« Modélisation du cycle du carbone et impact climatique » Équipe de recherche INRP De lacadémie dOrléans-Tours ERTé ACCES Jacques Barrère et Thierry Lhuillier.

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1 « Modélisation du cycle du carbone et impact climatique » Équipe de recherche INRP De lacadémie dOrléans-Tours ERTé ACCES Jacques Barrère et Thierry Lhuillier Formation TICE des IA-IPR de SVT : 20 et 21 septembre 2006

2 Le travail de modélisation Le travail de l'élève qui modélise Il combine les outils de modélisation avec des observations du monde réel. –Il fait des observations, –Il effectue des mesures ou consulte les données du chercheur (banques de données), Il construit "pas à pas" un modèle. –A chaque étape, il formule des hypothèses quil teste. La validation du modèle par des simulations permet de comparer les valeurs calculées aux valeurs mesurées. Concrètement …

3 Existe-t-il des preuves de lexistence déchanges Atmosphère Biosphère?

4 Lélève qui modélise interroge les banques de données internationales … WDCGG WDCGG Il interroge les banques de données internationales du réseau WDCGGWDCGG

5 Lélève expérimente et il interroge les banques de données FLUXNET FLUXNET Lélève met en relation toutes ces informations lors de la construction du modèle. Lélève qui modélise expérimente… Quelle est la nature des échanges gazeux entre la biosphère et latmosphère?

6 Lélève qui modélise fait des observations à différents niveaux Au niveau cellulaire : le stockage du carbone dans un grain damidon Au niveau dun écosystème la biomasse (végétale) dun champ de maïs. Au niveau dun continent : la biomasse totale. Il découvre le réservoir biosphérique à différents niveaux…

7 Lélève qui modélise fait des mesures sur le terrain… Au niveau cellulaire : le stockage du carbone dans un grain damidon Au niveau dun écosystème : la biomasse (végétale) dun champ de maïs. Au niveau dun continent : la biomasse totale. Résultat : Densité : 75 000 pieds/ha Masse d'un pied de maïs : 213g Masse sèche totale : 15,982t de MS/ha par an (18 kg de grains semés) Masse de carbone séquestrée par le maïs : 9,27t de C/ha au cours de la campagne.

8 Lélève qui modélise interroge les BDD Au niveau cellulaire : le stockage du carbone dans un grain damidon Au niveau dun écosystème : la biomasse (végétale) dun champ de maïs. Au niveau dun continent : la biomasse totale. Site de la NOAA Évaluation des surfaces et des biomasses avec mesurim. Feuille de calcul

9 Existe-t-il des preuves de lexistence déchanges Atmosphère Hydrosphère?

10 Lélève qui modélise expérimente Lélève expérimente et interroge les banques de données (Site de luniversité de Colombia).Site de luniversité de Colombia Lélève met en relation toutes ces informations lors de la construction du modèle. Existe-t-il des preuves de lexistence déchanges atmosphère hydrosphère?

11 Existe-t-il des preuves de lexistence déchanges Atmosphère Lithosphère?

12 Lélève qui modélise le cycle long réalise des expériences Exemple de résultat : 19,5 mL Feuille de calcul Lélève va estimer la masse de Carbone dans un échantillon de poudre de craie

13 Aide avec une feuille de calcul

14 Estimation dun réservoir carbonaté : le crétacé du Bassin Parisien. Évaluation des surfaces puis des volumes de craie …

15 Image 1 : les strates du tertiaire. Image 2 : les strates du crétacé et du tertiaire. Image 3 : les strates du crétacé. Image 4 : lestimation de la surface du crétacé. Estimation de la surface dune strate avec Mesurim

16 Le Carbone stocké le Crétacé du Bassin Parisien Feuille de calcul

17 Comment détermine-t-on la concentration en CO 2 à différentes étapes de lhistoire de la Terre?

18 Lélève va mesurer lindice stomatique et de déduire la concentration en CO 2 Mesurer indirectement la quantité de CO 2 atmosphérique passée (daprès Royer et al.). Feuille de Ginkgo fossile Etalonnage sous atmosphère contrôlée en CO2. Résultats obtenus pour le Paléocène et lEocène Travaux élèves : Mesurer indirectement la quantité de CO 2 atmosphérique actuelle.

19 Modélisation et activité de lélève 1.En construisant pas à pas son modèle, lélève –faits des observations, –consulte les données des chercheurs (BDD), –fait des mesures (EXAO) A chaque étape: – il formule des hypothèses quil teste, –il valide son modèle en comparant les valeurs modélisées aux valeurs mesurées. En modélisant, lélève simplifie le réel grâce à la visualisation des entités, de leurs propriétés et de leurs relations. La visualisation est cruciale pour les élèves : elle favorise la transition du raisonnement sur les objets au raisonnement sur les concepts abstraits. 2.En mode simulation, lélève est invité à : –noter ses prédictions et ses interprétations, –rechercher des mesures datténuation et à les tester : il prend ainsi conscience de ses actions.