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Chapitre 1 — Science, climat et société

Illustration — Science, climat et société

L'essentiel en 30 secondes

Le climat terrestre dépend de l'effet de serre naturel (sans lui, la Terre serait à -18 °C au lieu de +15 °C). L'augmentation des gaz à effet de serre (CO_2, CH_4, N_2O) d'origine humaine amplifie cet effet et provoque un réchauffement. Les modèles climatiques simulent l'évolution du climat en s'appuyant sur des équations physiques. L'empreinte carbone mesure l'impact d'une activité en tonnes équivalent CO_2.

Notions clés

Effet de serre: Absorption et réémission du rayonnement infrarouge par certains gaz de l'atmosphère, ce qui augmente la température moyenne à la surface.
Forçage radiatif: Différence entre l'énergie radiative reçue et émise par le système climatique, exprimée en $W/m^2$ . Un forçage positif réchauffe, un négatif refroidit.
Modèle climatique: Simulation numérique du système climatique basée sur les lois de la physique (mécanique des fluides, thermodynamique, transferts radiatifs).
Empreinte carbone: Quantité totale de gaz à effet de serre émise directement ou indirectement par une activité, exprimée en tonnes équivalent CO_2.
Gaz à effet de serre (GES): Gaz qui absorbent le rayonnement infrarouge : CO_2, CH_4, N_2O, vapeur d'eau, O_3, CFC. Leur pouvoir de réchauffement et leur durée de vie varient.

Formules

Température d'équilibre sans atmosphère

T_e = \left(\frac{(1-a) \cdot P_{\text{solaire}}}{4 \sigma}\right)^{1/4}

Condition : a = albédo terrestre (~ $0{,}30), \sigma =$ constante de Stefan-Boltzmann $(5{,}67 \times 10^{-8}\;\text{W\cdot m}^{-2}\text{\cdot K}^{-4}),$ P $_{\text{solaire}} =$ puissance solaire reçue par m^2 (~ $1\,361\;\text{W/m}^2)$

Puissance radiative émise par la Terre

P = \sigma \cdot T^4

Condition : Loi de Stefan-Boltzmann, T en kelvins

A retenir

Sans effet de serre naturel : -18 °C. Avec : +15 °C en moyenne. C'est l'effet de serre ADDITIONNEL (anthropique) qui pose problème.
Un modèle climatique n'est pas une prévision météo : il simule des tendances à long terme, pas le temps qu'il fera le 15 mars.
Le PRG permet de comparer les GES entre eux : 1 kg de CH_4 réchauffe autant que ~28 kg de CO_2 sur 100 ans.

Erreurs classiques

Erreur : Confondre effet de serre naturel et effet de serre additionnel

Correction : L'effet de serre naturel est indispensable à la vie. C'est son renforcement par les émissions humaines qui cause le réchauffement.

Erreur : Croire que le CO_2 est le seul gaz à effet de serre

Correction : Le CH_4 et le N_2O ont un PRG bien supérieur au CO_2 par kg, même si le CO_2 domine en volume total émis.

Erreur : Penser qu'un modèle climatique = une certitude absolue

Correction : Les modèles utilisent des scénarios d'émissions. Ils donnent des fourchettes de résultats, pas une valeur unique.

Astuce méthode

Au bac, si on te demande d'analyser un graphique climatique, commence toujours par identifier les axes (unités, échelle de temps), puis décris la tendance générale AVANT d'interpréter.