Cours 4: les GES Flashcards
Que signifie rétroaction?
Le résultat d’un processus initial déclenche des changements dans un second processus, lequel, à son tour, influence le processus initial.
Expliquer la rétroaction positive avec un exemple
Rétroaction positive: le système tend à amplifier l’impact de la perturbation initiale
(Exemple: rétroaction glace/neige : le réchauffement initial causé par l’augmentation des GES dans l’atmosphère a pour effet de faire fondre la glace/neige, ce qui cause un réchauffement encore + important via une réduction de l’albédo des surfaces)
Expliquer la rétroaction négative avec un exemple
Le système tend à atténuer l’impact de la perturbation initiale. (Exemple: rétroaction des nuages bas : le réchauffement initial causé par l’augmentation des GES dans l’atmosphère a pour effet d’augmenter la formation de nuages bas (par augmentation de l’humidité), ce qui engendre un refroidissement des températures planétaires via l’augmentation de l’albédo)
Qu’est-ce que le forçage radiatif (FR) ?
Un élément qui agit/force sur un système dynamique (ex: système climatique) et qui peut perturber un état d’équilibre.
Si forçage radiatif positif: cause un réchauffement
Si forçage radiatif négatif: cause un refroidissement
Qu’est-ce que le pouvoir de réchauffement global (PRG)?
- Il traduit l’impact radiatif qu’aura l’émission des GES dans l’atmosphère, s’exprime en valeur relative par rapport à celui du CO2 .
- Représente l’effet combiné de la durée de vie des GES dans l’atmosphère et leur efficacité relative pour absorber le rayonnement infrarouge
Qu’est-ce que la durée de vie (dans le PRG) ?
Le temps nécéssaire pour que la concentration des GES dans l’atmosphère diminue de moitié (atteigne la demi-vie)
Que se produit-il quand on a une hausse de la température moyenne?
- On observe moins de temps froids, plus de temps chauds et plus de records de chaleur
- on a donc moins d’épisodes de froids extrêmes et plus d’épisodes de records de chaleur
Que se produit-il quand on a une augmentation de la variabilité climatique?
- extrêmes plus importants de chacun des côtés: records de froids et records de chaud
- plus de temps froids et plus de temps chauds en général
Que se produit-il quand on a une augmentation de la température moyenne ET une augmentation de la variabilité climatique?
c’est ce qu’on observe dans la réalité
- Plus d’épisodes extrêmes de chaleur: plus de records de chaleur
- Beaucoup de temps chauds
- Moins de changement dans les temps froids
Quelles sont les raisons principales (4) des changements d’usage des sols et quels sont leur impacts?
Raisons:
- Besoins alimentaire (agriculture)
- Besoins de logements (urbanisation)
- Déplacement: construction de routes
- Besoin de chauffage, de cuisson, etc.
Impact:
-Déforestation: on perd donc un espace de puis de carbone
D’ou proviennent les GES et quelle est l’évolution actuelle de leur production?
91% = combustibles fossiles et industrie - production en croissance 9% = déforestation - production assez stable
Où vont les GES et quelle est l’évolution actuelle de leur absorption?
44% = atmosphère - absorption en croissance 30% = végétation - fluctue beaucoup, à cause des feux de forêts (bcp de carbone libéré et disparition d'arbres pour le filtrer 26% = océan - continuent d'en absorber, mais bientôt la limite sera atteinte
Quel est l’impact de l’utilisation des sols sur le bilan radiatif de la terre?
On a un changement d’albédo: l’albédo des forêts est plus faible que celui des terres agricoles
Quel est l’impact de l’utilisation des sols sur l’humidité atmosphérique?
La forêt a une forte évapotranspiration (dégage bcp d’humidité) donc il y a bcp de nuages au dessus. Il peut donc y avoir un effet parasol des nuages.
Tandis que les sols agricoles labourés = érosion éolienne = dégagent des aérosols
Quel est l’effet de l’utilisation des sols sur l’atmosphère?
Il y a un déstockage du carbone dans l’atmosphère (c’est l’effet le plus important)
En régions tempérées: un champ agricole libère 40 tonnes de carbone à l’hectare / une forêt libère 70 tonnes de carbone à l’hectare
Quelle est la définition d’un GES?
Un gaz à effet de serre est habituellement transparent au rayonnement visible. Il a une propriété d’absorption et de ré-émission dans le domaine d’émission du système terre-atmosphère (4-40 um)
Vrai ou faux: l’absorption dépend de la structure moléculaire. Plus la structure des molécules est complexe, plus elles absorbent le rayonnement dans un large domaine du spectre infrarouge.
Vrai
Quelles sont les structures moléculaires des molécules diatomiques simples (N2, H2, O2)?
-Structure moléculaire simple: elles n’absorbent donc pas de rayon infrarouge, mais elles diffusent le rayonnement visible (explique la couleur bleue du ciel)
Quelles sont les structures moléculaires des molécules triatomiques ou polyatomiques? (gaz qui ont 3 atomes ou plus)
- Structure plus complexe, elles absorbent donc le rayon infrarouge. Ce sont des gaz stables.
Structure linéaire: CO2, N2O
Structure tétraédrique: CH4
Structure sans symétrie: H2O, O3, CFC
Expliquez l’unité PPM
Parties par million, ou parties par million en volume (ppmv) = 10^6
ex: 300 ppm de CO2 = 300 litres de CO2 dans 1 million de litres d’air, soit 0.03% de CO2
Expliquez l’unité PPB
Parties par milliard, ou parties par milliard en volume (ppbv) = 10^9
- Le b vient de billion en anglais
- Elle est utilisée quand l’unité des ppm est trop élevée
ex: 1714 ppb de CH4 = 1714 litres de CH4 dans 1 milliard de litres d’air = 0.00017% de CH4
Expliquez l’unité PPT
Partie par billion (le t vient de trillion en anglais) = 10^12
Quel est l’effet de serre de la terre? Qu’est-ce que cela signifie?
33C - s’il n’y avait pas d’effet de serre, il ferait donc -18C plutôt que 15*C sur terre
Quel est le principal gaz à effet de serre? Quelle est sa proportion?
La vapeur d’eau H2O (2/3 des émissions de GES)
D’où provient la vapeur d’eau? H2O
Quelles sont les contributions humaines possibles?
Principalement de façon naturelle (océan tropical) : l’émission d’H2O par les activités humaines est très faible, sa contribution est donc pas importante (moins de 1%)
Contributions humaines possibles:
- Aviation: projette H2O dans troposphère et stratosphère
- Oxydation du CH4 dans la stratosphère
Décrivez la variabilité saisonnière du CO2.
- Printemps/été: le CO2 atmosphérique diminue, car il y a forte présence de végétation pour le filtrer
- Hiver/automne: le CO2 atmosphérique augmente, car peu de végétation.
- À l’équateur: pas de cycle saisonnier
- Dans l’hémisphère Sud: phénomène moins marqué
Quelles sont les sources naturelles du CO2? (4)
- Échanges océan/atmosphère: 42.84%
- Respiration des plantes et animaux: 28.56%
- Respiration du sol et décomposition: 28.56%
- Éruptions volcaniques: 0.03%
Quelles sont les sources anthropiques du CO2? (3)
- Combustibles fossiles: 87% (chauffage, électricité, transport)
- Changement dans l’utilisation du sol : 9%
- Productions industrielles: 4% (ciment, métaux, chimique et pétrochimique)
- ->le ciment émet bcp de CO2, ce pourquoi les constructions en bois sont mieux car elles peuvent capter le CO2
Quels sont les puits du CO2 et comment fonctionnent-ils?
1) Océans:
- pompe physico-chimique : égalise la concentration de CO2 de chaque coté de l’interface eau/air
- pompe biologique: les phytoplanctons fixent le CO2 dans leur coquille calcaire par la photosynthèse
2) Sols-forêts
Vrai ou faux: la solubilité du CO2 dans l’eau augmente lorsque la température augmente.
Faux. La solubilité du CO2 dans l’eau diminue lorsque la température augmente.
Quelle est la concentration atmosphérique du CO2 et son évolution?
- préindustrielle 1750: 278 ppm
- moyenne annuelle de 2015: 400.83 ppm
- croissance actuelle: de 3.05 ppm par année - c’est tjrs en croissance, mais elle est de plus en plus grande (2010: 1.62 ppm VS 2015: 3.05 ppm)
Quelle est la concentration atmosphérique du CH4?
- Pré-industrielle: 722 ppb
- Juin 2015: 1827.6 ppb
- Juin 2016: 1837.9 ppb
Quelles sont les sources naturelle du CH4 (méthane)? (3)
- Environnements sous l’eau et environnements humides: 78%
- Termites (petites bestioles qui génèrent bcp de CH4 dans leur digestion) : 12%
- Océans (surtout dans leurs fonds sédimentaires) : 10%
Quelles sont les sources anthropiques du CH4 (méthane)? (6)
- Production et distribution de carburant fossiles: 33% (extraction, transport, fuites)
- Animaux : 27% (digestion des animaux qu’on mange)
- Déchets: 16% (sites d’enfouissement)
- Combustion de biomasse : 11%
- Rizières : 9%
- Biocarburants : 4% (production industrielle)
Quels sont les puits de CH4? (naturels) (2)
1) troposphère et stratosphère: dégradation chimique du CH4 sous l’action du rayonnement solaire et des oxydants atmosphériques
2) Sol: fixation du méthane par les micro-organismes du sol (bactéries méthanotrophes)
Quelle est la concentration atmosphérique du N20 (Protoxyde d’azote) et sa croissance actuelle ?
- Préindustrielle: 270 ppb
- 2009: 323 ppb
- croissance actuelle: 0.8 ppb par année
Quelles sont les sources naturelles du N2O (Peroxyde d’azote)? (3)
- Sols sous la végétation naturelle: 60%
- Océans: 35%
- Réactions chimiques atmosphériques : 5%
Quel est le processus de la nitrification?
Quel est le processus de la dénitrification?
Nitrification: N2 –> Ammoniac –> nitrates (formes assimilable par les plantes)
Dénitrification: le surplus de nitrates non-consommées par les plantes –> N2 et N2O
Quelles sont les sources anthropiques du N2O ? (5)
- Agriculture: 67% (fertilisants)
- Combustion de carburants fossiles et industries: 10%
- Combustion de biomasse: 10%
- Dépôt atmosphérique: 9%
- Eaux usées: 3%
Quels sont les puits du N2O?
-Naturels: réaction avec O dans la stratosphère, fixation par les sols
Quelles sont les sources principales des CFC (hydrocarbures halogénés) ? (5)
bombes aérosols agents moussants pour matières plastiques installations de réfrigération nettoyage technique protection anti-incendie
Par quoi ont été remplacés les CFC, suite à quand ils furent bannis dans le protocole de MTL?
Par les HFC (aussi des GES)
Quelles sont les sources naturelles et anthropiques de l’ozone O3?
- Naturelles: protection contre les UV, mais aussi d’autres particules chimiques qui viennent diminuer sa production (dans la stratosphère)
- Anthropiques: dans la troposphère
Quelles sont les 2 théories rivales qui s’opposent l’une à l’autre sur les causes du climat qui change naturellement?
1) théorie sur le rayonnement à travers l’atmosphère terrestre de Tyndall (1864) - aussi appelée théorie de l’effet de serre de l’atmosphère terrestre
2) Théorie astronomique des cycles glaciaires de James Croll (1863) puis perfectionnée en 1920 par Milankovitch.
Quels sont les 3 paramètres astronomiques qui font varier l’intensité du rayonnement solaire?
1) Variation de l’inclinaison de l’axe de rotation terrestre par rapport au plan de l’elliptique (1 des 2 hémisphères qui est privilégiée par les rayonnements solaires)
2) Précession des équinoxes ou de l’axe de rotation (la terre tourne sur elle-même et l’angle qu’elle présente au soleil change)
3) Variation de l’électricité de l’orbite terrestre autour du soleil (la forme de l’orbite: circulaire ou elliptique)
Qu’est-ce que l’obliquité? Quels sont ses effets sur le rayonnement solaire?
Une variation de l’inclinaison axe de rotation terrestre par rapport au plan de l’elliptique
-Actuellement a 23.5*
-Décroissant
-Cycle de 41 000 ans
*N’affecte pas la quantité de chaleur totale reçue sur terre, mais sa distribution
Moins incliné: la chaleur solaire est distribuée surtout autour de l’équateur (aide au démarrage d’une glaciation)
Plus incliné: meilleure distribution de la chaleur solaire dans les hautes latitudes
Qu’est ce que la précession? Quels sont ses effets sur le rayonnement solaire?
Précession de l’axe de rotation
- cycle de 19 000 , 22 000 et 24 000 ans
- Effet: ramener le plan de l’elliptique en parallèle avec l’équateur terrestre, mais au lieu c’est la terre qui se déplace lentement et affecte le climat sur des milliers d’années
- Rayon de la terre: 6357 km aux pôles, 6378 km à l’équateur
Quel est l’effet typique de la précession lors d’une période de glaciation?
- Hivers plus chauds, étés plus frais dans l’hémisphère nord, car on est plus près du soleil en hiver et plus loin en été
- les étés froids limitent la fonte des glaciers
- les hivers chauds augmentent les précipitations de neige
Quel est l’effet typique de la précession lors d’une période interglaciaire?
-Hivers plus froids, étés plus chauds dans l’hémisphère nord, car on va être plus proche du soleil en été et plus loin en hiver
Qu’est-ce que l’excentricité de l’orbite terrestre?
- Varie entre 0 (cercle) et 0.7 (ellipse)
- Actuellement à 0.0167, en décroissance
- Cycle d’environ 400 000 à 100 000 ans
- La forme circulaire diminue les contrastes thermiques et favorise donc une glaciation
Décrivez une période glaciaire selon les 3 paramètres (excentricité, inclinaison, distance terre-soleil en été)
Excentricité: faible Inclinaison: faible Distance terre-soleil en été: élevée --Orbite terrestre quasi-circulaire --Faible contraste entre les saisons
Décrivez une période interglaciaire selon les 3 paramètres (excentricité, inclinaison, distance terre-soleil en été)
Excentricité: forte Inclinaison: forte Distance terre-soleil en été: faible --Orbite terrestre elliptique --Saisons plus contrastées (été + chauds / hivers + froids)
Quels sont les éléments de preuves de la théorie de Milankovitch? Quand fut elle prouvée?
-Elle fut prouvée dans les années 1970.
Preuves:
-Analyse de carottes de sédiments: qui permettent d’obtenir les dates des avancées et retraits glaciaires
Les cycles astronomiques ont recours a un intermédiaire pour exercer leur influence sur le climat, lequel?
-L’effet de serre dû au CO2
Quelles sont les tendances du CO2 atmosphérique dans des périodes de glaciation et interglaciaire, selon une étude des bulles d’air piégées dans la glace?
- Période glaciaire: diminution du CO2 atmosphérique
- Période interglaciaire: augmentation du CO2 atmosphérique - car les océans sont une importante pompe à CO2
Pourquoi le phytoplancton se développe-t-il lorsque la terre commence à refroidir?
Par une plus grande disponibilité de fer: le phytoplancton a besoin de fer pour se développer
Qu’est-ce que sont les AMS?
Acide méthanosulfonique: secrété par les microorganismes (ex: phytoplanctons) qui habitent près de la surface des océans. Ils deviennent donc des aérosols.
Qu’est-ce que le cycle glaciaire? (les 4 étapes)
Changement orbital: provoque un léger refroidissement
- -> Apparition de conditions + froides et sèches et augmentation du transport du fer
- -> activation de la pompe biologique
- -> augmentation de l’AMS: augmentation des nuages et donc diminution du CO2 : baisse de l’effet de serre
Qu’est-ce que le cycle interglaciaire? (Les 7 étapes)
Trop de nuages
- -> manque de soleil pour maintenir les phytoplanctons actifs
- -> chute des effectifs des phytoplanctons
- -> augmentation du co2 atmosphérique
- -> réchauffement
- -> climat plus chaud et humide
- -> retour de l’interglaciaire
Pourquoi le climat change naturellement à court terme?
- Volcanisme
- variations de la constante solaire (bcp plus d’impact que le volcanisme)
Quelles sont les 3 façons d’agir sur le climat du volcanisme?
1) particules de cendre et de poussière : lourdes - refroidissement qui dure quelques semaines seulement
2) Dioxyde de souffre + H20 = acide sulfurique (aérosol) : léger, donc peut voyager et a un très grand pouvoir réfléchissant - réduction de 0.5 à 2*C jusqu’a 2-3 ans
3) GES (très faible impact)
Comment peut-on décrypter le signal climatique dans les différentes archives climatiques?
Sédiments: dans leur coquille, il y a des concentrations diverses en oxygène, selon la température de l’eau
On peut reconstituer des dizaines de millions d’années:
-variations du niveau de la mer, de la salinité des océans, des courants océaniques, variations de température
Coraux: squelettes de carbonate de calcium
-Leur vitesse de croissance dépend de la température
On peut reconstituer:
-courants océaniques, niveau de la mer, températures des océans,
Arbres: cernes + grands = pluie / cernes + petits = sécheresse
-Indiquent les périodes de sécheresse, les températures, le taux de carbone et d’oxygène
Pollens: permet de reconstituer le paysage du passé et les conditions climatiques
Coquilles (macalogie) : pour décrire périodes sèches et humides
Stalagmites: permet de détecter les conditions climatiques selon leur rayures, informe sur le climat et l’environnement de la grotte, et sur les périodes glaciaires (car interruption de croissance en temps froid)
Carottes glaciaires: analyse la + complète
permettent de reconstituer les variations de la composition de l’atmosphère (en CO2, CH4) en analysant les isotopes dans les bulles d’air stockées dans la glace
on peut voir les variations de température, les éruptions volcaniques, les variations d’activité solaire, les traces d’activités humaines, les vents, etc.
