ou dun phénomène très localisé? Ex: la précipitation est très localisé mais la température est plutôt uniforme dans une région. Incertitudes et erreurs dinstrumentations: les instruments ne sont pas fiables dans toute les conditions atmosphériques. Ex: sil pleut ou il neige, les instruments qui mesurent la radiation seront recouvert deau ou de neige, ce qui fausse totalement les mesures!

10 2. Les outils: la sonde aérologique Le ballon-sonde mesure divers paramètres en fonction de la hauteur: Température Pression Humidité

11 2. Les outils: la télédétection Radars: télédétection active Émission de radiation et mesure de la radiation rétrodiffusée (réfléchie et diffusé) par le système Terre-atmosphère Permet de détecter les précipitations, leur intensité, leur déplacement Satellites: télédétection passive Mesure de la radiation émise ou réfléchie par le système Terre- atmosphère-Soleil Permet dobserver la présence et le déplacement des nuages Permet de mesurer la température de la surface qui émet dans linfrarouge

12 2. Les outils: les modèles numériques Pour simuler létat de notre système planétaire, on représente la Terre par une grille en 3 dimensions. À chaque point de la grille, les variables « météo » ( les vents, la température, la pression …) sont données par les observations. Lévolution de ces variables dans le temps est calculée par le modèle.

13 2. Les outils: les modèles numériques Modèle Climatique: Représentation virtuelle du système climatique planétaire en 4D (temps+espace 3D) basée sur les lois de la physique fondamentale Cons. de lénergie Cons. du mouvement Cons. de la masse Loi des gaz parfaits Les prévisions météorologiques et climatologiques sont donc possibles!

14 2. Les outils: les modèles numériques Les modèles ne sont pas parfaits, aussi dimportantes incertitudes leur sont associées. Approximation et idéalisation des lois physiques Qualité du couplage entre les composantes (ex: lien entre la biosphère et le CO2) Formulation numérique et support informatique Résolution

15 3. Les changements climatiques Définition: Tout changement systématique de la statistique (moyenne, extrêmes…) dun élément (température, pression, humidité …) du climat sur une longue période de temps. Les changements climatiques peuvent être causés par: Des causes externes naturelles (changements dans la radiation solaire ou lorbite terrestre …) Des causes internes naturelles (éruptions volcaniques …) Des causes anthropogéniques (GES, aérosols, déboisement …)

16 3. Leffet de serre Les rayons solaires sont en partie absorbés par la surface terrestre et en partie réfléchis mais ils sont très peu absorbés dans latmosphère La surface terrestre se réchauffe par cette absorption et réémet dans linfrarouge Linfrarouge est en partie absorbé par des gaz de latmosphère (GES) et ces gaz réémettent dans linfrarouge dans toutes les directions, donc une partie quitte le système planète- atmosphère et une partie est absorbé à nouveau par la surface ce qui contribue à réchauffer notre système planétaire

17 3. Les planètes Quel est la température de la Terre sans effet de serre? -18 ° C (15 ° C avec!) Et pour Vénus ? -20 ° C (457 ° C avec!) Et pour Mars? -56 ° C (-55 ° C avec!) Vénus Mars

18 3. Leffet de serre Les gaz à effet de serre (GES) sont créés et absorbés détruits par lenvironnement de façon continue. Les concentrations atmosphériques sont stables dans la mesure où les deux processus séquilibrent. Depuis la révolution industrielle, cet équilibre a été brisé et les concentrations de GES ont explosées, amplifiant leffet de serre naturel ºC 0ºC 1ºC 2ºC 3ºC 4ºC 5ºC ºC 0ºC 1ºC 2ºC 3ºC 4ºC 5ºC -1ºC 0ºC 1ºC 2ºC 3ºC 4ºC 5ºC Début des années 2000 (Source: Environnement Canada) Source: IPCC SYR fig 9-1a

19 3. Les gaz à effet de serre Nom communSymboleSources principales Dioxyde de carboneCO 2 Combustion, Aménagement du territoire Vapeur deauH2OH2OÉvaporation de la surface Méthane (précurseur dozone) CH 4 Élevage, Décharges Extraction du charbon et du pétrole Oxyde nitreuxN2ON2O Combustion biomasse Activités industrielles & agricoles Gaz industriels halogénés HFCs, PFCs, SF 6, CFCs Produits exclusivement synthétisés en industrie OzoneO3O3 Réactions chimiques des précurseurs Oxydes dazote * (précurseur dozone) NO x Combustion Monoxyde de carbone * (précurseur dozone) CO Combustion, Industries Déboisement Composés organiques volatils (précurseur dozone) VOC Solvants Production, distribution et utilisation de carburants * Ces deux gaz ne sont pas des GES mais contribuent significativement aux réactions de lozone.

20 3. Les conséquences Par exemple: laugmentation du nombre et de la fréquence des événements climatiques extrêmes (inondations, tempêtes, canicules, sécheresse, ouragans…); la diminution de la quantité et de la qualité des réserves deau potable de surface et souterraine; laugmentation du niveau moyen des mers; Climat VégétationTerritoireAnimaux Homme et ses activités

21 3. Que pouvons-nous faire? Réduire notre consommation personnelle Consommer des produits cultivés localement Adopter des modes de transport alternatifs (la marche, le vélo, le co-voiturage, les transports en commun) Presser nos gouvernements à agir et à appliquer des lois pour restreindre les émissions de GES Faire du compostage au lieu denfouir les matières organiques dans les dépotoirs Sinformer et séduquer (Source: Vélo Québec) (Source: Transport Québec)

22 Le jeu des pirates … Règles du Jeu Former des équipes de 2 joueurs Faire rouler le dé et avancer le pion de léquipe en fonction du chiffre indiqué sur le dé. Lorsque vous arrivez sur une case marquée dun X, vous devez répondre à la question. Vous avez 2 minutes pour trouver la réponse et 1 minute pour la présenter aux autres pirates. Les cases marquées dun X: une bonne prestation vous permettra davancer plus rapidement Les cases marquées dun X: une mauvaise prestation vous fera reculer jusquà la case indiquée. Une bonne prestation vous permet de demeurer en place jusquau prochain tour. Les pirates concurrents doivent voter sur votre prestation Sils sont majoritairement daccord sur ce que vous leur avez présenté: vous pourrez poursuivre votre chemin au prochain tour; Sils ne sont pas daccord sur ce que vous leur avez présenté: vous reculez de 2 cases et poursuivez votre escapade au prochain tour. Pour gagner la partie, vous devez vous rendre jusquau coffre…

23 2. Les outils: la station météo Anémomètre à coupelle et ultrasonique: vitesse et direction du vent Pluviomètre optique et sonar à ultrasons: précipitations « Moulin » à champ électrique: champ électrique de la Terre Capteur dhumidité et de température Radiomètre net: bilan radiatif Pyranomètre: radiation solaire Baromètre digital: pression Girouette: direction du vent

24 2. Les outils: les satellites Les types dimages: Infrarouge Visible Les types dorbites: Polaire Géostationnaire: orbite à léquateur avec une vitesse angulaire égale à celle de la Terre (semble immobile de la Terre) 1- Satellite à orbite polaire 2- Satellite géostationnaire

25 2. Les outils: le radar Les réseaux de radars: Etats-Unis: 158 radars Canada: 31 radars Québec: 5 radars 1.Ste-Anne-de-Bellevue (Montréal) 2.Villeroy (Québec) 3.Lac Castor (Saguenay) 4.Val dIrène (Gaspésie) 5.Landrienne (Abitibi)

26 2. Les outils: les modèles numériques Les modèles mondiaux du climat (GCM) nont quune résolution très limitée car une augmentation de leur résolution signifie une augmentation du temps de calcul et de lespace mémoire ou de la puissance des ordinateurs!! Cest pourquoi on utilise des modèles régionaux du climat. Ce sont des modèles qui ne couvrent quune région du globe, ce qui permet daugmenter la résolution. La résolution est liée au nombre de points sur la grille qui représente le globe. Plus elle est petite, meilleure est la représentation du climat. Amérique du Nord Résolution: 480 km Résolution: 60 km

27 2. Les outils: les modèles numériques Le système climatique terrestre comporte plusieurs composantes interdépendantes quil importe de considérer dans une simulation. Les modèles actuels gagnent en complexité en couplant de plus en plus de composantes pour tenir compte des multiples interactions. Milieu années 70Milieu années 80Début années 90Fin années 90PrésentFin années 2000 atmosphère terres émergées glace de mer et docéan aérosols sulfatés aérosols non- sulfatés glace de mer et docéan cycle du souffre aérosols non- sulfatés cycle du carbone cycle carbone sur terres émergées cycle du carbone dynamique de la végétation cycle carbone dans océans dynamique de la végétation chimie de latmosphère

28 3. Les changements climatiques GEIC, Résumé à lintention des décideurs, Bilan 2001 des changements climatiques : Les éléments scientifiques


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