Gaz à effet de serre et réchauffement climatique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Atmosphère, hydrosphère, climats
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2012 | Académie : Sujet zéro
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Gaz à effet de serre et réchauffement climatique
 
 

Atmosphère, hydrosphère, climat

Corrigé

43

Spécialité

svtT_1200_14_15C

 

Sujet zéro

pratique du raisonnement scientifique Exercice 2 • 5 points

La dix-septième conférence des Nations unies sur le changement climatique (du 28 novembre au 9 décembre 2011) n’a eu que très peu d’écho auprès du grand public. Vous êtes l’un des rédacteurs du journal du lycée et, à ce titre, vous êtes chargé de rédiger un article pour sensibiliser vos lecteurs aux enjeux de cette conférence internationale.

Document 1

Évolution du taux de CO2 atmosphérique A et de la température B depuis 1850


 

 

Les données avec des croix sont des valeurs mesurées. Les données sans croix (postérieures à 2003) sont issues de simulations.

D’après le site Planète Terre, planet-terre.ens-lyon.fr

Document 2

Variations, en fonction de l’âge, des températures moyennes et des concentrations en CO2 et CH4 atmosphériques mesurées dans les échantillons de glace prélevés à Vostok (Antarctique)


 

Remarques :

  • l’époque actuelle est à « 0 BP » (Before Present) ;
  • les températures sont déduites des concentrations en isotopes du dioxygène (518O).

D’après le site Planète Terre, planet-terre.ens-lyon.fr

Document 3

Coefficient de solubilité du CO2 dans l’eau de mer

Le CO2 atmosphérique peut se dissoudre dans l’eau. La quantité soluble par unité de volume dépend de la température de l’eau. La dissolution du CO2 dans l’eau est totalement réversible.

 

Température (°C)

0

5

10

15

20

25

30

Coefficient de solubilité du CO2 dans l’eau de mer

(mol.L–1.atm–1)

1,41

1,17

0,99

0,85

0,74

0,65

0,57

 

D’après Labeyrie J., L’Homme et le climat, Point Sciences, Le Seuil.

Document 4

Répartition des émissions mondiales de gaz à effet de serre issus des activités humaines, tous gaz compris

 

Transport

15 %

Résidentiel et tertiaire

23 %

Procédés industriels

29 %

Déforestation

17 %

Agriculture

13 %

Déchets et égouts

3 %

 

On estime que le CO2 est responsable de 55 % de l’effet de serre non naturel, provenant des activités humaines.

Données du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat)

> En vous aidant de vos connaissances, écrivez un article pour le journal du lycée, qui explique sur quels arguments scientifiques les experts internationaux se fondent lorsqu’ils affirment qu’il est urgent de réduire les émissions de gaz à effet de serre afin de limiter l’augmentation de la température moyenne du globe pour les générations futures.

Votre réponse s’appuiera sur l’exploitation du dossier. Aucune étude exhaustive des documents n’est attendue.

Comprendre le sujet

  • Le sujet s’efforce de correspondre à la nouvelle orientation de ce type d’exercice en proposant un dossier et en demandant de concevoir la réponse sous la forme d’un article dans un journal.
  • Dans un tel article, on ne fera pas une étude systématique des documents sous la forme : exploitation du document 1, puis exploitation du document 2, etc. Il faut imaginer des paragraphes dont les titres imposent l’idée abordée et non le ou les document(s) concerné(s). Il s’agit d’exploiter des informations extraites de divers documents pour arriver à une conclusion en fin de paragraphe.
  • La conclusion de l’article doit porter sur les perspectives d’avenir.

Mobiliser ses connaissances

  • L’effet de serre, déterminé par la composition atmosphérique, est un facteur influençant le climat global.
  • La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d’évolution possible du climat de la planète, notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par les activités humaines.
Corrigé

Une conférence internationale sur le climat va avoir lieu à la fin du mois de novembre. Les intervenants aborderont les mesures à prendre afin de limiter le réchauffement climatique en agissant sur la production des gaz à effet de serre.

Le réchauffement climatique est-il une réalité ? L’augmentation des émissions des gaz à effet de serre (GES) est-elle réelle, et dans quelle mesure est-elle liée aux activités humaines ?

Le réchauffement climatique

  • La température est variable selon les années (document 1), mais la courbe de température moyenne indique une augmentation nette à partir des années 1950. Elle passe, en effet, de 19 °C environ cette année-là à 20 °C en 2000, soit une augmentation de 1 °C en 50 ans.
  • C’est un réchauffement moyen mais, dans les régions polaires, il a été plus important.

Le réchauffement parait donc être une réalité.

L’augmentation des gaz à effet de serre

  • Les gaz à effet de serre sont le dioxyde de carbone, le méthane et la vapeur d’eau.
  • Le document 1 montre, pour l’un de ces gaz (le CO2) une lente augmentation de sa concentration de 1860 (285 ppmv) à 1950 (310 ppmv), puis une augmentation beaucoup plus rapide de 1950 à 2000, où sa concentration passe de 310 à plus de 360 ppmv.

L’augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère est une réalité.

 

Des données chiffrées sur l’évolution des quantités de CO2 libérées par les activités humaines au cours du temps auraient été utiles.

  • Le document 4 indique que des activités humaines variées, en libérant en particulier le CO2, ont pu participer à cette augmentation.

La responsabilité des gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique

  • Le document 4 suggère qu’il y a un effet de serre non naturel (provenant des activités humaines) dont le CO2 est responsable pour 55 %, et que cet effet de serre non naturel est l’une des causes du réchauffement climatique.
  • Dans le passé, il y a eu des variations naturelles du climat et cela, bien sûr, en l’absence d’activités humaines. Le document 2 permet de rechercher une corrélation entre les variations de la température et celles des concentrations atmosphériques de deux gaz à effet de serre (CO2 et CH4).
  • Le graphe montre 5 périodes interglaciaires brèves et 4 périodes glaciaires plus longues. L’amplitude des variations de température étant de l’ordre de 8 à 10 °C.
  • Les teneurs en CO2 et CH4 sont respectivement de 280 ppmv et de 700 ppmv en période interglaciaire et de 200 ppmv et 400 ppbv en période glaciaire.

Il y a donc bien une corrélation entre les concentrations des gaz à effet de serre et la température à la surface du globe.

  • L’augmentation de la concentration en CO2 en 50 ans, de 1950 à 2000 (document 1), a pratiquement la même amplitude que celle ayant eu lieu au cours du passage d’une phase glaciaire à une phase interglaciaire, dont la durée se mesure en milliers d’années.
  • On peut donc penser que l’augmentation de l’effet de serre dû aux activités humaines est bien responsable de l’élévation de température.

Remarque : il faut préciser que les variations naturelles des concentrations des gaz à effet de serre ne sont pas à elles seules responsables des variations climatiques. Ce sont des variations des paramètres orbitaires qui, en modifiant l’insolation reçue par la Terre, ont initié le changement climatique. Ce changement a entraîné des variations dans la concentration des gaz à effet de serre.

Une amplification possible de l’effet de serre

Le document 2 montre que le coefficient de solubilité du CO2 diminue lorsque la température de l’eau augmente. Le réchauffement climatique peut entraîner un réchauffement de l’eau des océans et, en conséquence, un rejet de CO2 dans l’atmosphère.

Il en résulte une amplification de l’effet de serre.

Le futur

  • Les modèles climatiques qui prennent en compte non seulement les émissions entropiques (liées aux activités humaines) de CO2, mais aussi d’autres facteurs comme la diminution de la solubilité du CO2, rendent compte des variations de température mesurée pendant les 50 dernières années (document 1).
  • La fiabilité de ces modèles paraît donc correcte et utilisable pour prévoir les températures à venir. Et le document 1 indique que, sans action, la température moyenne du globe devrait atteindre 24 °C en 2100, soit une augmentation de 4 °C par rapport à l’actuel.

On comprend alors l’importance des mesures à prendre pour réduire les émissions de gaz à effet de serre par l’Homme.