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« Modélisation du cycle du carbone et impact climatique » Équipe de recherche INRP dOrléans-Tours ERTé ACCES Jacques Barrère, Marie-José Broussaud, Frédéric.

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1 « Modélisation du cycle du carbone et impact climatique » Équipe de recherche INRP dOrléans-Tours ERTé ACCES Jacques Barrère, Marie-José Broussaud, Frédéric David, Jean- Marie Greffion, Thierry Lhuillier et Jean-Marc Vallée Réunion Nationale des IANTES en SVT – Reims 7 et 8 décembre 2005

2 La place du thème dans lenseignement des SVT Le thème « modélisation du cycle du carbone » trouve sa place dans lenseignement des SVT: –En classe de seconde : Cycle du dioxyde de carbone... Couplage lithosphère, hydrosphère, atmosphère et biosphère. Influence de lHomme. Action sur la température. Évolution historique de la composition de latmosphère terrestre. Notion de respiration, de fermentation et de photosynthèse. –En classe de TS enseignement de spécialité : Du passé géologique à lévolution future de la planète. Les climats passés et les climats du futur.

3 Le cadre de cette recherche… Modélisation du cycle du carbone –Le cycle du carbone implique des transferts entre les réservoirs géologiques et biologiques mettant en jeu des concepts géologiques (érosion, sédimentation, magmatisme, …) des concepts biologiques (respiration, fermentation et photosynthèse). Changements climatiques –Létude du cycle du carbone est utilisée pour comprendre lévolution du climat de la planète à court terme, ainsi que son implication dans les changements climatiques à long terme, notamment durant les 550 millions dannées du Phanérozoïque.

4 Un problème dactualité: LHomme est-il responsable de laugmentation des GES constatée actuellement? Une démarche sappuyant sur la modélisation: Le modèle comme outil de Simplification Compréhension, Danticipation. La construction dun modèle

5 Un fait dactualité, le climat de la Terre change Le GIEC estime que la température moyenne globale de la Terre a augmenté de 0,3 à 0,6 °C au cours du dernier siècle. Le CO 2 est responsable denviron 65 % de leffet de serre. Le forçage radiatif du CO 2 est évalué à 1,4W/m 2. Il existe une corrélation entre laugmentation du CO 2 et laugmentation de la température (Barrette, 2002). La chronologie de cette augmentation pourrait être compatible avec la chronologie de lutilisation des combustibles fossiles…

6 Un calcul précède la construction du modèle Construction du modèle Construction du modèle Moyenne annuelle du CO 2 à Mauna-Loa En 1991 : 355,7ppmv En 2001 : 370,9ppmv Quantité de Carbone dans latmosphère En 1991 : 754 Gt de C En 2001 : 787 Modèle à 1 compartiment Modèle à 1 compartiment Peut-on estimer limpact de la combustion des carburants fossiles sur la composition de latmosphère entre 1991 et 2001? Fichier xls au lieu de 818 Gt de C

7 Un modèle simple à un compartiment fermé Peut-on estimer limpact de la combustion des carburants fossiles sur la composition de latmosphère depuis 1780? Voir le modèle à un compartiment sur 220 ans Voir le modèle à un compartiment sur 220 ans

8 Deux conclusions s imposent : Lapport de Carbone lié à la combustion des carburants fossiles nest pas négligeable –64 Gt entre 1991 et 2001 –283 Gt de C depuis 1780 pour un réservoir de 600 Gt. Du CO 2 disparaît de latmosphère –Sur les 64 Gt de C dorigine anthropique émis entre 1991 et 2001, il nen reste plus que 33Gt –Il existe des phénomènes d atténuation dont il importe d évaluer l importance. La biosphère végétale avec la photosynthèse pourrait être impliquée dans ce phénomène datténuation Les océans pourraient aussi être impliqués dans la séquestration du carbone. Deux hypothèses

9 Existe-t-il des preuves de lexistence déchanges Atmosphère Biosphère? Les banques de données internationales du réseau WDCGGWDCGG

10 Les informations acquises au laboratoire (expérimentation) ainsi que celles fournies par les banques de données (FLUXNET) sont utilisées lors de la construction du modèle…FLUXNET La biosphère a-t-elle pu séquestrer une partie du carbone anthropique? Voir le modèle à 2 compartiments Voir le modèle à 3 compartiments

11 La biosphère a-t-elle joué le rôle dun puits de carbone depuis 1780? Voir le modèle à 3 compartiments : atmosphère-biosphère-sols Voir le modèle à 3 compartiments : atmosphère-biosphère-sols

12 Lhydrosphère a-t-elle joué le rôle dun puits de carbone depuis 1780? Modèle à 3 compartiments : atmosphère-océan surf- océan prof Modèle à 3 compartiments : atmosphère-océan surf- océan prof

13 Le cycle du carbone complet et la résolution du problème posé… Où est passé le CO 2 dorigine anthropique? Quelle est la responsabilité de lHomme dans le réchauffement climatique? Modèle complet à 5 compartiments Modèle complet à 5 compartiments

14 Pour conclure Lapport de Carbone lié à la combustion des carburants fossiles nest pas négligeable 283 Gt de C depuis 1780 pour un réservoir de 600 Gt. Lélévation de la teneur en CO 2 dorigine anthropique est bien impliquée dans le réchauffement climatique actuel. Deux phénomènes sont venus atténuer ces effets anthropiques: – Du CO 2 a été séquestré dans la biosphère : effet de fertilisation carbonée. – Du CO 2 sest dissous dans les océans froids. Pour le futur si les émissions de CO 2 se poursuivent, comment se comporteront la biosphère et lhydrosphère ? - Cycle du carbone et climats du futur Modèle exploitant les prévisions du GIEC Modèle exploitant les prévisions du GIEC Modèle en ligne sur internet : JavaClimatModel Modèle en ligne sur internet : JavaClimatModel

15 Réchauffement climatique… de nouveaux indices!


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