Exercices — La complexité du système climatique

1. La météorologie étudie et prévoit les phénomènes atmosphériques à court terme (jours, semaines) : température du jour, vent, pluie… La climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires) : moyennes, tendances, indicateurs globaux.

2.

• « 34 °C jeudi à Marseille » : météo (prévision à quelques jours) ;
• « +1 °C en 150 ans » : climat (tendance de long terme sur une moyenne globale) ;
• « L’hiver 2012 très froid » : météo (un événement ponctuel, même à l’échelle d’une saison) ;
• « Les glaciers alpins depuis 1900 » : climat (évolution d’un indicateur sur plus d’un siècle).

3. Non. Le réchauffement climatique est une tendance sur des moyennes de long terme ; il n’empêche pas la variabilité naturelle du temps qu’il fait. Un hiver froid isolé est un événement météorologique : il ne dit rien de la tendance climatique, exactement comme une bonne note isolée ne dit rien d’une moyenne annuelle en baisse.

Réflexe à retenir : pour trancher, regarde l’échelle de temps (jours/semaines contre décennies/siècles) et demande-toi si on parle d’un événement ou d’une moyenne.

1. La variation absolue est la différence entre la valeur finale et la valeur initiale :

$420 - 280 = 140\ \text{ppm}$

2. La variation relative rapporte cette différence à la valeur de départ :

$\frac{420 - 280}{280} = \frac{140}{280} = 0{,}50 = 50\ \%$

La concentration de CO₂ a augmenté de 50 % depuis l’ère préindustrielle.

3. Vitesse actuelle : 140 ppm en 173 ans, soit environ :

$\frac{140}{173} \approx 0{,}8\ \text{ppm par an}$

Vitesse des déglaciations passées : 100 ppm en 10 000 ans, soit 0,01 ppm par an. Le rapport des deux vitesses vaut environ :

$\frac{0{,}8}{0{,}01} = 80$

L’augmentation actuelle est donc environ 80 fois plus rapide que lors des variations naturelles les plus marquantes du passé. C’est cette vitesse sans précédent depuis plusieurs centaines de milliers d’années qui distingue la perturbation actuelle de la variabilité naturelle du climat.

Réflexe à retenir : variation absolue = différence ; variation relative = différence divisée par la valeur de départ. Ne confonds pas les deux.

1. Rétroaction positive. Réchauffement → plus d’évaporation → plus de vapeur d’eau, qui est un GES → effet de serre renforcé → réchauffement supplémentaire. La conséquence amplifie la cause.

2. Rétroaction positive. Réchauffement → fonte des glaces → surfaces sombres (océan, sol) à la place de surfaces claires → albédo plus faible → moins de rayonnement solaire réfléchi, plus d’énergie absorbée → réchauffement supplémentaire.

3. Rétroaction positive. Réchauffement → dégel du permafrost → libération de GES (CO₂ et CH₄) piégés dans les sols gelés → effet de serre renforcé → réchauffement supplémentaire.

4. Rétroaction négative. Plus de CO₂ → photosynthèse stimulée → davantage de CO₂ absorbé par les organismes chlorophylliens (puits de carbone) → l’augmentation du CO₂ est freinée. La conséquence s’oppose à la cause : c’est stabilisateur — mais cet effet reste trop faible pour compenser les émissions humaines.

Réflexe à retenir : pose-toi UNE question — la conséquence amplifie-t-elle la cause (rétroaction positive) ou s’y oppose-t-elle (rétroaction négative) ? « Positive » ne veut pas dire « bonne nouvelle » : les trois rétroactions positives ci-dessus aggravent le réchauffement.

1. Le volume de la couche est celui d’un pavé de surface $S$ et de hauteur $h$ :

$V = S \times h = 3{,}6 \times 10^{14} \times 500 = 1{,}8 \times 10^{17}\ \text{m}^3$

2. Une augmentation de 0,02 % correspond à un facteur $2 \times 10^{-4}$ :

$\Delta V = 2 \times 10^{-4} \times 1{,}8 \times 10^{17} = 3{,}6 \times 10^{13}\ \text{m}^3$

3. Ce volume supplémentaire se répartit sur la surface des océans :

$\Delta h = \frac{\Delta V}{S} = \frac{3{,}6 \times 10^{13}}{3{,}6 \times 10^{14}} = 0{,}1\ \text{m}$

Un réchauffement de 1 °C de la couche superficielle élève le niveau marin d’environ 10 cm, par simple dilatation thermique — sans qu’aucune glace n’ait fondu !

4. L’autre cause majeure est la fusion des glaces continentales (calottes du Groenland et de l’Antarctique, glaciers de montagne) : cette eau, initialement stockée sur les continents, est ajoutée à l’océan. En revanche, la banquise flotte déjà sur l’océan : comme un glaçon qui fond dans un verre, sa fonte ne modifie quasiment pas le niveau de l’eau.

Réflexe à retenir : montée des océans = dilatation thermique + glaces continentales. La distinction glaces continentales / glaces de mer est un attendu explicite du programme.