sciences climat et société

« Thème 1 : science, climat et société Chapitre 1 : l'atmosphère terrestre et la vie Problème : comment la vie peut-elle influencer la composition de l'atmosphère depuis son origine jusqu'à aujourd'hui? I - Origine de l'atmosphère et des océans Activité 1 Sublimation = passage glace vapeur La terre c’est formé par accrétion (chutes objet céleste) Permet dégazage eau atmosphère Age système solaire 4-5 milliard d’années 15 milliard univers Milieu terre fer nickel car lourd Manteau plus léger Croute Atmosphere: gaz Bilan 1 Il y a environ 4,6 milliards d’années, au moment de la formation du système solaire, la Terre se forme et par accrétion d'objets cosmiques.

Notre planète s'est peu à peu structurée par migration des éléments les plus lourds vers le centre (noyau) et les plus légers en périphérie (manteau et croûte).

Des enveloppes concentriques se sont ainsi mises en place, l'atmosphère primitive composée d'éléments légers étant la plus externe. L'analyse du dégazage de météorites de type chondrites similaires au matériau impliqué dans l'accrétion est un bon indicateur de sa composition.

Ainsi l’atmosphère primitive était composée de N2, CO2 et de 80% d'H2O (pas de 02).

Sa composition actuelle est d’environ 78% de N2 et 21% de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4 et N2O). Le refroidissement de la surface de la Terre primitive a conduit à la liquéfaction de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère initiale.

L’hydrosphère s’est formée à partir des apports cosmiques et du dégazage du manteau, cela a permis à la vie de se développer. II - Vie terrestre et évolution de l'atmosphère Activité 2 3,5 milliard d’années apparences vie Ions Fe3+, —> sédiments océanique 4Fe+3O2 —> 2Fe2O3 Dioxigene apparu dans les océans Le fer contenus dans les roches peut être oxydés par dioxygène et former des oxydes de fer qui peuvent être rouge.

La présence de fer rubanés est une preuve d’oxygène sur terre 2GA oxygene sort ocean Dioxyde apparu grace au stromatolites Cycles 02 Puits ( consommateur ) —> animaux, végétaux , combustions, sédiments, volcanisme, ozone Sources —> ozone, vegetaux ( qui font la photosynthèse), phytoplancton, H2O Hypothese être vivants apparu dans les fausses océanique Bilan 2 Les premières traces de vie sont datées d’il y a au moins 3,5 milliards d’années.

Par leur métabolisme photosynthétique, des cyanobactéries (stromatolithes) ont produit le dioxygène qui a oxydé, dans l’océan, des espèces chimiques réduites.

La présence d'ions Fe3+ dans les sédiments océaniques (fers rubanés) atteste d'un océan oxydant et d'une atmosphère réductrice.

Bien que les fossiles des stromatolithes montrent que le 02 s'est formé dès - 3,5 Ga, le 02 était encore absent de l'atmosphère à cette période. Suite à la précipitation du fer des océans, le dioxygène s'est libéré puis accumulé, à partir de 2,4 milliards d’années, dans l'atmosphère (apparition des paléosols rouges continentaux : red beds).

Sa concentration atmosphérique actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ. Les sources et puits de dioxygène atmosphérique sont aujourd’hui essentiellement liés aux êtres vivants (photosynthèse et respiration) et aux combustions. Equation simplifiée photosynthèse : 6CO2 + 6H2O + lumière ------------> C6H12O6 (glucose) + 6O2 Equation simplifié de la respiration : C6H12O6 (glucose) + 6O2 ------------> 6CO2 + 6H2O + énergie (ATP) Constat l'ozone est une molécule pour laquelle on peut entendre à la fois qu'il en manque (trou) ou qu'il y en a trop dans l'atmosphère (pics de pollution) Problème : quels processus peuvent être responsables de cela? Hypothèse : III - La couche d'ozone Activité 3 1.

La couche d’ozone nous protège des rayons ultraviolets, car ce sont les plus dangereux.

Uv —> ADN mutation les ivc sont absorbés 2.

Destruction cause d’ozone causée par la pollution humaine, a cause des gaz CFC Bilan 3 Sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire, le dioxygène stratosphérique peut se dissocier, initiant une transformation chimique qui aboutit à la formation d’ozone.

Celui-ci constitue une couche permanente de concentration maximale située à une altitude d’environ 30 km.

La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet solaire (notamment les UV C) et permet une protection des êtres vivants de ses effets mutagènes. Constat : l’élément carbone est présent dans les enveloppes profondes et superficielles de la Terre.

Il constitue, avec l’hydrogène et l’oxygène, l’élément de base des molécules organiques. Problème : quels processus permettent au carbone de passer d'un réservoir à un autre? Comment l'homme perturbe-t-il ces processus? Hypothèse : IV - Le cycle du carbone a - Formation des combustibles fossiles Activité 4 1.

Les combustibles fossiles se forment à partir de la matière organique accumulée dans des environnements tels que les marécages, les lacs et les océans.

Enfouis sous des couches de sédiments, cette matière organique subit une transformation chimique sous l'effet de la chaleur et de la pression, se convertissant en hydrocarbures.

Ce processus, connu sous le nom de diagenèse, prend des millions d'années.

La notion de "combustible fossile" découle du fait que ces ressources sont issues de la décomposition de matière organique ancienne (fossile) et sont donc non renouvelables à l'échelle humaine. Biomasse : masse des êtres vivants Les êtres vivants après leur morts vont être décomposés, minéralisation et gaz.

10 millions d’années, biomasse enfuis sous des couches de sédiments, peu oxygène donc décomposition impossible 1.

Le Carbonifère est crucial dans la formation des combustibles fossiles car il correspond à une période géologique où d'immenses marécages couverts de végétation se sont développés.

Pendant cette période, le métabolisme photosynthétique des plantes a absorbé d'énormes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère pour produire de la biomasse.

L'absence de micro-organismes décomposeurs efficaces a conduit à la préservation de cette biomasse sous forme de charbon.

Ainsi, le carbone utilisé lors de la combustion du charbon provient à l'origine de l'atmosphère, et sa libération lors de la combustion a des conséquences atmosphériques néfastes en augmentant le CO2, contribuant aux changements climatique Bilan 4 Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années.

Un combustible fossile se forme sur une durée de plusieurs dizaines de millions d'années.

C'est généralement l'enfouissement des matériaux organiques qui a empêché leur décomposition et permis la transformation en combustible fossile. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables. b - Perturbations du cycle du carbone Activité 5 Les flux incluent la photosynthèse, la respiration, la combustion, la déforestation, l'absorption océanique, et d'autres processus.

La perturbation humaine résulte principalement de l'augmentation des émissions de CO2 par la combustion des combustibles fossiles et de la déforestation, perturbant l'équilibre naturel du cycle du carbone. Les activités humaines perturbent le cycle du carbone principalement par l'émission excessive de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère, résultant de la combustion des combustibles fossiles, de la déforestation et de l'industrialisation. Bilan 5 Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux (tonne/an). Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés.

L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre, il est perturbé par les activités humaines (combustions d'énergies fossiles notamment). Chapitre 2 : la complexité du système climatique I - Météorologie et climatologie Activité 1 1.Le climat méditerranéen se caractérise par des étés chauds et secs, des hivers doux et des précipitations principalement en hiver, tandis que le climat océanique est marqué par des températures modérées tout au long de l'année, des précipitations réparties de manière relativement uniforme et des étés plus frais que ceux du climat méditerranéen. 2.Un climat se définit par la température, la pression, la vitesse et la directions des vents et d’autres grandeurs dans un espace donné alors que la météorologie étudie les phenomes atmosphérique a court thermes Bilan 1 Un climat est défini par un ensemble de moyennes de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée.

Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, le degré d’hygrométrie, la pluviométrie, la nébulosité, la vitesse et la direction des vents. La climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires, etc.).

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques qu’elle prévoit à court terme (jours, semaines). II - Variabilité du climat a - Climat global de la Terre et son évolution Activité 2 1.

0,016°C/an entre 1980 et 2010, ( Yb-Ya)/ ( Xb-Xa) Vitesse moyenne refroidissement 7/60 000= 0,000116°C/an. Vitesse moyenne réchauffement 7/10 000= 0,0007°C/an . 1.

L’analyse des carottes de glace offre une chronologie des variations climatiques passées c’est le cas de l’antarctique .

Les bulles d’air emprisonnées, dans la glace fournissent des échantillons atmosphériques, permettant d’analyser les concentrations de gaz, notamment de dioxyde de carbone et de méthane, révélant les changements climatiques et les niveaux d’émissions.

De plus, la composition isotopique de l’eau dans la glace fournit des informations sur les températures passées, offrant ainsi une perspective sur les climats anciens..... »