Enveloppes externes

Observations et rappels

Info climat : données du Raizet

Comment expliquer les différences de pluviométrie entre St Anne, Capesterre-Belle-Eau et Vieux Habitants ?

Comment expliquer les alizés ?

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Phénomènes météorologiques

Distinguer climat et météorologie.

Discuter l’origine de certains évènements climatiques (pluviométrie, nébulosité, évènements extrêmes)

Caractéristiques des enveloppes externes

Présenter la structure des enveloppes externes (atmosphère et hydrosphère) ainsi que leurs propriétés physico-chimiques.

Bilan radiatif de la Terre et effet de serre

Exploiter et relier des données permettant d’établir le bilan radiatif de la Terre.

Expliquer le lien entre bilan radiatif terrestre et température moyenne de surface.

Circulations atmosphériques et océaniques et leur couplage

Relier l’inégale répartition de l’énergie solaire et la sphéricité de la Terre.

Mettre en relation l’inégale répartition de l’énergie solaire avec la mise en mouvement des enveloppes externes.

Expliquer l’influence de la rotation de la Terre sur ces mouvements (force de Coriolis).

Démontrer le couplage océan / atmosphère à partir d’exemples : la spirale d’Ekman, le phénomène El niño, la mousson, les upwellings.

Expliquer les moteurs de la circulation océaniques profonde (thermo-haline) et de surface.

Grandes zones climatiques

Expliquer les conséquences de la dynamique des enveloppes externes sur la répartition de la température à la surface de la Terre.

Mettre en relation les zones climatiques avec la latitude et/ou l’altitude.

Climat et météo, une affaire d'échelle (Belin Max)

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques (ou météores) comme les nuages, le vent ou les précipitations à partir des mesures de la température, de la pression, de l'humidité de l'air. Elle permet une prévision du temps à court terme.

Le climat (/climatologie) correspond à des moyennes des conditions atmosphériques sur une longue durée (>30 ans) dans une région donnée. Le système climatique est composé de l'atmosphère, de l'hydrosphère en interaction avec la biosphère et la lithosphère. L'apport d'énergie par le rayonnement solaire et les échanges d'énergie entre les différentes composantes déterminent les climats de la planète.

Les instruments de mesure : thermomètre, hygromètre, baromètre, pluviomètre, anémomètre, luxmètre...satellites (Météosat-radiomètres) - Utilisation des satellites pour la météorologie

Qu'est-ce que la pluie - site MétéoFrance

La pluie est un phénomène météorologique correspondant à une précipitation : il s'agit de gouttes d'eau liquide provenant des nuages. Les nuages sont en effet composé de fines gouttelettes issues de la condensation par refroidissement de la vapeur d'eau contenue dans l'air. Lorsque les gouttelettes s'agglomèrent et deviennent plus lourdes, elles tombent vers le sol. Les précipitations peuvent se faire sous forme de grêle ou de neige si les températures sont négatives.

La planète Terre est située à environ 150 millions de km (=1 U.A.) du Soleil. Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique issu de réactions de fusion nucléaire (transformation de H en He). 

Le rayonnement solaire est un ensemble d'ondes électromagnétiques allant des UV aux IR et ondes radio en passant par la lumière visible. Il transmet de l'énergie sous forme de lumière et de chaleur, ce qui permet la présence d'eau liquide et les réactions de photosynthèse à l'origine de la vie sur Terre. Le rayonnement solaire est à l'origine des climats et des principaux phénomènes météo sur Terre.

Le bilan radiatif terrestre correspond à l'ensemble de l'énergie reçue et perdue par le système climatique terrestre. 99.97% de cette énergie provient du rayonnement solaire ; le reste correspond à l'énergie géothermique ainsi qu'aux activités humaines (combustibles fossiles) - Lire page Wiki

La constante solaire correspond à la quantité d'énergie que recevrait une surface de 1m2 perpendiculaire au rayonnement solaire située à 1UA (distance moyenne Terre-Soleil) ; ramenée à la surface de la Terre sphérique, cette constante solaire (ou rayonnement solaire incident) est en moyenne d'environ 340 W/m2

L'énergie solaire se répartit inégalement à la surface de la Terre : plus les rayons sont inclinés par rapport à la surface, plus ils s'étalent sur une plus grande aire, et plus l'énergie reçue par unité de surface sera faible.

Sur les 340 W/m2  reçus, 100 (soit environ 30%) sont réfléchis par l'atmosphère et la surface terrestre, ce qui correspond à l'albédo planétaire. Les 2/3 restants sont absorbés sous forme de chaleur (80 par l'atmosphère et 160 par la surface terrestre).

La présence de l'atmosphère permet de conserver une partie du rayonnement proche de la surface par effet de serre (forçage radiatif positif). La température moyenne de la Terre est ainsi d'environ 15°C (au lieu de -18°C en absence d'atmosphère). Les gaz à effet de serre (GES) amplifient cet effet de serre naturel.

L'atmosphère est une enveloppe gazeuse qui entoure la Terre, composée principalement de diazote (N2) et de dioxygène (O2) et d'autres gaz en quantité faible (dont Co2 CH4 H2O...) ; ce mélange de gaz compose l'air. L'atmosphère est structurée en quatre couches principales : Troposphère, Stratosphère, Mésosphère et Thermosphère. L'ozone (O3) est davantage concentré dans la stratosphère pour constituer la couche d'ozone, protectrice des UV solaires.

L'hydrosphère est l'enveloppe constituée d'eau sous ses trois états principalement dans les océans (eau salée) mais aussi sur les continents, dans l'atmosphère et la biosphère (eaux douces). Sa composition en minéraux (notamment sa salinité) et sa température peut varier.

Les océans constituent 96% du stock d'eau sur Terre ; la température des océans est en moyenne de 3.5°C et la salinité d'environ 35 g/L. La profondeur moyenne des océans est de 3800m.

L'inégale répartition de l'énergie solaire à la surface de la Terre entraîne des variations de température de l'air ; l'air plus chaud, moins dense, plus léger s'élève en altitude alors que l'air plus froid, plus dense, plus lourd descend en surface. Ceci provoque des différences de pression atmosphérique : basse pression lorsque l'air réchauffé s'élève et haute pression lorsque l'air refroidi s'accumule à la surface. 

Des mouvements d'air se forment entre les hautes et les basses pression ce qui crée du vent et une circulation atmosphérique organisée en plusieurs cellules de convection.

Les vents sont déviés vers l'Ouest par la rotation de la Terre (force de Coriolis). Ils convergent notamment vers la zone intertropicale de convergence.

La circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC) dont fait partie le Gulf stream est un vecteur d'énergie entre les zones intertropicale et polaire dont le moteur réside dans les différences de température et de salinité.

En effet, lorsque les eaux chaudes de surface atteignent les régions polaires, elles se refroidissent : une partie de l'eau gèle et forme la banquise, moins salée (salinité de 0 à 10g/L). L'eau liquide restante, froide, sursalée et par conséquent plus dense, plonge en profondeur et forme des courants froid profonds.

Les vents de surface, les différences de température et de salinité entraînent la formation de courants océaniques de surface et des courants en profondeur selon la densité des eaux. 

Cette circulation thermo-haline est aussi conditionnée par la position des continents qui provoquent notamment des remontées d'eaux froides (upwellings) qui se réchauffent en surface.

Tests et rappels :

• Bilan radiatif terrestre → Expliquer comment est reçue l’énergie solaire à la surface de la Terre

• Atmosphère → Structure, composition et dynamique de l’atmosphère

• Océans → Structure, composition et dynamique des océans

Exemple simple de couplage : Brise de terre/brise de mer

Réaliser un schéma fonctionnel à partir des vidéos

Les dynamiques de l'atmosphère et de l'hydrosphère sont couplées ; certains phénomènes remarquables comme El niño, les moussons, les phénomènes cycloniques sont issus de ce couplage.

Banque ECE SVT (pollens...)

Résumé pour les enseignants du 6e rapport du GIEC

Rappel : formation du pétrole et du charbon

Bac 2023 : Montrer que le réchauffement climatique actuel est en partie lié à l’utilisation 

par l’être humain de l’énergie solaire du passé.  

Comprendre la météo (Site MétéoFrance)

Dynamique des enveloppes fluides externes et climat (Site Planet-Terre)

Pour ceux qui aiment les cartes mentales

Le climat, ma planète ... et moi - Site La Main à la Pâte 

Jérôme OSTER, 

Professeur formateur de SVT