Tle-Enseignement Scientifique-T1-C2-III facteurs anthropiques

Summary

Ce chapitre explique le bilan radiatif de la Terre et l'effet de serre, en détaillant comment l'énergie solaire interagit avec l'atmosphère et la surface terrestre. L'absorption et la réflexion de cette énergie, influencées par des facteurs comme l'albédo, permettent de maintenir une température stable. Cependant, l'augmentation des gaz à effet de serre, notamment le dioxyde de carbone et le méthane, causée par les activités humaines, perturbe cet équilibre et provoque un réchauffement climatique rapide. Les scientifiques relient cette hausse de température à l'augmentation des émissions anthropiques, rendant la question du changement climatique urgent et crucial.

Takeaways

• 😀 La Terre reçoit une énergie solaire moyenne de 340 watts par mètre carré, mais seulement 240 watts par mètre carré sont réellement absorbés en raison de l'albédo.
• 🌍 L'albédo de la Terre, qui est en moyenne de 0,3, détermine la proportion de la lumière solaire réfléchie. Par exemple, la neige réfléchit 90 % de l'énergie solaire, tandis que les océans n'en réfléchissent que 10 %.
• 🌞 L'énergie absorbée par la Terre est émise sous forme de rayonnement infrarouge à une longueur d'onde maximale de 10 micromètres.
• 🌡️ L'équilibre radiatif de la Terre explique pourquoi la température moyenne de la surface terrestre est de 15°C, bien que l'énergie entrante et sortante soit théoriquement égale à -18°C sans l'effet de serre.
• 💨 L'effet de serre est causé par des gaz comme la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2) et l'ozone, qui absorbent et renvoient une partie de l'énergie infrarouge vers la surface de la Terre, augmentant ainsi la température.
• 🌬️ Un équilibre dynamique existe entre l'absorption de l'énergie solaire, l'émission de rayonnement infrarouge et les échanges thermiques avec l'atmosphère.
• 📈 Depuis le début du 20e siècle, la température moyenne terrestre a augmenté de plus de 1°C, un phénomène largement attribué à l'augmentation des gaz à effet de serre d'origine anthropique.
• 🔬 Le dioxyde de carbone (CO2) a connu une augmentation significative de sa concentration depuis 1900, passant de 280 ppm à plus de 400 ppm en 2020, ce qui est directement lié à la hausse des températures mondiales.
• 🌍 Le méthane (CH4), un autre gaz à effet de serre, a également vu une augmentation rapide depuis 1950, contribuant ainsi au réchauffement climatique.
• 📊 Le forçage radiatif positif se produit lorsque l'énergie émise par la Terre est davantage retenue dans l'atmosphère, entraînant un réchauffement supplémentaire de la planète.
• 📚 La période du réchauffement climatique médiéval (1000-1150 après J.-C.) a vu une augmentation progressive de la température, mais bien moins marquée que celle observée au 20e siècle, où l'augmentation a été presque 5 fois plus rapide.

Q & A

Comment la température moyenne de surface de la Terre reste-t-elle relativement constante malgré l'absorption de l'énergie solaire ?

La température moyenne de surface de la Terre reste constante grâce à un équilibre radiatif dynamique, où l'énergie solaire reçue est égale à l'énergie émise sous forme de rayonnement infrarouge. Cet équilibre est perturbé par les gaz à effet de serre qui retiennent une partie de l'énergie émise, maintenant ainsi la température à environ 15°C.

Quel est le rôle de l'albédo dans le bilan radiatif de la Terre ?

L'albédo est le rapport entre l'énergie solaire réfléchie et l'énergie solaire totale reçue. Il joue un rôle crucial dans le bilan radiatif en déterminant combien de l'énergie solaire est réfléchie par la Terre. Par exemple, la neige a un albédo élevé (0,9), tandis que la mer en a un faible (0,1), ce qui affecte la quantité d'énergie absorbée par la surface terrestre.

Pourquoi la Terre émet principalement un rayonnement infrarouge et non visible ?

La Terre émet principalement un rayonnement infrarouge car la température de sa surface est beaucoup plus basse que celle du Soleil, ce qui fait que l'énergie émise se trouve principalement dans les longueurs d'onde infrarouges. Le rayonnement visible, en revanche, est principalement émis par des objets à des températures beaucoup plus élevées, comme le Soleil.

Pourquoi la température moyenne de la Terre devrait-elle théoriquement être de -18°C et non de 15°C ?

Théoriquement, la température de la Terre devrait être de -18°C si l'on considère uniquement le bilan radiatif de la Terre, où l'énergie absorbée est égale à l'énergie émise. Cependant, la présence de gaz à effet de serre, tels que la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, retient une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, augmentant ainsi la température moyenne de surface à environ 15°C.

Quel est l'impact des gaz à effet de serre sur le climat de la Terre ?

Les gaz à effet de serre, tels que la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et l'ozone, absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre et le réémettent vers la surface. Cela augmente la quantité d'énergie retenue dans l'atmosphère, ce qui réchauffe la surface terrestre et permet de maintenir des températures relativement stables et habitables.

Qu'est-ce que le forçage radiatif et comment influence-t-il la température de la Terre ?

Le forçage radiatif est un concept qui décrit comment une variation de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère peut influencer la température de la Terre. Un forçage radiatif positif, dû à une augmentation de la concentration de ces gaz, conduit à un réchauffement de la Terre, tandis qu'un forçage négatif, dû à une diminution des gaz à effet de serre, peut entraîner un refroidissement.

Pourquoi la température de la Terre a-t-elle augmenté de manière aussi rapide au 20e siècle ?

La température de la Terre a augmenté de manière rapide au 20e siècle en raison de l'augmentation significative des concentrations de gaz à effet de serre, particulièrement le dioxyde de carbone. Cette augmentation est étroitement liée aux activités humaines telles que la combustion de combustibles fossiles et la déforestation, qui ont libéré de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Quel est le lien entre les variations de dioxyde de carbone et la température terrestre dans le passé géologique ?

Dans le passé géologique, des variations de la concentration de dioxyde de carbone ont été associées à des changements de température terrestre. Lorsque le dioxyde de carbone diminuait, la température de la Terre diminuait aussi, et vice versa. Ce phénomène montre que le dioxyde de carbone joue un rôle clé dans le contrôle de la température terrestre sur de longues périodes.

Qu'est-ce que le réchauffement climatique médiéval et comment se compare-t-il avec le réchauffement actuel ?

Le réchauffement climatique médiéval désigne une période entre l'an 1000 et 1150 où la température était plus élevée qu'à l'époque de l'an 600, avec une augmentation d'environ 0,2°C. En comparaison, le réchauffement actuel est beaucoup plus rapide, avec une augmentation de près de 1°C depuis le 20e siècle, ce qui est largement dû à l'augmentation des gaz à effet de serre d'origine humaine.

Quel rôle joue le dioxyde de carbone dans le réchauffement climatique actuel ?

Le dioxyde de carbone joue un rôle central dans le réchauffement climatique actuel. Depuis 1900, sa concentration dans l'atmosphère a augmenté de manière significative, passant de 280 ppm à plus de 400 ppm. Cette augmentation est directement liée aux émissions anthropiques, telles que la combustion de combustibles fossiles, et contribue à l'élévation rapide des températures mondiales.