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1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans.

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1 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat Le climat diapositive n°1 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteurs de léducation nationale diapositive n°1 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat

2 Notion de changement détat Concepts thermodynamiques : équilibres de phase de l'eau vapeur solideliquide liquéfaction solidification évaporation condensation sublimation condensation solide Chaleur latente de fusion: L f = 0, J kg -1 Chaleur latente dévaporation: L e = 2, J kg -1 Chaleur latente de sublimation: L s = 2, J kg -1 Il faut 8 fois plus dénergie pour sublimer 1 kg de glace que pour le faire fondre diapositive n°2 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

3 Humidité de lair et saturation Concepts thermodynamiques : condensation dans latmosphère Si q = q sat = 20 g deau / kg dair alors toute ajout fera déborder => condensation Notion dhumidité spécifique et dhumidité relative Humidité spécifique à saturation : capacité maximale de stockage Par exemple: q sat = 20 g deau Humidité spécifique = masse deau stockée 5 g deau Ici : dans 1 kg dair on a lhumidité spécifique q = 5 g deau / kg dair Lhumidité relative Rh = 5 / 20 = 25% (du stockage possible) 1 kg dair peut transporter une certaine quantité deau (capacité de stockage) : diapositive n°3 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

4 Humidité de lair et température Concepts thermodynamiques : condensation dans latmosphère Humidité spécifique à saturation est fonction de T : la capacité du seau augmente avec T q = 5 g deau / kg dair T diminue : q reste constant mais q sat diminue donc Rh diminue Lorsque T est suffisamment faible pour que q sat = 5 g deau / kg dair Alors Rh = 100% il y a condesation FORMATION des NUAGES : En refroidissant suffisamment une masse dair formation de gouttelettes ou cristaux de glace et déclenchement des précipitations (= lorsque ceux-ci sont assez gros pour chuter) diapositive n°4 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

5 Quelques conclusions sur lhumidité - Il faut fournir de lénergie pour permettre lévaporation - Plus il faut chaud lair peut contenir/transporter deau - En refroidissant lair on peut provoquer la condensation (former des nuages) - En réchauffant : les nuages peuvent se réévaporer diapositive n°5 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

6 casserole Plaque chauffante : rayonne Notion de rayonnement Cellules de convection Evaporation = demande dénergie diapositive n°6 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

7 S incident L incident L émis Rayonnements de courtes et grande longueur donde S réfléchi Surface du sol casserole Plaque chauffante : rayonne Notion de rayonnement diapositive n°7 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

8 S incident L incident L émis Rayonnements de courtes et grande longueur donde S réfléchi Surface du sol Notion de rayonnement Spectre démission : diapositive n°8 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

9 Rayonnement solaire incident S i = 342 W m -2 Rayonnement solaire réfléchi S r = 107 W m -2 Rayonnement de grandes longueurs donde émis L o = 235 W m -2 Notion de rayonnement L o = σT 4 Température déquilibre (sommet de latmosphère) = L o compense exactement (S i -S r = 235 W m -2 ) ce qui correspond à une T de -19°C diapositive n°9 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

10 Circulations atmosphériques tropopause Hypothèse: terre « sans rotation » diapositive n°10 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

11 Circulations atmosphériques Flux dEst à léquateur Flux dOuest au moyennes latitudes Force dinertie de Coriolis Hypothèse: terre en rotation Cellule de Hadley Transport des dépressions des moyennes latitudes diapositive n°11 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

12 Circulations atmosphériques : dans le détail diapositive n°12 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

13 Circulations atmosphériques Zones de subsidence sub-tropicales (déserts et très forte évaporation) diapositive n°13 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

14 Circulations atmosphériques diapositive n°14 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

15 Circulations atmosphériques : dans le détail diapositive n°15 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

16 Obliquité et saisonnalité diapositive n°16 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat Été hémisphère nord Été hémisphère Sud

17 Rayonnement sur terre diapositive n°17 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

18 Régimes climatiques Exemple: climat tropical Toujours humide Alternance saisons : humide - sèche Température, précipitation, humidité, vent moyen Saisonnalité Variabilité climatique locale/régionale/globale (ex. El Niño) diapositive n°18 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

19 Importance de latmosphère : effet de serre S incident S réfléchi Surface du sol particule Sommet de latmosphère Apport dénergie supplémentaire vers la surface diapositive n°19 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

20 Bilan dénergie Surface du sol Apport dénergie à la surface : T surface > T sommet_atmosphère Evaporation Chaleur sensible = 235 Sans leffet de serre : 235 W m -2 T surface ~ -19°C (glace recouvrerait la terre chute de T à -100°C) Principal gaz à effet de serre = vapeur deau 390 Bilan avec effet de serre : 390 W m -2 T surface ~ +15°C diapositive n°20 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

21 spectre en longueurs d'onde de la lumière émise par le système Terre- atmosphère vers l'espace Vapeur d'eau (H 2 O) Gaz carbonique (CO 2 ) Ozone (O 3 ) Méthane (CH 4 ) Protoxyde d'azote (N 2 O) Oxygène (O 2 ) Émission Surface (théorique) Émission Vers lespace (en noir) Part absorbée en fonction du gaz Importance de chaque gaz à effet de serre Eau : tout est déjà absorbé CO 2, CH 4 : il reste encore à absorber CFC : purement anthropique Augmentation de leau a peu deffet, contrairement à CO 2, CH 4 ou CFC diapositive n°21 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

22 Albédo des nuages et écran au rayonnement solaire Importance de leau / réchauffement climatique Cumulonimbus : Effet < 0 sur T Cirrus : Effet > 0 sur T diapositive n°22 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

23 Le système climatique : ensemble des interactions diapositive n°23 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

24 Le système climatique : sa modélisation Modèle atmosphérique = résolution des équations de dynamique, thermodynamique Équation détat (gaz parfait) Aujourdhui modèles couplés avec océan diapositive n°24 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

25 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat Le climat Intervention auprès des Conseillers et Inspecteurs de léducation nationale diapositive n°25 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat

26 Quest-ce que le changement climatique Différence entre variabilité et changement climatique période de référence Variabilité climatique Climat moyen Évolution de la moyenne Évolution fréquence des événements Évolution des extrêmes Tout à la fois Changement Climatique = changement des propriétés statistiques persistant sur plusieurs décennies diapositive n°26 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

27 Variabilité naturelle : rôle de linsolation E = excentricité = allongement de lellipse T = obliquité= angle entre laxe de rotation de la terre et celui de son ellipse autour du soleil P = precession des équinoxes = changement dans la direction de laxe en un point de lorbite Appelés les cycles de Milankovitch : Joue sur la durée des saison et lintensité de linsolation au cours des saisons diapositive n°27 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

28 Cycles de milankovitch : impact sur le rayonnement Variations dinsolation aux hautes latitudes nord (65°N) : Cycles des glaciations : Trois temps de phase - Excentricité : cycle à et ans - Obliquité : cycle à ans - Precession : cycle et ans Derniers millions dannées: climat = cycles glaciaires/interglaciaire diapositive n°28 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

29 Cycles de milankovitch : importance des rétroactions - Insolation: perturbe cycle du carbone qui amplifie (en rétroaction) la perturbation - Dautres rétroactions sont aussi nécessaires: variations dextension glace (albédo) : plus il fait froid plus létendue des surfaces enneigées et importante : reflète le rayonnement solaire variations du niveau des mers et circulations océaniques - Variations de CO 2 ont lieu après variations de T, mais sans le CO 2, lampleur des variations de T est inexplicable. diapositive n°29 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

30 Variabilité climatique et ses causes Jai du mal à penser que le CO 2 puisse à lui seul expliquer le changement climatique Quelle échelle de temps ? Multiséculaire? Multimillénaire? Rayonnement Rétroaction de lalbédo (étendue de la cryosphère) Circulations océaniques, stockage de CO 2 Source : [IPCC, 2007] diapositive n°30 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

31 Jai du mal à penser que le CO 2 puisse à lui seul expliquer le changement climatique Quelle échelle de temps ? Au 20 e siècle? futur? Source : [IPCC, 2007] Variabilité climatique et ses causes diapositive n°31 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

32 Source : [IPCC, 2007] Jai du mal à penser que le CO 2 puisse […] Lequel ? Anthropique ? Naturel ? Changement climatique : peut avoir des causes naturelles OU/ET anthropique Ex.: Variations naturelles du rayonnement solaire, volcanisme Ex.: gaz à effet de serre (CO 2, CH 4, CFCs…) utilisation des sol (albédo des sols, carbones suie sur albédo de la neige) CH 4 est présent naturellement dans latmosphère Variabilité climatique et ses causes diapositive n°32 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat Combustibles fossiles

33 Jai du mal à penser que le CO 2 puisse à lui seul expliquer le changement climatique Bien entendu que non (mais il y a consensus sur ce point même pour le 20 e siècle) - Autres gaz à effets de serre - Nuages - Aerosols (naturels ou non, ex.: éruptions volcaniques) - Rayonnement solaire depuis le petit âge glaciaire (PAG) - Utilisation des sols (albedo, carbone suie (sur la neige), et dégagement de CO 2 ) - […] Et au niveau multiséculaire et multimillénaire : - Rayonnement solaire - Circulation océaniques - Cryosphère - Volcans - Dégazage des océans - […] Variabilité climatique et ses causes diapositive n°33 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

34 Illustrations : dans le détail ce sont les gaz à effet de serre qui lemportent Source : [IPCC, 2007] Variabilité climatique et ses causes au 20 e siècle diapositive n°34 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

35 Augmentation de température au 21 e s (IPCC, 2007) IPCC, 2007: - - Augm. de T plus marquée : continent et hautes latitudes - - Augm. de P : moyennes, hautes latitude et zone Equatoriale - - Diminution de P en zone subtropicale Augmentation des vagues de chaleur (très probable) Augm. des précipitations extrêmes (très probable) Augm. des jours sans gel, jours chauds… (partiquement sûr) Augm. zones affectées par la sécheresse (probable) Augm. fréquence cyclones (probable) Reste de nombreuses Incertitudes sur déventuelles mauvaises surprises (arrêt du Gulf stream, emballement du CO 2, émissions massives de CH 4, désintégration de l'Antarctique de l'Ouest…) Climat futur – Ce qui est prévu diapositive n°35 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

36 Impact sur les glaciers : un recul Point fixe (en x, y) T augmente rétroactions Fonte augmente Précipitation liquide plutôt que solide accumulation diminue Dégradation de lalbédo Fonte augmente Recul surface non englacée chauffent T augmente encore plus Plus de poussières albédo diminue Fonte augmente Altitude surface en un point diminue condition plus chaude moins épais diminution vitesse écoulement recul saccélère diapositive n°36 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

37 Conséquence sur les glaciers Actuel : (IPCC, 2007) projections : Evolution du nivequ des mers Expansion thermique : +++ Glaciers: ++ Bilans de surface : Greonland : + Antarctique : - Dynamique des grandes calottes : à 120 cm à la fin du 21 e siècle diapositive n°37 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

38 Interpréter certains messages avec prudence limpact du recul de la calotte arctique sur le niveau des mers pourrait être de 4 m Quelles hypothèses ? Que veut dire ce terme? - La calotte arctique na pas de vraiment sens - Il y a plusieurs calottes dans larctique (principalement : calotte Groenlandaise) - il sagit dun amalgame avec la calotte Antarctique (où il en existe aussi plusieurs) ce terme inclue-t-il la banquise? - NON ! Car la fonte de la banquise na pas dimpact (direct) sur le niveau des mers - Il existe un intervalle de valeurs selon scénario et modèles. - type de scénario considéré (divers types de scénarios A1B, A2, etc) - Processus pris en compte par modèles de climat Pour note, Groenland : 7.3 m eq. niveau des mers Reste de grandes incertitudes sur la dynamique des glaciers diapositive n°38 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

39 Types de scénarios (Source: IPCC, 2001) : Ex.: A1Ex.: A2 A1B, A1FI ou A1T Hypothèses : Croissance population : 9 milliards en 2050 puis diminution Croissance économique rapide Nouvelles technologies énergétiquement efficaces Interactions sociales et culturelles augmentent Le « mode de vie » des habitants séquilibre Utilisation des énergies FI = Fossil Intensive T = Utilisation intensive des non fossiles B = équilibre entre les 2 Hypothèses : Evolution du monde hétérogène Croissance population 15 milliards en 2100 Croissance et pénétration des technologies énergétiquement efficaces très variable selon les régions Interpréter certains messages avec prudence diapositive n°39 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

40 Types de modèles et processus pris en compte: Source : [IPCC, 2007] Interpréter certains messages avec prudence diapositive n°40 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

41 Source : [IPCC, 2007] Interpréter certains messages avec prudence diapositive n°41 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

42 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans letude du climat Le climat Intervention auprès des Conseillers et Inspecteurs de léducation nationale diapositive n°42 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat

43 Leau sur terre 97 % eau salée2.5 % eau douce 69 % glace/neige Leau sur terre (70% surface terrestre) Autres ~0.3 % Groenland ~10 % Antarctique ~89 % dont diapositive n°43 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

44 Element de la cryospère Surface (10 6 km 2 ) Volume (10 6 km 3 ) Equivalent / niveau des mers (m) Neige sur les continents glace de mer glaciersde 0.51 à 0.54de 0.05 à 0.13de 0.15 à 0.37 Ice shelves CalottesGroenland Antarctique sol gelé (temporairement) Pergélisol Place de la cryosphère sur terre (IPCC, 2007) Elément fondamental du système climatique : Feedback sol/atmosphère (albédo, vents catabatiques), Circulation océaniques Elément fondamental de lenvironnement : Principale source deau douce continentale (75%) Ressources en eau (ex. Pérou, Pakistan) 10% des surfaces continentales & 7% des surfaces océaniques (en moyenne) diapositive n°44 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

45 Ex1.: Neige et glace : albédo de la terre © NSIDC, University of Colorado at Boulder Répartition de la neige du 30 mars au 6 avril 2003 (données MODIS/Terra Snow cover) Albédo = S réfléchi / S incident diapositive n°45 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

46 Ex2.: Albédo et étendue des calottes AujourdhuiIl y a ans Californie – Photo J. AleanCentral Park – Photo J. Alean diapositive n°46 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

47 % Concentration de glace Source : [IPCC, 2007] diapositive n°47 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat Ex3.: Glace de mer ou banquise (répartition) 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

48 Ex3.: Glace de mer et circulation océanique Acteur fondamental du système climatique (ex.: banquise) © CNES Glace de mer Convection Salinité + élevée Surface océan diapositive n°48 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

49 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat Le climat Intervention auprès des Conseillers et Inspecteurs de léducation nationale diapositive n°49 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat

50 Définition : Masse naturelle de neige et de glace provenant de la transformation de neige, permanente à léchelle humaine (Lliboutry, 1965) Comprend : - les calottes de glace (Antarctique, Groenland, Patagonie, Islande) - les glaciers de type « alpins » Ne comprend pas : - la glace de mer (banquise), - le pergélisol, - les lacs ou les rivières gelés, - les glaciaires qui se développent au fond des gouffres. Intérêt porté aux glaciers diapositive n°50 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

51 Antarctique : 12.6 Groenland : 1.7 CARTE GLIMS, Superficies IAHS-UNEP-UNESCO 1999, unité 10 6 km2 Autres ~ 0.5 Rappels : place des glaciers Alpes ~ diapositive n°51 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

52 diapositive n°52 Inlandsis : Photo : D. Six Structure et forme très variées Calottes de glace : Photo : Michael Hambrey Ice Shelf : Larsen Ice Shelf - Terra Satellite - NASA diapositive n°52 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

53 Glacier de vallée : Photo : L. Reynaud Glacier de cirque : Photo : Michael Hambrey Glacier suspendu : Massif du Mont-Blanc. Aiguille du Tacul. Photo D. SIX glace Pente rocheuse neige glace Structure et forme très variées diapositive n°53 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

54 Glacier de Piémont : Glacier couvert ou Noir : Glacier Rocheux : Chaîne Trans-Antarctique – Dry Valleys. Photo D. Six Glacier rocheux – Chili. Photo V. Favier Structure et forme très variées diapositive n°54 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

55 Formation 1° - Neige accumulée pendant lhiver (ou saison humide) ne font pas complètement en altitude « Zone daccumulation » 2° - Transformation neige en névé puis glace « Métamorphisme » 3° - Écoulement névé et glace vers le bas « Dynamique » 4° - Fonte en surface en bas du glacier « Zone dablation » 5° - Si front dans océan ou lac: Vêlage + fonte basale 1° 3° 4° 2° 5° Océan ou lac diapositive n°55 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

56 Carotte de glace – Photo L. Augustin Variations de température, méthane, et concentrations en dioxyde de carbone, Antarctique (adapté de Sowers and Bender, 1995; Blunier et al., 1997; Fischer et al., 1999; Petit et al., 1999), cf. IPCC Glacier dArgentière : -1.4 km indicateur climatique Glacier comme : archive climatique diapositive n°56 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

57 Archive climatique : retour sur sa formation Zone de formation, en général dans : - zones froides (haut en altitude ou latitude) - zones humides (proches de locéan) Empilement des couches dune année sur lautre Photo : V. Favier diapositive n°57 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

58 Formation Transformation de la neige en névé Neige fraîche Quelques semaines Quelques jours Quelques mois A. de la neige en névé Agents de transformation : vent, tassement, fonte®el, sublimation&condensation noir : air gris : glace diapositive n°58 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

59 Formation Transformation du névé à la glace noir : air gris : glace B. du névé à la glace : - Frittage - Fonte et regel (si fonte en surface) - Compression Close-off Vapeur deau Pont de glace Cohésion de frittage © ANENA diapositive n°59 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

60 Vostok, 150 mVostok, 1800 m Formation diapositive n°60 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

61 AEROSOL GAZ TRACE dépôt humide dépôt sec Surface diapositive n°61 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

62 Analyses réalisées Glace Bulles emprisonnées Air emprisonné neige névé diapositive n°62 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

63 Eau H 2 O H 2 18 O HDO Air CO 2 CH 4 … Impuretés : poussières, sel, pollution, volcanisme … Analyses réalisées diapositive n°63 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

64 Les isotopes de leau Les isotopes stables de leau : abondances, notation Oxygène: 16 O (99,63 %), 17 O (0,0375 %), 18 O (0,1995 %) Hydrogène: 1 H (99,9852 %), 2 H (D) (0,0148 %) Dans leau de mer : 18 O/ 16 O = 0.2 % et D/H = % Formes principales de la molécule deau: H 2 16 O, H 2 18 O, HD 16 O Standard Mean Ocean Water diapositive n°64 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

65 18 O/ 16 O -1% o -3% o -2% o -4% o -5% o Calotte Océan Pression de vapeur de H 2 18 O plus faible que H 2 O les lourds se condensent préférentiellement Les isotopes de leau diapositive n°65 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

66 Le thermomètre isotopique Daprès [Johnsen et al., 1989] et [Lorius et Merlivat, 1977] TempératurePression de vapeur saturante Précipitation Estimation précipitations passées diapositive n°66 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

67 Interprétation : Température diapositive n°67 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

68 Interprétation : comment dater léchantillon 1.Décompte des années (couches supérieures) 2.Datation absolue : radioactivité artificielle (essais nucléaires : ex. 137 Cs, 90 Sr) 3.Radiactivité 210 Pb : Analyse de la décroissance radioactive 4.Horizons repères : éruptions volcaniques majeures (qqs milliers dannées) 5.Modélisation écoulement glaciaire et accumulation (amincissement couches) 6.Par corrélation avec un autre enregistrement 7.Utilisation de la théorie astronomique de Milankovitch Forages profonds diapositive n°68 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

69 Interprétation : comment dater léchantillon le glaciologue ne dispose pas de méthodes de datation absolue Col du Dôme Preunkert et al., 2000 diapositive n°69 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

70 neige névé Glace Dans la partie neige et névé la calotte est perméable à lair Lair emprisonné est plus jeune que la glace qui lentoure Daprès B. Jourdain Interprétation : problème de datation des gaz diapositive n°70 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

71 Interprétation : Température diapositive n°71 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

72 Glacier comme indicateur climatique Glacier dArgentière : -1.4 km diapositive n°72 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

73 Petit Age glaciaire dans les Andes / / / / / / / / /- 9 Glacier Sud du Charquini (photo V. Jomelli) Daprès [Rabatel et al.,, 2005] Bolivie: PAG (2 nde moitié du 17ème siècle) Utilisation de modèles très simple basés sur caractéristiques du bilan de masse des glaciers Comment joue T,P? 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat

74 SUPPLÉMENTS

75 Glacier Atmosphère Rayonnement net (R) S S L L LE et H Flux turbulents de chaleur Fusion/regel : ΔQ Interactions entre latmosphère et le glacier = bilan dénergie de surface Equation du bilan dénergie de surface conduction Influence directe de T 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

76 Bilan radiatif incidence Nord ( Sud dans HN) Sud ( Nord dans HN) Les courtes longueurs donde Les grandes longueurs donde L fort L faible Pas de regel nocturne regel nocturne 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

77 Glacier LE et H Flux turbulents de chaleur diffusion moléculaire / diffusion turbulente Exemple : sucre dans le café sans cuillère / avec cuillère Applications usuelles: Flux de chaleur sensible: souffler sur sa soupe Flux de chaleur latente: froid ressnti si mouillé avec/sans du vent Turbulence et flux: 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

78 u Rugosité de surface ? Conditions de stabilité de la couche limite atmosphérique ? ? Flux turbulents de chaleur Augmentation de la capacité de mélange (i.e.: diffusion turbulente) 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

79 T nest pas la seule variable à regarder, lensemble des flux intervient T souvent plus une conséquence quun cause du bilan dénergie Le rayonnement solaire est souvent la principale variable explicatrice de lablation (albédo) Les glaciers tempérés sont très sensibles aux variations du climat Quels sont les processus en cause ? Dans les Alpes? Recul = forte ablation au cours des années très chaudes et sèches T élevée lété et rayonnement solaire intense expliquent principalement le recul actuel 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

80 Source : [Preunkert, 2001] Évolution des teneurs en SO 4 2- au col du Dôme (Mont Blanc) Concentration en sulfates: - Facteur 10 entre été et hiver - Été = provenance locale - Hiver = Europe - Diminution après 1980 : combustibles désulfurés Intérêt dune action globale diapositive n°80 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments

81 Fluor au col du Dôme – Massif du mont Blanc Industrie de laluminium : F provenant de lélectrolyse de lalumine Augmentation années 30 puis Guerre Chute 1970 : installation de « filtres » Fluor dans les neiges dété Emissions Fluor France+Suisse Source : [Preunkert, 2001] Intérêt dune action globale diapositive n°81 Intervention auprès des Conseillers et Inspecteur de lÉducation Nationale – Le climat 1.Notions de base sur le climat 2.Variabilité ou changement climatique? 3.Rôle de la cryosphère dans le système climatique 4.Intérêt des glaciers dans létude du climat - Suppléments


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