III. L’amplification des facteurs astronomiques.
1. L’influence de l’albédo.(page 22/23) L’énergie solaire
L’énergie solaire arrive sous forme de rayonnement solaire. L’œil en perçoit la partie visible, ce qui représente 40% de cette énergie. Le reste se distribue dans l’infrarouge proche (50%) et dans l’ultraviolet (10%). Moyennée sur l’année et sur l’ensemble de la Terre, l’énergie solaire qui arrive est de 342 watts par m2. Toute cette énergie ne “chauffe” pas la Terre, c’est-à-dire n’est pas absorbée par la Terre (atmosphère, océans, continents). Environ 30% (c’est-à-dire 107 watts par m2, est renvoyé (ou réfléchi) dans l’espace par l’atmosphère, les océans et les continents. C’est à cause de cette lumière réfléchie que la Terre est visible de l’espace et que les planètes apparaissent brillantes la nuit dans le ciel. Il en reste donc 235 watts par m2 qui vont “chauffer” la Terre.
L’albédo (http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1rc.html) est le rapport entre l'énergie que réfléchit une surface et l'énergie incidente qu'elle reçoit
C’ est l’un des facteurs qui contrôle la température de surface de la Terre. Actuellement 30
% de l'énergie solaire arrivant sur toute la surface de la Terre est réfléchie vers l'espace. On a donc un albédo de 0,3.
Nous savons que plus une surface est réfléchissante, moins elle s'échauffe. Des radiomètres permettent de mesurer l'albédo d'un objet donné. Embarqués à bord de satellites, ceux-ci peuvent évaluer l'albédo des différentes régions du globe de façon très précise.
-Les surfaces enneigées ont un albédo élevé (allant de 50 % pour la neige sale jusqu’à 95 % pour la neige fraîche); la végétation et les océans ont un faible albédo (de 10 à 15 % pour la végétation et de 6 à 20 % pour les océans);
-Les déserts et sols nus ont un albédo moyen entre 30 et 40 %;
-Les nuages, selon leur altitude et leur composition, ont un albédo compris entre 30 et 75 %.
L’albédo de la Terre varie principalement en fonction de la nébulosité, de l’enneigement, de l’englacement et du couvert végétal : en moyenne, il est de 34 %.
NB : L’albédo moyen de la planète Vénus est beaucoup plus élevé car cette planète est entièrement couverte par les nuages (de l’ordre de 71 % ). Vénus renvoie donc vers l’espace la plus grande partie du rayonnement solaire qu’elle reçoit : cette planète brille dans le ciel comme une étoile, ce qui lui vaut son appellation d’étoile du Berger.
Existe-t-il une corrélation entre l'ensoleillement et la formation des calottes glaciaires?
Lors des périodes de faible insolation, l'effet astronomique est amplifié par le développement des calottes glaciaires qui, en augmentant l'albédo global de la Terre, contribue à son
refroidissement.
Tandis que pendant les périodes de fortes insolations, l’effet astronomique est amplifié par la réduction des calottes glaciaires qui, en diminuant l'albédo global de la Terre, contribue à son refroidissement.
On est en présence d'un mécanisme amplificateur ou encore d'une rétroaction positive.
L'albédo est l'un des facteurs qui contrôle la température de surface de la Terre. Il est fonction entre autres du couvert végétal et de l'extension des calottes polaires qui eux-mêmes dépendent de la température.
PB : Quel(s) est (sont) le(s) facteur(s) susceptibles de faire varier l’albédo ? 2. Le rôle de l’effet de serre.
On observe une corrélation entre les variations de température et celles de la quantité de CO2 : dans certains cas l’augmentation de CO2 précède celle de température, dans d’autres cas c’est l’inverse.
Pb : Comment expliquer que dans certains cas l’augmentation de t° précède celle du CO2 ? Hypothèse : le rôle de l’effet de serre :
Rappel :
- Une animation : http://www.biologieenflash.net/sommaire.html (choisir géologie, dynamique interne)
Rappels : le CO2 peut être contenu dans :
La déforestation limite la réabsorption par les arbres.
L’élevage, la multiplication des régions
marécageuses + rizières augmente la libération de CO2 (et CH4)
L’utilisation des combustibles fossiles augmente le taux de CO2 atmosphérique.
L’altération des roches carbonatées libère du CO2.
Le volcanisme libère du CO2.
Mais sur quel mécanisme peut intervenir la température, qui accentuerait l’effet de serre (amplification) ?
Réservoirs :
- L’atmosphère sous forme de CO2
- L'hydrosphère sous forme de CO2 dissous.
- La biosphère sous forme de matière organique : absorbé par photosynthèse et rejeté par respiration - La lithosphère dans les roches carbonées et carbonatées. Il est également rejeté lors du volcanisme.
(doc 3 page 21)
L’augmentation de température induit une diminution de la solubilité du CO2 dissous dans l’hydrosphère et donc un passage de ce CO2vers l’atmosphère.
En augmentant la température d’une eau on doit constate une diminution du CO2 en solution.
Donc lorsque la température augmente, le CO2 augmente dans l’atmosphère, donc l’effet de serre s’accentue, donc la
température augmente encore : AMPLIFICATION.
Les seules variations de l'ensoleillement n'expliquent pas l'amplitude observée des variations de températures. D'autres phénomènes interdépendants modulent l'effet astronomique :
les variations de l’albédo de la planète
les variations de la teneur en CO2 atmosphérique autres…
PB : Quels sont les effets des modifications climatiques au cours des 700 000 dernières années ?
Altération Dégazage Atmosphère
Biosphère hydrosphère
Roches Volcans Roches carbonatées carbonées lithosphère
Diffusion Dissolution
Diffusion
Dissolution
Précipitation
Photosynthèse
Respiration Fermentation décomposition
fossilisation
Schéma bilan du cycle du CO2
