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1 Modélisation du cycle du carbone à long terme et impacts climatiques Équipe de recherche INRP De lacadémie dOrléans-Tours ERTé ACCES Marie-José Broussaud,

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1 1 Modélisation du cycle du carbone à long terme et impacts climatiques Équipe de recherche INRP De lacadémie dOrléans-Tours ERTé ACCES Marie-José Broussaud, Jacques Barrère

2 2 La place du thème dans lenseignement des SVT Le thème « modélisation du cycle du carbone à long terme» trouve sa place dans lenseignement des SVT: –En seconde : Le cycle du CO2 –En classe de TS enseignement de spécialité : Du passé géologique à lévolution future de la planète. Les climats passés et les climats du futur. Les variations du niveau de la mer

3 3 HydrosphèreAtmosphèreBiosphèreRoches carbonatéesRoches carbonées Importance des différents réservoirs de carbone (masses en gigatonnes de carbone). 1 Gt =10 9 tonnes = kg Les échanges entre réservoirs peuvent être représentés de façon simplifiés par sept flux résultant de sept phénomènes majeurs : FluxDeVers Valeur actuelle en Gt/an photosynthèseAtmosphèrebiosphère110 respiration biosphèreatmosphère110 dissolutionatmosphèrehydrosphère100 relâchementhydrosphèreatmosphère100 altération/sédimentation des carbonates hydrosphèrelithosphère0.1 volcanisme lithosphèreatmosphère0.1 activités humaineslithosphèreatmosphère7 Du cycle court au cycle long correction

4 4 Résultat

5 5 Bilan Court terme : –Années ou milliers d'années –Flux > 1 Gt/an photosynthèse, activité humaine, etc., entre réservoirs superficiels –S'équilibrent après quelques siècles Long terme: –Dizaines ou centaines de millions d'années –Flux < 1 Gt/an entre réservoirs superficiels et autres réservoirs

6 6 Du cycle court au cycle long … Système superficiel Les échanges de carbone entre l'océan, l'atmosphère, la biosphère sur le long terme, sont "à l'équilibre" ce qui permet de les regrouper dans un seul compartiment nommé "Système superficiel".

7 7 Limpact du volcanisme dans le cycle du carbone Problématique : Le volcanisme est-il une source importante de CO 2 ?

8 8 Le volcanisme est une source importante de CO 2 Problème : Quel(s) puits et quel(s) compartiment(s) faut-il ajouter à cette modélisation pour équilibrer le modèle ? Les informations acquises au laboratoire (expérimentation) permettront de résoudre le problème. Estimation de la masse de carbone dans une couche géologique Estimation de la masse de Carbone dans un échantillon de poudre de craie

9 9 Le modèle du chercheur pour résoudre un problème Adaptation du modèle de Dave Bice Carleton College, Minnesota Problème : Quel peut-être limpact de l'expansion océanique sur le climat ?

10 10 Complexification du modèle: prise en compte du niveau marin Problème : Quelle est l'influence de la vitesse d'expansion océanique sur le niveau marin ? Fischer 1984

11 11 Un modèle adapté de GEOCARB II Le modèle est basé sur les séries GEOCARB II publiées par Berner en 1994 (Yale University, Connecticut)

12 12 Esprit du modèle John T Snow université d' Oklahoma Modèle conçu pour simuler les temps depuis 0 (début du cambrien) jusqu'à 600 Ma (présent). L'ambition du modèle n'est pas de "prédire" le CO2 au cours du passé géologique, mais d'examiner la sensibilité du modèle aux facteurs biologiques et géologiques

13 13 … Aller plus loin avec le modèle adapté de BERNER Réservoirs lithosphériques 5 flux Réservoir superficiel

14 14 Le modèle de Berner … L'ambition du modèle n'est pas de "prédire" le CO 2 au cours du passé géologique, mais d'examiner la sensibilité du modèle aux facteurs biologiques et géologiques Utilisation du modèle de référence pour comprendre certains évènements climatiques passés : L'évolution du climat du Silurien au Permo-Carbonifère –L'émergence de la chaîne Himalayenne et le cycle du carbone. –Limpact des végétaux vasculaires sur le cycle du carbone. –Lenfouissement de la MO et son impact sur le climat.


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