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Fonte et régression des glaciers

France métropolitaine • Juin 2021

Fonte et régression des glaciers

30 min

25 points

Intérêt du sujet • La fonte des glaciers de montagne est l'une des conséquences du réchauffement climatique. Ce phénomène touche particulièrement l'Europe. Cela nous concerne donc de très près !

 

Le réchauffement climatique est la principale cause de la fonte et de la régression des glaciers de montagne dans le monde.

D'après www.futura-sciences.com

partie 1. Les causes de la fonte des glaciers

L'augmentation de la température de l'air est responsable d'une fonte plus importante des glaciers de montagne. Cette augmentation de la température est liée à l'excédent de gaz à effet de serre (vapeur d'eau H2O, dioxyde de carbone CO2, méthane CH4, etc.) libérés dans l'atmosphère par les activités humaines. Les chercheurs estiment que le manteau neigeux naturel des Alpes pourrait diminuer de 70 % d'ici la fin du siècle si les émissions de gaz à effet de serre se poursuivent à l'identique. Un deuxième phénomène responsable de la fonte des glaciers de montagne est la diminution des précipitations. En effet, les apports en neige de l'hiver ne compensent plus la fonte naturelle des glaciers pendant l'été.

1. En vous appuyant sur l'introduction, citer deux causes essentielles responsables de la fonte des glaciers de montagne.

2. Donner le nom et le nombre des atomes présents dans la molécule de méthane.

3. Le méthane, constituant principal du gaz naturel et du biogaz, intervient aussi en tant que réactif dans des combustions servant aux activités humaines. On obtient du dioxyde de carbone et de l'eau à l'issue d'une combustion complète. Choisir parmi les équations chimiques suivantes celle qui modélise la combustion complète du méthane. Justifier ce choix.

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2

CH4 + 2 O2 2 CO2 + H2O

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Partie 2. Fonte des glaciers de montagne et hydroÉlectricitÉ

Les eaux de fonte des glaciers contribuent à alimenter des lacs de retenue et participent au fonctionnement de centrales hydroélectriques dont le schéma de principe est donné ci-dessous.

sci3_2106_07_00C_01

D'après www.edf.fr

1. Citer la forme d'énergie emmagasinée au niveau du lac de retenue parmi les suivantes : énergie nucléaire, énergie cinétique, énergie potentielle, énergie chimique, énergie thermique.

2. On considère l'alternateur de la centrale hydroélectrique. Sans recopier le diagramme de conversion d'énergie ci-dessous, affecter à chaque numéro une forme d'énergie en choisissant parmi les groupes de mots suivants : énergie électrique, énergie chimique, énergie cinétique, énergie lumineuse, énergie thermique.

sci3_2106_07_00C_02

Partie 3. Évolution au cours du temps de l'Épaisseur en un point de la Mer de Glace

sci3_2106_07_00C_03

D'après www.ecologie.gouv.fr

1. À l'aide du document ci-dessus, on montre que la diminution de l'épaisseur de la Mer de Glace (un glacier des Alpes) entre les années 1990 et 2000 est de 4 mètres. Déterminer la diminution de l'épaisseur du glacier entre les années 2000 et 2010. Justifier la réponse.

2. Comparer les deux diminutions obtenues pour une durée de dix ans puis commenter. Quelle hypothèse peut-on formuler à propos du réchauffement climatique ?

Partie 4. Vitesse d'écoulement de la glace de la Mer de Glace dans les Alpes

Un glacier de montagne n'est pas immobile. Une fois la glace formée, elle s'écoule lentement vers l'avant de la pente, comme un fleuve. Une première estimation de la vitesse d'écoulement de la Mer de Glace a été établie il y a déjà presque deux siècles : une échelle abandonnée par le physicien alpiniste Horace-Bénédict de Saussure en 1788 a été retrouvée 4 370 mètres en aval en 1832.

Établir le raisonnement permettant de calculer la vitesse d'écoulement de la glace de la Mer de Glace. Effectuer le calcul et exprimer le résultat en mètres par an.

 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Ce sujet ne contient pas de document à proprement dit, mais chaque question commence par une introduction faisant office de document.

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Partie 1 • Causes de la fonte des glaciers; Ce texte présente deux phénomènes responsables de la fonte plus importante des glaciers de montagne de nos jours.Les informations et les formules données te serviront pour répondre aux questions qui suivent.; Ligne 2 : Partie 2 • Fonte des glaciers de montagne et hydroélectricité; Ce schéma d'une centrale électrique donne le principe de fonctionnement de la centrale qui utilise l'eau provenant des glaciers.Fais attention aux énergies mises en jeu dans ce schéma.; Ligne 3 : Partie 3 • Évolution de l'épaisseur de la Mer de Glace; Ce graphique donne le changement de l'épaisseur en un point d'un glacier (Mer de Glace) au cours du temps.Utilise une règle pour repérer les points sur l'axe des ordonnées correspondant aux abscisses demandées.; Ligne 4 : Partie 4 • Vitesse d'écoulement de la glace de la Mer de Glace; Ce texte explique comment un glacier de montagne se met en mouvement et s'écoule.Note bien les deux dates données dans ce texte et l'altitude indiquée pour effectuer tes calculs.;

Répondre aux questions

Partie 1

 3. Note bien dans l'énoncé de cette question les noms des produits de la réaction. Ces produits doivent figurer dans l'équation choisie.

Partie 2

 1. L'énergie à citer est celle également emmagasinée dans les objets ou les masses que l'on maintient en hauteur dans un lieu où règne la pesanteur.

Partie 4

Suis les étapes proposées ci-dessous pour répondre à cette question.

sci3_2106_07_00C_04

Partie 1

1. L'une des causes de la fonte des glaciers de montagne est l'augmen­tation de la température de l'air due au réchauffement climatique. La seconde raison est la diminution des précipitations en hiver. ­L'apport en neige est donc insuffisant pour compenser la quantité qui fond naturellement.

2. La molécule de méthane (CH4) contient un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène.

3. La bonne équation est :

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O.

info +

L'équation d'une réaction doit être équilibrée, c'est-à-dire que le nombre d'atomes doit être le même à droite et à gauche de la flèche.

D'après l'énoncé, il apparaît de l'eau H2O et du dioxyde de carbone CO2, ce que nous constatons à droite de l'équation. Comme les éléments sont conservés au cours de la réaction, on doit retrouver le même nombre d'atomes à gauche de la flèche : un atome de carbone, quatre atomes d'hydrogène et quatre atomes d'oxygène.

Dans la première équation, l'eau n'apparaît pas comme produit de la réaction et, dans la seconde équation, il n'y a qu'un seul atome de carbone et quatre d'oxygène avant la réaction, mais deux atomes de carbone et cinq d'oxygène après, ce qui n'est pas possible.

Partie 2

1. La forme d'énergie emmagasinée dans le lac de retenue est l'énergie potentielle.

2. Les deux énergies sont :

Énergie cinétique

Énergie électrique

Partie 3

conseil

Chaque graduation correspond à 2 m, il est donc possible de faire une lecture sur la courbe. Mais en faisant le calcul, tu dois justifier ta réponse.

1. D'après le graphique, en 2000, l'épaisseur du glacier était de 340 m, tandis qu'en 2010, cette épaisseur était de 324 m.

La diminution de l'épaisseur du glacier est donc de 340 – 324 = 16 m.

2. Le graphique de la question 3 montre qu'entre 1990 et 2000, c'est-à-dire en 10 ans, l'épaisseur de la Mer de Glace a diminué de 4 m. Tandis qu'entre 2000 et 2010, soit pour une durée identique, l'épaisseur du même glacier a diminué de 16 m, c'est-à-dire quatre fois plus que lors de la décennie précédente. Nous pouvons donc émettre l'hypothèse qu'en 10 ans, le réchauffement du climat de notre planète a connu une accélération fulgurante.

Partie 4

D'après l'introduction, une échelle abandonnée par un physicien alpiniste a parcouru 4 370 m entre l'année où il l'a abandonnée, c'est-à-dire en 1788, et l'année où elle a été trouvée, en 1832. La durée t du parcours de l'échelle est :

t = 1832 – 1788 = 44 ans

La vitesse v à laquelle l'échelle a parcouru la distance d = 4 370 m est celle de l'écoulement de la glace de la Mer de Glace, car cet objet a été entraîné par le mouvement du glacier. Cette vitesse est donnée par :

v = dt=437044 = 99 m/an

Nous pouvons donc affirmer que la vitesse moyenne de l'écoulement de la glace est 99 m/an. Il s'agit d'une vitesse moyenne, car cette valeur ne peut pas être constante en tout lieu d'une chaîne de montagnes aussi vaste et sur une durée aussi longue (44 ans).

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