Le climat de la Terre résulte d’interactions entre l’atmosphère, l’océan, les glaces, les sols et le vivant. Les mesures montrent un réchauffement rapide depuis le XIXe siècle. Pour l’expliquer, les scientifiques raisonnent en termes de bilan d’énergie, de forçages qui le perturbent et de rétroactions qui amplifient ou atténuent la réponse du système.
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Objectifs
- Distinguer météorologie et climatologie
- Décrire les indicateurs du réchauffement actuel et leurs méthodes de mesure
- Expliquer les notions de forçage radiatif et de rétroaction
- Expliquer le rôle de l’océan dans le stockage de l’énergie et l’élévation du niveau marin
1. Météo et climat
Météorologie : Étude de l’état de l’atmosphère à un instant et en un lieu donnés (temps qu’il fait), avec des prévisions à quelques jours.
Climat : Description statistique des conditions atmosphériques (moyennes et variabilité de la température, des précipitations…) sur une longue période, en général 30 ans.
2. Un réchauffement observé
- D’après le GIEC (2021), la température moyenne à la surface du globe sur 2011–2020 dépassait d’environ 1,1 °C celle de 1850–1900.
- Le niveau moyen des mers s’est élevé d’environ 20 cm entre 1901 et 2018, et le rythme de hausse s’accélère.
- Les glaciers de montagne reculent presque partout ; la surface de la banquise arctique en fin d’été diminue.
- La concentration atmosphérique en CO₂ dépasse 420 ppm, alors qu’elle oscillait entre environ 180 et 300 ppm au cours des 800 000 dernières années d’après les bulles d’air des glaces de l’Antarctique.
Ces indicateurs sont obtenus par des mesures directes (stations météo, bouées, satellites, marégraphes) et, pour le passé lointain, par des indicateurs indirects : bulles d’air piégées dans les glaces, rapport isotopique de l’oxygène, pollens, cernes des arbres.
3. Bilan radiatif, forçages et effet de serre
La Terre reçoit de l’énergie du Soleil et en émet vers l’espace sous forme de rayonnement infrarouge. Si ces deux puissances s’équilibrent, la température moyenne est stable. Les gaz à effet de serre (H₂O, CO₂, CH₄, N₂O…) absorbent une partie de l’infrarouge émis par la surface et en renvoient une partie vers elle.
Forçage radiatif : Perturbation du bilan d’énergie de la Terre provoquée par un facteur extérieur au système (variation de l’activité solaire, éruption volcanique, gaz à effet de serre émis par l’humain…). Il s’exprime en W/m². Un forçage positif tend à réchauffer.
| Facteur | Signe du forçage |
|---|---|
| Hausse des gaz à effet de serre | Positif (réchauffement) |
| Aérosols issus de la pollution ou des volcans | Plutôt négatif (refroidissement) |
| Variations de l’activité solaire | Faible sur la période récente |
4. Les rétroactions
Rétroaction : Mécanisme par lequel la réponse du système climatique modifie à son tour la cause initiale. Une rétroaction positive amplifie la perturbation, une rétroaction négative l’atténue.
- Vapeur d’eau (positive) : une atmosphère plus chaude contient plus de vapeur d’eau, gaz à effet de serre, ce qui accroît le réchauffement.
- Albédo des glaces (positive) : la fonte des glaces, très réfléchissantes, découvre des surfaces sombres qui absorbent davantage le rayonnement solaire.
- Dégel du pergélisol (positive) : il libère du CO₂ et du CH₄.
- Rayonnement infrarouge (négative) : une surface plus chaude émet davantage d’énergie vers l’espace, ce qui limite le réchauffement.
5. Le rôle de l’océan
L’océan a une très grande capacité thermique : il a absorbé environ 90 % de l’énergie excédentaire accumulée par le système climatique ces dernières décennies. Il ralentit ainsi le réchauffement de l’air, mais avec une inertie : il continuera à se réchauffer et à se dilater longtemps.
Δh = α × h × ΔT
Estimer une élévation due à la dilatation
Une couche océanique de 700 m d’épaisseur se réchauffe de 0,1 °C. On prend α = 2 × 10⁻⁴ °C⁻¹.
- Δh = 2 × 10⁻⁴ × 700 × 0,1
- Δh = 0,014 m
L’élévation est d’environ 1,4 cm.
L’élévation du niveau marin a deux causes principales : la dilatation thermique de l’eau et la fonte des glaces continentales (glaciers, calottes). La fonte de la banquise, qui flotte déjà, ne fait quasiment pas monter le niveau de la mer.
À retenir
- Le climat est une moyenne statistique sur au moins 30 ans ; la météo décrit l’état instantané de l’atmosphère.
- Réchauffement d’environ 1,1 °C (2011–2020 par rapport à 1850–1900), hausse du niveau marin, recul des glaces, CO₂ au-delà de 420 ppm.
- Un forçage radiatif (W/m²) perturbe le bilan d’énergie ; celui des gaz à effet de serre d’origine humaine est positif.
- Les rétroactions positives (vapeur d’eau, albédo, pergélisol) amplifient le réchauffement.
- L’océan stocke l’essentiel de l’énergie excédentaire ; dilatation et fonte des glaces continentales font monter le niveau marin.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.