Cours Chapitre 2 La Complexité du Système climatique

1. La complexité du système climatique

• Définition : La Terre, constituée de sous-ensembles interagissant (atmosphère, hydrosphère, cryosphère, lithosphère, biosphère), forme un système climatique.

• Énergie radiative :

  • Énergie qui entre dans le système et en sort.

  • Forçage radiatif : Différence entre énergie entrante et sortante.

    • Positif : entraîne un réchauffement.

    • Négatif : entraîne un refroidissement.

• Problématique : Quels facteurs influencent le système climatique et son évolution dans le temps ?

2. Le climat et sa variabilité

• Météorologie vs Climatologie :

  • Météorologie : Étude des phénomènes à court terme (jours, semaines).

  • Climatologie : Étude des variations à moyen et long terme (années, siècles, millénaires).

• Définition du climat : Les moyennes des grandeurs atmosphériques observées sur une période déterminée.

• Température moyenne de la Terre : Moyenne spatiale et temporelle de données collectées.

• Indices des variations climatiques :

  • Niveau marin.

  • Position des glaciers.

  • Épaisseur du permafrost.

  • Étude des pollens (palynologie).

• Observations actuelles :

  • Élévation du niveau marin, recul des glaciers, diminution du permafrost, pollens témoignant de climats chauds => indication de réchauffement global.

3. Le changement climatique actuel

• Tendances des 150 dernières années :

  • Réchauffement climatique global : +1 °C.

  • Conséquences : Fonte des glaces, évolution des dates de récolte.

• Forçage radiatif positif : Augmentation due aux gaz à effet de serre (GES).

4. Rétroactions sur le climat

• Rétroactions positives : Amplification de la température moyenne.

  • Augmentation de la vapeur d'eau.

  • Fonte des glaces (diminue l'albédo).

  • Dégel du pergélisol (libère des GES).

• Rétroactions négatives : Amortissement du forçage radiatif.

  • Végétalisation favorisée par plus de CO2 (puits de carbone).

  • Augmentation de la couverture nuageuse (augmente l'albédo).

• Rôle de l'océan : Absorption d'énergie supplémentaire, dilatation thermique, élévation du niveau de la mer.

• Changement climatique irréversible : À l'échelle de plusieurs siècles.

5. Définitions clés

• Grandeur atmosphérique : Température, pression, humidité, pluviométrie, couverture nuageuse, vent.

• Indicateur du climat : Indice observable de climats passés ou présents.

• Forçage radiatif : Équilibre entre énergie reçue et émise par la planète.

• Gaz à effet de serre (GES) : Gaz (CO2, CH4, N2O, vapeur d'eau) absorbant des longueurs d'onde infrarouges.

• Équilibre radiatif : Équilibre lorsque l'énergie reçue par la surface égale celle émise.

• Rétroaction : Action de retour d'un phénomène sur sa perturbation initiale.

• Pergélisol : Sol gelé en permanence, présent dans certaines régions froides.

• Dilatation thermique : Augmentation de volume de l'eau avec la température.

Albédo : C'est la capacité d'une surface à réfléchir la lumière. Un albèdo élevé signifie que la surface renvoie beaucoup de lumière, ce qui peut influencer le climat.

Rétroactions climatiques : Les rétroactions peuvent être de deux types : positives et négatives.

• Rétroactions positives : Ces rétroactions amplifient le changement initial. Par exemple, lorsqu'il y a un réchauffement, l'humidité dans l'air augmente, ce qui accroît la vapeur d'eau. Comme la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre, elle contribue à un réchauffement supplémentaire. Un autre exemple est la fonte des glaces, qui réduit l'albédo (capacité à réfléchir la lumière), entraînant encore plus de réchauffement.

• Rétroactions négatives : Ces rétroactions atténuent le changement initial. Par exemple, une augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère peut favoriser la croissance des plantes, qui absorbent le CO2 et peuvent agir comme des puits de carbone. Une autre rétroaction négative est l'augmentation de la couverture nuageuse, qui peut accroître l'albédo et réduire le réchauffement en renvoyant plus de lumière solaire dans l'espace.