Le changement climatique Idée Essentielle: les concentrations des gaz dans l’atmosphère affectent les climats perçus a la surface de la Terre.

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1 Le changement climatique Idée Essentielle: les concentrations des gaz dans l’atmosphère affectent les climats perçus a la surface de la Terre.

2 Nature de la science L’évaluation d’assertions : l’évaluation des assertions prétendant que les changements climatiques sont causes par les activités humaines. (5.2) Notions-Clés 4.4 N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants. 4.4N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important. Il n’est pas nécessaire d’inclure les conséquences nocives de la diminution de la couche d’ozone dans la discussion et il faut insister sur le fait que la diminution de la couche d’ozone n’est pas responsable de l’effet de serre accru. 4.4N3 L’impact d’un gaz dépend de son aptitude à absorber les radiations à longueurs d’onde longues ainsi que de sa concentration dans l’atmosphère Le dioxyde de carbone, le méthane et la vapeur d’eau doivent être inclus dans les discussions. 4.4N4 La Terre réchauffée émet des radiations a longueurs d’onde longues (chaleur).

3 Nature de la science L’évaluation d’assertions : l’évaluation des assertions prétendant que les changements climatiques sont causes par les activités humaines. (5.2) Notions-Clés 4.4 N5 Les radiations à longueurs d’onde plus longues sont absorbées par les gaz à effet de serre qui retiennent la chaleur dans l’atmosphère. 4.4 N6 Les températures du globe et les régimes climatiques sont influencés par les concentrations des gaz a effet de serre. 4.4 N7 Il existe une corrélation entre les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère depuis le début de la révolution industrielle il y a 200 ans et les températures moyennes du globe. 4.4 N8 Les augmentations récentes de dioxyde de carbone atmosphérique sont en grande partie dues à la combustion de matière organique fossilisée.

4 Nature de la science L’évaluation d’assertions : l’évaluation des assertions prétendant que les changements climatiques sont causes par les activités humaines. (5.2) Compétences et Applications 4.4 A1 Les menaces qu’impliquent les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dissous pour les récifs coralliens. 4.4 A2 les corrélations entre les températures du globe et les concentrations de dioxyde de carbone sur la Terre. 4.4 A3 L’évaluation des assertions selon lesquelles les activités humaines ne sont pas responsables du changement climatique.

5 4.4.U1 Carbon dioxide and water vapour are the most significant greenhouse gases. 4.4.U2 Other gases including methane and nitrogen oxides have less impact. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg La Terre est maintenue chaude par les gaz dans l’atmosphère qui retiennent la chaleur. Ces gaz sont les gaz à effet de serre. Les gaz à effet de serre qui le pouvoir réchauffant le plus grand sur la Terre sont: Dioxyde de carbone (ci-dessous) Vapeur d’eau (ex. nuages) http://news.bbc.co.uk/2/shared/spl/hi/sci_nat/04/climate_change/html/greenhouse.stm Les autres gaz comme le méthane et l’oxyde d’azote ont un impact moindre. L’oxyde d’azote est libéré naturellement par les bactéries dans certains milieux et aussi par l’agriculture les échappement de voitures. Les gaz à effet de serre combinés forment moins de 1% of the atmosphere.de l’atmosphère. 4.4.N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants 4.4.N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important.

6 4.4.U1 Carbon dioxide and water vapour are the most significant greenhouse gases. 4.4.U2 Other gases including methane and nitrogen oxides have less impact. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg La Terre est maintenue chaude par les gaz dans l’atmosphère qui retiennent la chaleur. Ces gaz sont les gaz à effet de serre. Q – Pourquoi la surface de la Terre est-elle plus chaude la nuit lorsqu’il y a des nuages? 4.4.N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants 4.4.N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important.

7 4.4.U1 Carbon dioxide and water vapour are the most significant greenhouse gases. 4.4.U2 Other gases including methane and nitrogen oxides have less impact. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg La Terre est maintenue chaude par les gaz dans l’atmosphère qui retiennent la chaleur. Ces gaz sont les gaz à effet de serre. Q – Pourquoi la surface de la Terre est-elle plus chaude la nuit lorsqu’il y a des nuages? Les gouttes d’eau dans les nuages retiennent la chaleur durant le jour, et rayonne la chaleur durant la nuit vers la surface 4.4.N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants 4.4.N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important.

8 4.4.U1 Carbon dioxide and water vapour are the most significant greenhouse gases. 4.4.U2 Other gases including methane and nitrogen oxides have less impact. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg La Terre est maintenue chaude par les gaz dans l’atmosphère qui retiennent la chaleur. Ces gaz sont les gaz à effet de serre. Q – Pourquoi la surface de la Terre est-elle plus chaude la nuit lorsqu’il y a des nuages? Q – Pourquoi la surface de la Terre est plus froide lorsqu’il y a beaucoup de nuages. Les gouttes d’eau dans les nuages retiennent la chaleur durant le jour, et rayonne la chaleur durant la nuit vers la surface 4.4.N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants 4.4.N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important.

9 4.4.U1 Carbon dioxide and water vapour are the most significant greenhouse gases. 4.4.U2 Other gases including methane and nitrogen oxides have less impact. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg La Terre est maintenue chaude par les gaz dans l’atmosphère qui retiennent la chaleur. Ces gaz sont les gaz à effet de serre. Q – Pourquoi la surface de la Terre est-elle plus chaude la nuit lorsqu’il y a des nuages? Q – Pourquoi la surface de la Terre est plus froide lorsqu’il y a beaucoup de nuages. Les gouttes d’eau dans les nuages retiennent la chaleur durant le jour, et rayonne la chaleur durant la nuit vers la surface Les gouttes d’eau dans les nuages reflètent une gamme de radiation de longueurs différentes dans les deux directions (incluant la radiation interne qui aurait été réémise sous forme de chaleur*). *Malgré que les nuages rendent la Terre plus froide à court terme, ils n’arrêtent pas l’effet de serre, il est seulement retardé ou réduit. 4.4.N1 Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau sont les gaz à effet de serre les plus importants 4.4.N2 D’autres gaz, notamment le méthane et les oxydes d’azote, ont un impact moins important.

10 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg Impact d’un gaz à effet de serre abondance dans l’atmosphère Habilité à absorber la radiation à grande longueur d’ondes (en particulier infra- rouge/chaleur 4.4.N3 L’impact d’un gaz dépend de son aptitude à absorber les radiations à longueurs d’onde longues ainsi que de sa concentration dans l’atmosphère.

11 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg Impact d’un gaz à effet de serre abondance dans l’atmosphère Taux de libérationPersévérance Habilité à absorber la radiation à grande longueur d’ondes (en particulier infra- rouge/chaleur 4.4.N3 L’impact d’un gaz dépend de son aptitude à absorber les radiations à longueurs d’onde longues ainsi que de sa concentration dans l’atmosphère.

12 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GoldenMedows.jpg Impact d’un gaz à effet de serre Habilité à absorber la radiation à grande longueur d’ondes (en particulier infra- rouge/chaleur abondance dans l’atmosphère Taux de libérationPersévérance La vapeur d’eau entre dans l’atmosphère très rapidement mais demeure seulement quelques jours tandis que le CO 2 persiste pour des années. Méthane a 33 fois l’effet du CO 2 (mais n’est pas très abondant) CO 2 est très abondant composant 400 ppm par volume de l’atmosphère (0.04%) 4.4.N3 L’impact d’un gaz dépend de son aptitude à absorber les radiations à longueurs d’onde longues ainsi que de sa concentration dans l’atmosphère.

13 http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/globalcarboncycle.html La surface de la Terre absorbe l’énergie solaire de courte longueur d’onde et la retransmet à de plus grandes longueurs d’ondes (comme chaleur). Environ 25% de la radiation solaire est absorbée par l’atmosphère. Environ 75% de la radiation solaire pénètre l’atmosphère et se rend à la surface de la Terre. Jusqu’à 85%* de la chaleur retransmise est capturée par les gaz à effet de serre de l’atmosphère. *Cette valeur, quoique variable, est en croissance, probablement le résultat de l’activité humaine. La chaleur retourne à la surface de la Terre, causant un effet réchauffant. Comment l’effet de serre fonctionne 1 2 3 4 5 4.4.N4 La Terre réchauffée émet des radiations a longueurs d’onde longues (chaleur). 4.4.N5 Les radiations à longueurs d’onde plus longues sont absorbées par les gaz à effet de serre qui retiennent la chaleur dans l’atmosphère.

14 http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/globalcarboncycle.html La surface de la Terre absorbe l’énergie solaire de courte longueur d’onde et la retransmet à de plus grandes longueurs d’ondes (comme chaleur). Environ 25% de la radiation solaire est absorbée par l’atmosphère. Environ 75% de la radiation solaire pénètre l’atmosphère et se rend à la surface de la Terre. Jusqu’à 85%* de la chaleur retransmise est capturée par les gaz à effet de serre de l’atmosphère. *Cette valeur, quoique variable, est en croissance, probablement le résultat de l’activité humaine. La chaleur retourne à la surface de la Terre, causant un effet réchauffant. Comment l’effet de serre fonctionne 1 2 3 4 5 4.4.N4 La Terre réchauffée émet des radiations a longueurs d’onde longues (chaleur). 4.4.N5 Les radiations à longueurs d’onde plus longues sont absorbées par les gaz à effet de serre qui retiennent la chaleur dans l’atmosphère. Si la Terre n’avait pas d’atmosphère, et donc aucun effet de serre, la température moyenne de la surface serait environ -18 o C. Suggérez des impacts sur la vie sur la Terre.

15 Comment l’effet de serre fonctionne http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_green_house_effect.svg (Ce diagramme quantifie l’effet en Watts / m 2 ) 4.4.N4 La Terre réchauffée émet des radiations a longueurs d’onde longues (chaleur). 4.4.N5 Les radiations à longueurs d’onde plus longues sont absorbées par les gaz à effet de serre qui retiennent la chaleur dans l’atmosphère.

16 Utiliser ces animations /tutoriels pour améliorer votre compréhension. Comment l’effet de serre fonctionne http://www.damocles- eu.org/education/Animation_about_the_greenhouse_ effect_182.shtml http://www.sumanasinc.com/we bcontent/animations/content/gr eenhouse.html http://news.bbc.co.uk/2/shared/spl/hi/sci_n at/04/climate_change/html/greenhouse.stm http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/glob alcarboncycle.html 4.4.N4 La Terre réchauffée émet des radiations a longueurs d’onde longues (chaleur). 4.4.N5 Les radiations à longueurs d’onde plus longues sont absorbées par les gaz à effet de serre qui retiennent la chaleur dans l’atmosphère.

17 http://oceanworld.tamu.edu/resources/oceanography-book/co2problem.htm Points importants Les températures globales montrent une grande variation (pour diverses raisons) (cependant) on trouve une corrélation forte entre le dioxyde de carbone atmosphérique et la température globle. Preuve d’une corrélation entre le dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) et la moyenne des températures globales 4.4.N7 Il existe une corrélation entre les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère depuis le début de la révolution industrielle il y a 200 ans et les températures moyennes du globe.

18 L’analyse des gaz dans les bulles donne la concentration de CO2 dans l’atmosphère et la température de l’air (à partir des isotopes d’oxygène) au moment où la glace a été formée. Pour déduire les concentrations historique de dioxyde de carbone et de température, des carottes glaciaires sont forés dans les couches de glace de l’Antarctique http://en.wikipedia.org/wiki/File:GISP2_team_photo_core37.jpeg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GISP2_1855m_ice_core_layers.pn g Une carotte de glace à Vostock (image) forée à une station de surveillance russe dans l’Antarctique est Un cylindre de glace a été recueilli en forant au fond de la couche glaciaire. La longueur total de la carotte était 2083 mètres. La carotte montre les couches annuelles, qui peuvent être utiliser pour trouver la date des bulles d’air piégé dans la glace. 4.4.A2 les corrélations entre les températures du globe et les concentrations de dioxyde de carbone sur la Terre.

19 4.4.A2 Correlations between global temperatures and carbon dioxide concentrations on Earth. http://oceanworld.tamu.edu/resources/oceanography-book/co2problem.htm Evidence for a correlation between atmospheric carbon dioxide (CO 2 ) and average global temperatures Points importants La corrélation est supportée par les carottes glaciaires de plus de 400,000 années La température montre une plus grande variation que le CO 2 La majorité des fluctuations de CO2 sont corrélés avec les fluctuations de température Les mêmes tendances ont été retrouvés ailleurs. n.b. Vostock is a Russian monitoring station in East Antarctica 4.4.A2 les corrélations entre les températures du globe et les concentrations de dioxyde de carbone sur la Terre. Preuve d’une corrélation entre le dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) et la moyenne des températures globales

20 4.4.A2 Correlations between global temperatures and carbon dioxide concentrations on Earth. http://oceanworld.tamu.edu/resources/oceanography-book/co2problem.htm Evidence for a correlation between atmospheric carbon dioxide (CO 2 ) and average global temperatures Points importants La corrélation est supportée par les carottes glaciaires de plus de 400,000 années La température montre une plus grande variation que le CO 2 La majorité des fluctuations de CO2 sont corrélés avec les fluctuations de température Les mêmes tendances ont été retrouvés ailleurs. n.b. Vostock is a Russian monitoring station in East Antarctica 4.4.A2 les corrélations entre les températures du globe et les concentrations de dioxyde de carbone sur la Terre. Preuve d’une corrélation entre le dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) et la moyenne des températures globales La Corrélation ne prouve pas la causation, mais dans ce cas, on sait d’après les recherches que le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre.

21 http://radioviceonline.com/wp-content/uploads/2009/11/knorr2009_co2_sequestration.pdf Industrial revolution has started Large increases in usage of fossil fuels Le lien entre les émissions humaines et les niveaux de CO 2 atmosphérique Points importants Il y a une forte corrélation entre les émissions humaines et les niveaux atmosphérique de CO 2 Lorsque les niveaux de CO 2 atmosphériques augmentent, les montants CO2 absorbés par des puits de carbone augmentent aussi (seulement 40% des émissions demeurent dans l’atmosphère) anthropogenic = human caused 4.4.N8 Les augmentations récentes de dioxyde de carbone atmosphérique sont en grande partie dues à la combustion de matière organique fossilisée.

22 Les températures moyennes globales ne sont pas directement proportionnelle aux concentrations de gaz à effet de serre. D’autres facteurs, ex. activité de la tache solaire, ont un impact sur les températures moyennes globales. Une augmentation de la concentration des gaz à effet de serre causera probablement : Des températures moyennes globales plus élevées Des canicules plus fréquentes et intenses Certains endroits deviendront propice aux sécheresses Certains endroits deviendront propice à d’intenses périodes de pluie et d’inondations Les tempêtes tropicales seront plus fréquentes et plus intenses Des changements dans les courants océaniques, ex. affaiblissement du courant Gulf Stream apporterait des températures plus froides en Europe Nord-Ouest http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hurricane_Elena.jpg 4.4.N6 Les températures du globe et les régimes climatiques sont influencés par les concentrations des gaz a effet de serre.

23 Ocean acidification – the causes and effects http://www.sumanasinc.com/webcontent/an imations/content/acidification.html Les recherches indiquent que par 2100 les récifs de coraux s’éroderont plus vite qu’ils se reconstruiront. Ceci mettra en danger la survie de ces écosystèmes et le million d’espèces (estimation) qui en dépendent. http://www.pmel.noaa.gov/co2/story/What+is+Ocean+Acidificatio n%3F http://youtu.be/5cqCvcX7buo http://youtu.be/GL7qJYKzcsk http://youtu.be/Wo-bHt1bOsw 4.4.A1 Les menaces qu’impliquent les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dissous pour les récifs coralliens.

24 L’océan absorbe environ 25% du CO 2 émis dans l’atmosphère. Par conséquent, si le CO 2 atmosph. augmentent, les niveaux des océans augmenteront aussi. L’acidification des océans – causes et effets http://pmel.noaa.gov/co2/files/hitimeseries2.jpg Depuis 1800 le pH de l’eau de mer* a baissé de 0.1 unités de pH. Puisque l’échelle du pH est logarithmique, ceci représentse environ une augmentation de 30% en acidité. Les estimés des niveaux futurs de CO 2, indiquent que par 2100 l’eau de mer serait 150% plus acidique (une diminution de 0.5 pH) à un niveau jamais vu en 20 million d’années. *seawater refers to the surface of oceans which are affected more than the depths. 4.4.A1 Les menaces qu’impliquent les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dissous pour les récifs coralliens.

25 Lorsque le CO 2 se dissous dans l’eau, il forme une variété de molécules: CO 2 dissous libre Acide carbonique (H 2 CO 3 ) bicarbonate (HCO −3 ) carbonate (CO 3 2− ) L’acidification des océans – causes et effets Les ions carbonate ne sont pas très solubles, donc la concentration dans l’eau de mer est faible. Le CO 2 dissous diminue la concentration de carbonate davantage. http://www.pmel.noaa.gov/co2/files/oareaction_med.jpg Ce n’est pas seulement la création de l’acide carbonique qui affecte le pH; lorsque les ions bicarbonate et carbonate se forment, des ions H+ ions sont libérés donc diminuant le pH de l’eau de mer 4.4.A1 Les menaces qu’impliquent les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dissous pour les récifs coralliens.

26 L’acidification des océans – causes et effets À risqueBénéficie Espèces marines calcifiantes, incluant les huitres, moules, oursins, coraux de surfaces, coraux de profondeurs, et plancton calcaire.* Algues photosynthétiques et les herbes marines Ont besoin d’absorber les ions carbonate de l’eau de mer pour faire le carbonate de calcium de leur squelette Le faible CO 2 est un facteur limitant de la photosynthèse *Les organismes avec coquilles sont souvent des espèces butoirs et donc tout le réseau alimentaire peut être a risque. The pteropod is a tiny sea creature about the size of a small pea. Pteropods are a major food source for many animals including North Pacific juvenile salmon. The photos below show what happens to a pteropod’s shell when placed in sea water with pH and carbonate levels projected for the year 2100. http://www.pmel.noaa.gov/co2/story/What+is+Ocean+Acidification%3F 4.4.A1 Les menaces qu’impliquent les concentrations croissantes de dioxyde de carbone dissous pour les récifs coralliens.

27 http://www.skepticalscience.com/ Many claims that human activities are not causing climate change have been made in the media, whether it be in newspapers, on television or on the internet. It is important to realise that not all sources are trustworthy and it is important to know the motivation of those publishing claims on either side of the debate. Last Week Tonight with John Oliver: Climate Change Debate http://youtu.be/cjuGCJJUGsg 4.4.A3 L’évaluation des assertions selon lesquelles les activités humaines ne sont pas responsables du changement climatique.

28 Bibliographie / Remerciements Bob Smullen