DST SCS3 – terminale ES (50 minutes) Calculatrice non autorisée Exercice 1. Questions de cours. 4 points. 10 minutes.
Entourer la ou les bonnes propositions directement sur l’énoncé pour chaque série de propositions.
1. Les gaz à effet de serre que l’on trouve actuellement dans notre atmosphère : a. sont tous d’origine anthropique
b. ont vu leur concentration augmenter fortement depuis la Révolution industrielle c. n’ont aucun impact sur le réchauffement climatique
d. proviennent tous de la combustion des énergies fossiles 2. Le CO2 est un gaz :
a. uniquement présent dans l’atmosphère b. qui est à l’origine de l’acidification des océans
c. uniquement d’origine anthropique d. qui s’élimine en quelques années si l’on arrête d’en produire 3. Le méthane est émis vers l’atmosphère :
a. lors de la fabrication du ciment
b. par la combustion des hydrocarbures par les véhicules thermiques c. par la fermentation des déchets
d. par la transformation des engrais minéraux 4. Pour évaluer la fiabilité d’un modèle climatique :
a. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques actuelles uniquement ;
b. on le modifie jusqu’à ce que les prédictions collent aux autres modèles de la communauté scientifique ; c. on teste son aptitude à modéliser les climats du passé ;
d. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques mesurées.
3. Indiquer la signification des termes suivants. 2 points.
Ppm RCP GIEC Gt
Exercice 2. Des modèles différents mais pour quel intérêt ? 4 points 10 minutes
D’après Enseignement scientifique Terminale Hachette Education 2020.
Document. Maillage de l’Europe dans quatre modèles.
1. Comparer l’évolution de la résolution des quatre modèles. 2 points.
2. Indiquer les conséquences pour la précision du modèle et les difficultés prévisibles en matière de calcul. 2 pts.
Utiliser les termes : maille, résolution, précision, modèle et puissance de calcul.
Exercice 3. Une évolution du peuplement en poissons du Golfe de Gascogne. 12 points. 30 minutes.
D’après Enseignement scientifique Terminale Bordas 2020.
De par sa position géographique et les courants marins qui l’alimentent, le golfe de Gascogne permet à des populations de poissons aux exigences thermiques différentes de se côtoyer. Ainsi, on y trouve 62 espèces subtropicales, 27 espèces des zones tempérées et 24 espèces boréales préférant normalement des eaux plus froides. En moyenne, les espèces subtropicales sont de plus petites tailles et n’intéressent pas les pêcheurs qui les relâchent.
Depuis 1987, la proportion des individus de chaque catégorie capturés dans les filets varie (a).
Afin de comprendre l’origine de cette évolution, les chercheurs ont formulé deux hypothèses : - L’évolution observée des peuplements est due au réchauffement climatique (b) ;
- L’évolution observée est due à la pêche elle-même car les espèces boréales, plus grandes, sont généralement prédatrices des espèces tempérées et subtropicales.
Document a. Nombre et origine des individus pêchés en fonction du temps.
Document b. Evolution de la température des eaux du Golfe de Gascogne pour deux profondeurs différentes.
Pour vérifier ces hypothèses, les chercheurs ont modélisé l’évolution des effectifs de trois espèces représentatives avec et sans réchauffement des eaux de 0,5°C par an pendant 2 ans (c). Pour ces deux simulations, la pêche est absente. L’effectif de chaque espèce dépend à la fois de la température qui influence les mécanismes physiologiques de la reproduction et des relations alimentaires qui existent entre ces espèces.
Document c. Simulations de l’évolution démographique de trois espèces en fonction du temps avec et sans
réchauffement des eaux.
Questions.
1. Indiquer les tendances observées dans l’évolution des peuplements de poissons. 1 point.
2. Donner et justifier les hypothèses émises par les chercheurs. 4 points.
3. Relever les différences entre le modèle utilisé et la réalité. 3 points.
4. Valider ou non l’hypothèse d’une cause climatique à l’évolution observée. 3 points.
5. Quelle simulation complémentaire faut-il réaliser pour conclure cette étude ? 1 point.
Correction Exercice 1. Questions de cours. 4 points. 10 minutes.
1. Les gaz à effet de serre : b. ont vu leur concentration augmenter fortement depuis la Révolution industrielle 2. Le CO2 est un gaz : b. qui est à l’origine de l’acidification des océans
3. Le méthane est émis vers l’atmosphère : c. par la fermentation des déchets
4. Pour évaluer la fiabilité d’un modèle climatique : c. on teste son aptitude à modéliser les climats du passé et d. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques mesurées.
3. Indiquer la signification des termes suivants. 2 points.
ppm : partie par million
GIEC : groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
RCP : representative concentration pathway (ou Profils représentatifs d'évolution de concentration) Gt : gigatonne
Exercice 2. Des modèles différents mais pour quel intérêt ? 4 points 10 minutes 1. Comparer l’évolution de la résolution des quatre modèles. 2 points.
Le modèle F1R (le plus ancien) a une résolution de 500 km, le SAR de 250 km, le TAR de 180 km, et AR4 de 110 km (le plus récent). La résolution des modèles d’améliore donc au fil du temps (entre 1990 et 2007).
2. Indiquer les conséquences pour la précision du modèle et les difficultés prévisibles en matière de calcul. 2 pts.
Utiliser les termes : maille, résolution, précision, modèle et puissance de calcul.
Plus le modèle contient de mailles, plus sa résolution et sa précision s’améliorent. En revanche, il demande une plus grande puissance de calcul.
Exercice 3. Une évolution du peuplement en poissons du Golfe de Gascogne. 12 points. 30 minutes.
1. Indiquer les tendances observées dans l’évolution des peuplements de poissons. 1 point.
Tendances entre 1987 et 2002.
- Espèces subtropicales : en nette augmentation (de 4.103 à 2.104) - Espèces boréales : faible augmentation : de 2.103 à 4.103. - Espèces tempérées : quasi-stabilité : de 9.102 à presque 103.
2. Donner et justifier les hypothèses émises par les chercheurs. 4 points.
Les hypothèses des chercheurs sont :
- l’évolution observée des peuplements est due au réchauffement climatique ;
- l’évolution observée est due à la pêche elle-même car les espèces boréales, plus grandes, sont généralement prédatrices des espèces tempérées et subtropicales.
Pour la première, le doc. b montre qu’entre 1973 et 2001, la température des eaux à 100 et 200m de profondeur a eu tendance à augmenter (respectivement de 0,5 et presque 1°C). Or, dans le même temps, on constate une augmentation forte du nombre d’espèces subtropicales qui préfèrent des eaux plus chaudes (mais aussi légèrement des espèces boréales qui devraient être défavorisées).
Pour la seconde, les pêcheurs pêchent moins les espèces subtropicales, qui sont de plus petite taille. Cela peut expliquer que leur proportion augmente au fil du temps (surtout si les espèces boréales prédatrices sont pêchées).
3. Relever les différences entre le modèle utilisé et la réalité. 3 points.
- Les chercheurs ont modélisé l’évolution des effectifs de trois espèces représentatives avec et sans réchauffement des eaux de 0,5°C par an pendant 2 ans (soit 1°C sur 2 ans).
- Or en réalité le réchauffement est moins élevé (entre 0,5 et 1°C sur 30 ans).
- Les chercheurs n’ont pas tenu compte de la pêche.
- Or la pêche est une réalité dans la zone.
- Le modèle ne prend en compte que trois espèces.
- Or en réalité, il y en a 113 (dont plus de la moitié de subtropicales contre 1/3 dans le modèle).
4. Valider ou non l’hypothèse d’une cause climatique à l’évolution observée. 3 points.
- Rappel. Petit tacaud : espèce tempérée. Chinchard : espèce subtropicale. Merlan : espèce boréale.
- Sans réchauffement, les effectifs du petit tacaud sont faibles et quasi-stationnaires. Il en est de même pour le chinchard (mais son effectif finit par augmenter légèrement, ce qui peut s’expliquer par le fait que le chinchard mange le petit tacaud ?). Ceux du merlan restent très faibles : le merlan étant au sommet de la chaîne alimentaire, le faible nombre de chinchards et de tacauds peu expliquer la faiblesse de l’effectif. Les résultats sont proches de la réalité. L’hypothèse « pêche » peut être validée.
- Avec réchauffement, les effectifs des trois poissons augmentent (reproduction favorisée visiblement).
- Ceux du petit tacaud augmentent fortement, ce qui n’est pas le cas dans la réalité, (triplement en 1,5 ans) avant de décroitre.
- Ceux du chinchard ont tendance à légèrement augmenter puis nettement plus après 1,5 ans alors que leur nombre de proies (les tacauds) diminue. Ils semblent trouver de meilleures conditions avec le réchauffement climatique.
- Les effectifs du merlan restent relativement faibles, malgré un nombre de proies pourtant plus élevé : ils semblent donc pâtir du réchauffement climatique.
- Toutefois, l’effectif des merlans est plus élevé que sans réchauffement, mais dans des proportions faibles alors que leur nombre de proies est en forte augmentation : ils semblent ne pas bénéficier de l’effet réchauffement, ce qui va dans le sens de la première hypothèse (et non pas dans celle « réchauffement »).
Noter que la notation s’est adaptée à la qualité de votre argumentation, même si vos conclusions sont différentes.
L’important est d’avoir bien saisi les données.
5. Quelle simulation complémentaire faut-il réaliser pour conclure cette étude ? 1 point.
Il faudrait tester l’effet de la pêche, ce qui n’a pas été fait. Il faudrait aussi faire une simulation sans variation de température (température constante).
DST SCS3 – terminale ES (50 minutes) Calculatrice non autorisée Exercice 1. Questions de cours. 4 points. 10 minutes.
Entourer la ou les bonnes propositions directement sur l’énoncé pour chaque série de propositions.
1. Les gaz à effet de serre que l’on trouve actuellement dans notre atmosphère : a. sont tous d’origine anthropique
b. ont vu leur concentration augmenter fortement depuis la Révolution industrielle c. n’ont aucun impact sur le réchauffement climatique
d. proviennent tous de la combustion des énergies fossiles 2. Le CO2 est un gaz :
a. uniquement présent dans l’atmosphère b. qui est à l’origine de l’acidification des océans
c. uniquement d’origine anthropique d. qui s’élimine en quelques années si l’on arrête d’en produire 3. Le méthane est émis vers l’atmosphère :
a. lors de la fabrication du ciment b. par la combustion des hydrocarbures par les véhicules thermiques c. par la fermentation des déchets d. par la transformation des engrais minéraux
4. Pour évaluer la fiabilité d’un modèle climatique :
a. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques actuelles uniquement ;
b. on le modifie jusqu’à ce que les prédictions collent aux autres modèles de la communauté scientifique ; c. on teste son aptitude à modéliser les climats du passé ;
d. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques mesurées.
3. Indiquer la signification des termes suivants. 2 points.
Ppm RCP GIEC Gt
Exercice 2. Des modèles différents mais pour quel intérêt ? 4 points 10 minutes
D’après Enseignement scientifique Terminale Hachette Education 2020.
Document. Maillage de l’Europe dans quatre modèles.
1. Comparer l’évolution de la résolution des quatre modèles. 2 points.
2. Indiquer les conséquences pour la précision du modèle et les difficultés prévisibles en matière de calcul. 2 pts.
Utiliser les termes : maille, résolution, précision, modèle et puissance de calcul.
Exercice 3. Quel futur pour les écosystèmes récifaux ? 12 points. 30 minutes
D’après Enseignement scientifique Terminale Belin 2020.
Depuis quelques dizaines d'années les récifs coralliens montrent des symptômes de stress et de mauvaise santé.
Les scientifiques s'interrogent pour savoir si ce phénomène est dû aux rejets de gaz à effet de serre anthropiques.
Document 1. Répartition latitudinale mondiale des récifs coralliens.
Les écosystèmes récifaux se développent en eau peu profonde et bien oxygénée sur les littoraux des régions où la température des eaux varie peu au cours de l'année. Les variations de température constituent un stress important pour les différentes espèces de coraux.
Document 2. Anomalies des températures moyennes de janvier à juillet 2019 définies par rapport à la période 1981-2010.
D’après www.noaa.gov
Document 3. Structure d’un récif et localisation des constructions récifales.
La structure récifale protège les côtes des vagues et des tempêtes. Elle offre des sources de nourriture et d'attraction touristique autour desquelles tourne l'économie régionale.
Document 4. Stress et résilience des coraux.
Des études récentes faites dans le Pacifique et l'océan Indien portent sur le comptage et la détermination des espèces de coraux. Les scientifiques considèrent que si une espèce se développe au-delà d'un taux de couverture du fond marin de 10 %, elle n'est pas stressée.
Platygyra est une forme de corail « en coussin » avec une croissance lente, plus petite et plus simple qu'Echinopora. L'augmentation de Platygyra au sein d'un récif modifie la forme et la résistance de celui-ci. Un tel récif en bordure de littoral offrira une protection moindre face à la montée des eaux par exemple.
Questions
1. À l'aide de vos connaissances, expliquer dans un paragraphe de 5 lignes maximum comment les gaz à effet de serre rejetés par les humains peuvent être responsables d'une augmentation globale de la température terrestre. Les secteurs d’activité concernés doivent être précisés.3 points.
2. En mettant en relation les données des documents 1 et 2, déterminer dans quelles zones du globe le stress pour les coraux risque d'être le plus important. 3 points.
3. On entend souvent dire que le réchauffement climatique détruit tous les coraux. Nuancer cette affirmation à l'aide du document 4. 3 points.
4. À l'aide des documents 3 et 4, énoncer des conséquences écologiques et économiques du stress des coraux pour les habitants des îles coralliennes. 3 points.
Correction.
Exercice 1. Questions de cours. 4 points. 10 minutes.
1. Les gaz à effet de serre : b. ont vu leur concentration augmenter fortement depuis la Révolution industrielle 2. Le CO2 est un gaz : b. qui est à l’origine de l’acidification des océans
3. Le méthane est émis vers l’atmosphère : c. par la fermentation des déchets
4. Pour évaluer la fiabilité d’un modèle climatique : c. on teste son aptitude à modéliser les climats du passé et d. on compare ses variables de sortie aux données météorologiques mesurées.
3. Indiquer la signification des termes suivants. 2 points.
ppm : partie par million
GIEC : groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
RCP : representative concentration pathway (ou Profils représentatifs d'évolution de concentration) Gt : gigatonne
Exercice 2. Des modèles différents mais pour quel intérêt ? 4 points 10 minutes 1. Comparer l’évolution de la résolution des quatre modèles. 2 points.
Le modèle F1R (le plus ancien) a une résolution de 500 km, le SAR de 250 km, le TAR de 180 km, et AR4 de 110 km (le plus récent). La résolution des modèles d’améliore donc au fil du temps (entre 1990 et 2007).
2. Indiquer les conséquences pour la précision du modèle et les difficultés prévisibles en matière de calcul. 2 pts.
Utiliser les termes : maille, résolution, précision, modèle et puissance de calcul.
Plus le modèle contient de mailles, plus sa résolution et sa précision s’améliorent. En revanche, il demande une plus grande puissance de calcul.
Exercice 3. Quel futur pour les écosystèmes récifaux ? 12 points. 30 minutes
1. Expliquer comment les GES rejetés par les humains peuvent être responsables d'une augmentation globale de la température terrestre. Les secteurs d’activité concernés doivent être précisés. 3 points.
Les GES rejetés par l’humain proviennent de diverses activités : combustion des énergies fossiles, déforestation, calcination, élevage intensif… On trouve notamment CO2 et CH4 pour les plus emblématiques (mais on en trouve d’autres). Ils s’accumulent en partie dans l’atmosphère où ils vont renforcer l’effet de serre en piégeant davantage d’IR émis par la Terre, d’où une hausse des températures.
2. Déterminer dans quelles zones du globe le stress pour les coraux risque d'être le plus important. 3 points.
- Les récifs sont surtout situés entre 40°S et 30°N (globalement dans la zone intertropicale) et le long des côtes. 1 - Les écosystèmes récifaux se développent en eau peu profonde et bien oxygénée sur les littoraux des régions où la température des eaux varie peu au cours de l'année (c’est le cas de ces zones).
- On constate que l’anomalie de température relevée entre janvier et juillet 2019 est positive par rapport à la période de référence, notamment dans ces latitudes. Si l’atmosphère se réchauffe, alors les océans font de même.
- Or les variations de température constituent un stress important pour les différentes espèces de coraux.
3. Le réchauffement climatique détruit tous les coraux. Nuancer cette affirmation. 3 points.
- Des études ont été faites dans le Pacifique et l'océan Indien (comptage et détermination des espèces de coraux).
- Les scientifiques considèrent que si une espèce se développe au-delà d'un taux de couverture du fond marin de 10 %, elle n'est pas stressée.
- On étudie ici Platygyra (une forme de corail « en coussin » avec une croissance lente, plus petite et plus simple qu'Echinopora).
- On voit dans le graphique que de nombreux Platygyra ont un pourcentage de couverture supérieur à 10 % : une grande majorité n’est pas stressée. Cela peut s’expliquer par la croissance lente et la forme plus simple.
- Pour Echinopora, beaucoup ont un taux de couverture inférieur à 10 % : elles seront donc stressées.
- Platygyra risque de prendre la place laissée vacante par Echinopora.
- Toutes les espèces de coraux n’auront donc pas les mêmes degrés de stress et résilience.
4. Enoncer des conséquences écologiques et économiques du stress des coraux pour les habitants. 3 points.
Document 4. L'augmentation de l’abondance de Platygyra au sein d'un récif modifie la forme et la résistance de celui-ci. Un tel récif en bordure de littoral offrira une protection moindre face à la montée des eaux par exemple (et aux vagues et aux tempêtes).
Les vagues atteindront donc plus facilement le rivage et pourront induire des dégâts importants sur les infrastructures économiques littorales. Le fait que ces espèces aient une croissance lente ne permet pas non plus de faire croître le récif vers la surface de la mer qui s’élève graduellement à cause du réchauffement. Ces formes ont donc beaucoup moins d’effets protecteurs que les autres coraux.
