Cours 2 : Environnement atmosphérique Flashcards
Quel est le mélange gazeux de l’atmosphère? et % ? (5+)
78,08% : Azote (N2)
20,95%: Oxygène (O2)
0,93%: Ar
0,042% :Dioxyde de carbone ( CO2)
0,002% : Neon (NE)
autres: Helium,, méthane, krypton, hydrogène
Contient aussi environ 1-4% de VAPEUR d’eau à la surface = pas traité comme le gaz, selon ses propriétés = liquide/nuage
Qu’est-ce que l’atmosphère? (3 )
- Mélange de gaz avec quantités importantes de liquides et de particules solides
-Ce mélange est retenu autour de la Terre grâce à la GRAVITÉ
Gravité : importante, car tous les objets/astres sont maintenus. S’il y a la gravité = cela signifie que l’atmosphère a une masse (5.1480 * 1018kg cm-2)
-Pression à la surface de la Terre environ 1kg cm-2 = assez lourd pour qu’elle soit toujours la, pas de pression dans l’espace, mais dans l’atmosphère oui= mais en changement constant ( long/court terme)
Qu’est-ce que la pression atmosphérique ?
101 kPa = 760 mmHg= 1 atm = 10.3m H2O= 1010mb= 1.03 kg/cm2
=Produit de la température et de la densité d’une masse d’air
À l’int. des 10 km = + particules ds atmos = + pression
À l’ext. des 10km= - particules = - pression, car - concentré
= 3 lois qui expliquent
Pression atmosphérique : la loi des gaz parfaits :
LOI DE MARIOTTE.
À TEMPÉRATURE constante, le volume d’un gaz diminue ( augmente) lorsque la pression exercée sur le gaz augmente (diminue)
(si on coupe le V en 2 = double la P. Si on double le V, on divise par 2 la P )
Pression atmosphérique : la loi des gaz parfaits:
LOI DE CHARLES.
À PRESSION constante, pour une masse donnée de gaz, le volume augmente ( diminue) lorsque la température augmente ( diminue )
(si même P, la T° peut + et le V aussi= + absorption = redistribuer énergie) = prendre expansion = - dense et - concentré
Qu’est-ce que l’échelle de Kelvin?
- Les lignes Volumes vs Température ont des pentes différentes pour différentes pressions, mais l’extrapolation de chaque droite jusqu’à V= 0 coupe l’axe à T= -273.15°C
-Kelvin a proposé que -273.15°C soit la température la plus basse que lOn puisse atteindre= zéro absolu
Quelle est l’équation des gaz parfaits ?
PV= nRT
p= pression
v=volume
n= nb de moles de gaz présentes
R= constante des gaz parfaits
T= Température
La structure de l’atmosphère
(Image atmosphère : homosphère et hétérosphère)
Qu’est-ce que l’hétéro/homosphère?
- Quelles couches de l’atmosphère sont dans l’hétérosphère : Exosphère et thermosphère
- 0.001% de la masse de l’atmosphère
-Gaz NON MÉLANGÉS ( couches déterminées par gravité)
-Station spatiale internationale ( 410km)
*Quelles couches de l’atmosphère sont dans l’homosphère = Troposphère, stratosphère et mésosphère
-Gaz bien MÉLANGÉS
sauf: -couche d’ozone dans stratosphère
- Vapeur d’eau, polluants et éléments chimiques traces dans troposphère
Comment explique-t-on les couchers de soleil ?
En descendant, le soleil est proche de la surface et donc proche des particules, effet profondeur = spectre visible..
Quelles sont les différentes couches de l’atmosphère?
(5) du plus près au plus loin
IMAGE + LIGNE JAUNE T°C
1- Troposphère = 12 km = où tous les gaz, météo
2-Stratosphère =12-50km = où ozone ( uvb, uva)
3-Mésosphère =50-85km =Météores
4-Thermosphère =85-500km =Aurores ( ionosphère)
( max atmosphère= 480km)
5-Exosphère =500k et + = rare atomes (H,He) = 32 000km
LIGNE JAUNE : + T° à la tropo ( 15°C), la T° - en s’élevant jusqu’à la strato, car - circulation et - particules. Strato = -56°C, à partir de là, la T° +, car couche d’ozone et réception des rayons solaires et poids moléculaire, jusqu’à -5°C, 0°C. Mésosphère/Thermosphère = - rapide de la T° et augmentation rapide, car + interactions entre les particules à cause du type et absorption du rayonnement solaire = grande variabilité T°
Comment est la composition du Soleil? ( image soleil)
Soleil = PLASMA ( car étoile)
= ni solide, ni liquide, ni gazeux
=production constante d’énergie
=Soleil à 4,5 milliards d’année
=hydrogène ( 75% masse), Helium ( 25% masse)
=TACHES SOLAIRES = cycle solaire= permet de comprendre le cycle du climat et de la T° de la Terre
= 300 ans, lié à la production de taches noires ( 1-2%) à la surface ( sec. /semaines) = irrégularité
=Extrants = Vents solaires + énergie de rayonnement
Qu’est-ce que le cycle solaire?
Changement de l’activité solaire et de l’apparence du soleil ( tache solaires) se produisant sur un cycle d’environ 10-11 ans
=suit une certaine périodicité= ex: éruption volcanique = impact sur la distribution solaire.
*voit sur l’Histoire = météo/climat
H= + froids
É= +chauds
Qu’est-ce que l’énergie solaire ?
C’est la répartition et l’interaction du rayonnement solaire que la Terre reçoit.
-Énergie solaire incidente vs surface éclairée par une quantité de lumière donnée = 1360 Wm-2 /4
=1360 est la moyenne de l’énergie solaire, mais ce n’est pas la quantité qu’on aura en moyenne à la surface de la Terre. C’est + un maximum, car on a la NUIT/JOUR et la ROTATION, on ne peut pas maintenir cette énergie solaire.
= Pour une même quantité d’énergie, l’ANGLE D’INCIDENCE influence la quantité reçue. Ce n’est pas pareil selon où l’on est sur la Terre = sphère.
Toutes les longueurs d’ondes ne sont pas les mêmes
Qu’elle est la nature de l’énergie solaire?
IMAGE LONGUEUR D’ONDE ( ultra, spectre, infra)
- Les longueurs d’onde plus courtes ( Ultra Violet) représentent une petite gamme du total, mais elles ont une énergie BEAUCOUP plus élevée. Elles sont très puissantes = 0,1 à 0,4 um =
-La lumière visible ( spectre visible) représente 46% de l’énergie totale émise par le Soleil= 0.4-0.8 um
-Les infrarouges représentent 49% du rayonnement énergétique émis par le soleil, et est donc au-dessus du rouge visible.
Comment fonctionne l’interaction du rayonnement solaire avec l’atmosphère?
- Le rayonnement subit des interactions avec les molécules gazeuses et les particules présentes
- 2 phénomènes essentiels se produisent
1= ABSORPTION
2= DIFFUSION
Explique l’absorption dans l’atmosphère ( nature énergie solaire).
Le rayonnement frappe l’atmosphère, cela fait de l’énergie et il y a ABSORPTION.
ex: couche ozone
Ultra V. = + puisssants = se font absorber par l’ozone.
= liens entre les molécules est fort donc capacité à absorber = création 03
= + la T° ds la couche = car énorme absorption d’énergie
Quelles sont les 3 types d’absorption dans l’atmosphère?
1-Rayleigh
2-Mie
3-Non sélective
Qu’est-ce que l’absorption de Rayleigh?
-Toutes les particules présentes et très fines
-Quand rayonnement frappe = redistribution de
toutes les couleurs dans le spectre visible
=Si gaz mélangés = créer plusieurs couleurs
=Si pas nuage et bcp azote = permet la diffusion de toute les couleurs SAUF le bleu = ciel bleu
-production de l’atmosphère selon le type de gaz ( couleur différente)
=Interaction avec la longueur d’ondes et la taille des particules
=Si similaire = va interagir = longueur d’onde du spectre visible
=si trop dense = pas voir, pas spectre visible
Qu’est-ce que l’absorption de Mie
-Particules un pe u+ grosses que celles gazeuses = celles qui sont polluantes = gris/jaune
-Molécules <2m- 10>
Qu’est-ce que l’absorption non sélective ?
-Diffusion de toutes les couleurs du spectre visible
-Pas une couleur qui “passe”
= blanc
-Si tempête = “voit le gris”
Comment est la répartition de l’énergie solaire autour du monde?
pas =, car différence selon l’endroit/contient
sphère =
long ( pôle) = - énergie, - direct
court ( équateur) = + énergie , + directe
max= autour de l’équateur = “chaque” côté = car présence de nuages
-où désert = - de nuages
Zone désertique = change la propriété du climat selon présence ou non de nuages
NUAGES = absorbe ou diffuse l’énergie avant que ça frappe le sol .
Bilan énergétique de la Terre
Voir image ( soleil/terre)
- Énergie solaire incidente reçue ( radiation de courte longueur d’onde
-Chaleur émise ( radiation de longue longueur d’ondes = la terre repousse l’énergie reçue
= refoidissement par rayonnement = empêche le chauffage d’emballement sur Terre = balance
*objets + chauds vont émettre + énergie et vice-versa
Quels sont les % du bilan énergétique de la Terre ?
(Absorbé atmos., absorbé Terre, réfléchi)
Image avec flèches
de 100% des rayons émis par le soleil
= 23 % sera absorbé par l’ATMOS. ( avant terre)
=48% sera absorbé par la surface de la TERRE
=29% sera RÉFLÉCHI en haute atmos. ( diffusion)
Qu’est-ce que l’albédo ?
Fraction du rayonnement réfléchi par une surface
=Capacité de réflection d’une surface
=suivi d’une rétroaction
albédo ÉLEVÉ = presque tout est réfléchi
albédo= presque tout est absorbé
=0 à 1 ( 0= faible, 1= élevé)
La glace sur océan : albédo ?
Glace avec de la neige = albédo élevé ( 0.1 = 10% absorbé)
glace sans neige = albédo moyen (0,5= 50% absorbé)
océan sans glace ni neige= albédo très faible ( 0,94= 94$ absorbé)
En quoi la présence de la glace/neige sur l’océan impacte l’albédo ?
la présence ou non modifie l’albédo et quand il y a des perturbations comme les changements climatiques = cela augmente la boucle de rétroaction + qui en découle.
= si refroidit = + réflexion= rétroaction -
= si réchauffe = - réflexion = rétroaction +
amplification du processus = pire
Quelle est la différence entre une rétroaction positive et une rétroaction négative?
Rétroaction Positive = pas positif pour nous = amplifie le problème
Bilan énergétique de la Terre
( ce qui a été absorbé par la surface terrestre)
Image avec flèches
du 48% absorbé par la surface terrestre
=25% sera évaporé = flux latent
=5% sera en transfert de chaleur = flux sensible
=17% sera renvoyé avec une autre longueur d’onde = rayonnement thermique net
Qu’est-ce que le flux latent?
en lien avec l’évaporation
=pas transfert de rayonnement
=Transfert énergie de liquide à gazeux
=Rayons frappent = eau chauffe = ÉVAPORATION
Qu’est-ce que le flux sensible?
en lien avec la convection
=Transfert de chaleur ( pas avec eau )
=Sentir le transfert thermique
=Énergie/mouvement pour le changement de T°
= - vitesse vent
= - surface du sol
=- efficace que l’évaporation
Bilan énergétique de la Terre
(ce qui a été absorbé dans l’atmosphère)
Image avec flèches
il y a une partie qui reste dans l’atmosphère = 5-6%
Le gaz à effet de serre
Dioxyde de carbone, Méthane et protoxyde d’axone = absorbe le rayonnement thermique = ne peut passer
= protège la terre de ces rayons/radiations
à cause de la taille et propriété, les rayons ne passent pas à travers ces molécules
+énergie = +chaleur = “effet” de serre
Quel est la boucle de rétroaction + des GES ? et de la vapeur d’eau?
1- + T° globale ( + CO2 atmos.)
2- +évaporation = + vapeur d’eau = + humidité
3- + effet de serre
la vapeur d’eau est une variable importante, mais difficile à prévoir/effet
= il y a une limite de vapeur d’eau que l’atmosphère peut garder = sinon = pluie
= ainsi, cela affecte la météo/climat futur
* si réchauffe zone boréale/polaire= où CH4= +GES
Qu’est-ce que qui influence l’équilibre radiatif de la Terre?
(Éléments du forçage radiatif)
A ) ÉRUPTION VOLCANIQUE * le plus imp. ( panache poussière, gaz, molécules)
B) TEMPÊTE DE SABLE ( + poussière, particules, reste près surface du sol, dépend : milieu, taille particule, qt et durée, + le panache est coloré, + il y a réflexion = noir = absorbe)
C) DÉFORESTATION ( change complètement la surface et comment l’énergie est absorbée/réfléchie, aucune évaporation, juste convection= flux sensible, change le bilan local d’énergie)
Qu’est-ce que le forçage radiatif?
Éléments qui poussent l’atmosphère à se modifier = changer les particules = augmenter absorption et/ou la réflexion
peut aussi forcer un refroidissement ( comme une pompe) = change le rayonnement qui frappe + haut dans l’atmos. = empêche le rayonnement à la surface = donc - chaud.
Voir image des éléments du forçage radiatif
( terre avec tous les éléments +/-)
*Certains ont des effets sur des heures, des jours, des années ou des siècles
*Différents types de rétroactions + ou - et la durée
Voir image/ graphique du forçage radiatif
différents impacts des aérosols, utilisation de la terre,
Voir graphique avec courbe rouge ( Tmax, Tmin et moyenne)
Change rapide dans la dernière décennie.
=Nouvelle tendance
=Ondulation varie selon la saison et notre activité
Hiver vs été
L’atmosphère est constituée d’un _____ dominé par le N2, l’O2 et d’autres______ et est séparée en _______ en fonction de la ______
1- mélange gazeux
2-Gaz
3-différentes couches
4-Température
La ______explique les relations entre la pression, la température et le volume en fonction de l’______
1- loi des gaz parfaits
2-Altitude
La _________( 1360wm-2) est la quantité d’énergie qui arrive au sommet de l’atmosphère à distance moyenne du soleil ( / par _____ pour valeur incidente en moyenne 340Wm-2)
1- Constante solaire
2-4
Le rayonnement solaire subit des interactions avec les molécules gazeuses et les particules présentes par l’_____ et la ___ en fonction de leur ___ par rapport à la longueur d’onde du _______
1-absorption
2-diffusion
3-rayonnement
Le bilan énergétique de la Terre dépend de la quantité de radiation qui est _______ par l’atmosphère et la surface terrestre, la quantité qui est _______ par l’atmosphère et la surface terrestre, et la quantité qui est _______sous forme de radiations de longue longueur d’ondes
1- réfléchie
2-absorbée
3-réémise
L’______ correspond à la proportion d’énergie réfléchie par une surface
albédo
L’_____est l’absorption et la réémission de la radiation provenant de la surface planétaire par les _____
1-effet de serre
2-GES
Les ___________ jouent un rôle important dans la balance radiative terrestre
rétroactions positives et négatives
Le _______est le débalancement entre l’énergie incidente ( reçue) et émise par la terre
forçage radiatif
