Exercice corrigé Ancien programme

Variations des paramètres orbitaux de la terre

Au cours des 500 000 dernières années, le climat a connu des variations qui ont été corrélées avec les changements cycliques des paramètres orbitaux de la Terre. Mais les petites variations de température provoquées par ces causes astronomiques ont été amplifiées par des facteurs terrestres.

1. Quels arguments peuvent montrer que les variations du climat sont la conséquence des variations des paramètres orbitaux de la Terre ?

2. À partir des informations tirées des documents ci-dessous mises en relation avec vos connaissances, expliquez le ou les phénomènes à l'origine de cette amplification des variations de température.

Doc 19 Analyse de carottes de glace

L'analyse des carottes de glace réalisées à Vostok (Antarctique) a permis de retracer l'évolution de la température et de la concentration en CO2 de l'atmosphère.

Doc 20 Effet de serre

« L'effet de serre » est dû à la présence de gaz à effet de serre (GES) contenus dans l'atmosphère. Une partie du rayonnement solaire traverse l'atmosphère et atteint le sol, qui en retour émet un rayonnement thermique qui, lui, est absorbé par les GES, ce qui réchauffe l'atmosphère, qui elle-même réchauffe le sol.

Contributions approximatives à l'effet de serre des principaux gaz : vapeur d'eau : 60 %  CO2 : 26 %  ozone : 8 %  méthane et oxyde nitreux : 6 %.

Doc 21 Une expérience

De l'eau est chauffée. La température de l'eau et la concentration en CO2 sont mesurés à intervalles réguliers.

Ce sujet comporte deux questions :

1. Argumenter en faveur d'une origine astronomique des variations du climat 

2. Expliquer le rôle du CO2 dans l'amplification des variations de température provoquées par les variations des paramètres orbitaux.

Une aide détaillée pour la deuxième question est proposée avec la correction.

Pour identifier les phénomènes qui amplifient les variations :

  •  utiliser le document 19 pour comparer les évolutions de la température et de la concentration en CO2 et identifier une corrélation entre leurs évolutions.
  •  utiliser les deux autres documents pour préciser les relations de causalité entre ces deux paramètres.
  •  Arguments en faveur d'une origine astronomique : document 19

Analyse : Les paramètres orbitaux de la Terre changent de manière cyclique. Or, on observe une variation cyclique du climat : tous les 100 000 ans environ se produit réchauffement climatique qui se traduit par une augmentation assez rapide de la température qui passe de – 7 °C à + 1 °C en moyenne, avant de descendre à nouveau de façon irrégulière pendant 90 000 ans.

  •  Identification des phénomènes qui amplifient les variations

– Étude des évolutions passées de la température et du CO2 : document 19

Analyse : Au cours des 500 000 dernières années, la température varie de manière cyclique. Ces variations de température peuvent être corrélées avec les variations de la concentration en dioxyde de carbone, ces deux paramètres évoluent toujours dans le même sens et de manière quasi synchrone (lors des périodes de réchauffement, le taux de CO2 est de 280 ppm, lors des périodes glaciaires, il peut atteindre 200 ppm).

Conclusion : Il existe donc une relation de cause à conséquence entre ces deux paramètres qu'il convient de préciser. L'aspect synchrone des variations ne permet pas de préciser cette relation.

– Étude des relations entre CO2 et température :documents 20 et 21

Analyse : Le CO2 est un gaz à effet de serre : une augmentation de la concentration en CO2 provoque une augmentation de la température.

Quand la température de l'eau augmente, sa concentration en CO2 diminue.

Interprétation : Le CO2 présent à l'état dissous forme du gaz qui s'échappe dans l'atmosphère. Une augmentation de la température des océans est la cause du dégazage de CO2, ce qui provoque l'augmentation de sa concentration dans l'atmosphère.

Bilan

Deux cas peuvent être distingués.

1. Les variations des paramètres orbitaux de la Terre provoquent une augmentation de la température du globe. L'eau des océans ainsi chauffée libère du CO2 dans l'atmosphère. Cette augmentation du CO2 dans l'atmosphère augmente sa température par effet de serre, ce qui augmente le dégazage… Le phénomène s'amplifie.

2. Les variations des paramètres orbitaux de la Terre provoquent une diminution de la température du globe. L'eau des océans est refroidie et dissout du CO2 présent dans l'atmosphère, ce qui diminue l'effet de serre et donc la température… Là aussi le phénomène s'amplifie.

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