UE TERRE S2 : Atmosphère, océan, climats

ECUE's code : SPUT22

This course belong to UE Climatologie (7 ECTS) which contains 2 ECUE

Structure

PORTAIL SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Disciplinary domain

Structure et évolution de la terre et des autres planètes

Campus

Campus Valrose

Course's level

Licence 1

Semester

Semestre pair

Language

Français

PRESENTATION

L'objectif de cet enseignement est de comprendre l'évolution du système climatique, à travers l'étude de la structure et de la dynamique de l'atmosphère, de l'océan et de la cryosphère. Il a pour objectif général d'apporter un socle de connaissance solide sur la question du changement climatique qui se déroule sous nos yeux afin de mieux appréhender l’adaptabilité de l’homme aux futurs changements environnementaux. La question de l’évolution de notre climat est au cœur de nos choix de sociétés de demain mais il manque souvent le socle de connaissance permettant d’appréhender avec rigueur la complexité et les enjeux futurs du changement climatique.

Course's manager(s)

, Marie Revel

In class

24h of lectures
20h of directed studies
16h of practical work

PREREQUISITES

Before the start of the course, I must ...

avoir des notions en sciences naturelles

OBJECTIVES

By the end of this course, I should be able to...

La question de l’évolution de notre climat est au cœur de nos choix de sociétés de demain mais il manque souvent le socle de connaissance permettant d’appréhender avec rigueur la complexité et les enjeux futurs du changement climatique. Objectif du cours: comment fonctionne notre planète, l’environnement de surface dans lequel on vit? Il reste beaucoup d’interrogation c’est un équilibre fragile qui évolue sans cesse, mais de nombreuses notions sont connues. Le climat , c’est complexe car il résulte du couplage entre 5 grands domaines la biosphère, la lithosphère, cryosphère, atmosphère & océan). Notre environnement est menacé quel sera son évolution ? Les paramètres qui influencent notre environnement (état de surface de la Terre) sont le climat + les éléments chimiques nutritifs et le recyclage. L’objectif sera donc de mieux connaître l’évolution de notre environnement de surface. Nous allons définir les mécanismes, les ordres de grandeur, cerner les paramètres majeurs, les quantifier à l’échelle globale de la planète. Nous verrons que pour comprendre l’évolution de notre environnement, il est souvent nécessaire de se tourner vers le passé. Sur l'évolution du système climatique, il y a consensus: nous allons irrémédiablement vers un réchauffement et une augmentation du niveau marin. Pour autant, nous verrons que concernant le cycle de l'eau, au jour d'aujourd'hui nous allons vers une exacerbation des extrêmes (inondation et sécheresse intenses) avec encore de nombreuses incertitudes sur le futur. Il y a beaucoup de raccourci nous allons apprendre a être critique. Nous utiliserons de nombreuses figures et concepts provenant du rapport du GIEC (IPCC 2021) https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/downloads/report/IPCC_AR6_SYR_SPM.pdf
Cerner les mécanismes des variations du climat à l'échelle actuelle
Comprendre l'intéraction entre les grands domaines Atmosphère/Ocean/Cryosphère/Biosphère/ surface terrestre

CONTENT

Bilan radiatif - Effet de serre naturel

Apres avoir traversé le vide spatial, le rayonnement solaire arrive dans l'atmosphère et atteint la surface de la terre. Les molécules composant l'atmosphère vont impacter ce rayonnnement qui pourra être absorbé ou réfléchi. Définition et caractérisation de radiation életromagnétique --> loi de WIEN

La température de l'atmosphère terrestre est d'environ 15°C. Cette valeur dépend du rayonnement solaire reçu. Cependant, l'atmosphère modifie cette valeur. A partir d'exemple, en utilisant la loi de Stefan, nous calculerons la température de la surface de la Terre

L'ensemble des énergies reçues, absorbées et réémises à la surface de la terre permet d'obtenir un bilan radiatif pour la Terre. Ce bilan est à l'équilibre.
Dynamique de l'atmosphère

Description de la structure vertical e(P-T)

Notion de convection

Etude détaillées des Cellules de Hadley, Ferrel et Polaire

Définition de l'ITCZ et compréhension de la Mousson

Etudes des aérosols
Dynamique de la Cryospère

Place de la Cryosphère dans le système climat

Les éléments de la Cryosphère
Dynamique de l'océan

Notion fondamentale : nos océans sont stratifiés (T, Salinité, densité)

Description de la circulation océanique (courant de surface, intermédiaire et profond)

Compréhension des moteurs de la circulation océanique en découpant les courants de surface et courants profond.

Application de la théorie d'Eckman
Atmosphère, Océans, Climats

Programme détaillé :

Système Climatique (3h cours)

-Principe physique de base pour définir la notion de système climatique

- Mécanisme de transfert énergétique

- Impact de la présence des gaz à effet de serre

- Aérosols et trou d’ozone

- Notion de forçage externe et de rétrocontrôle interne

Td 1 Notion d’effet de serre, absorption-réflexion- albédo/ Application de la Loi de Stefan

Td 2 Distribution de l’énergie à l’échelle de la Terre

Dynamique de l'atmosphère (3h cours)

- Colonne atmosphérique/ structure verticale

- Notion de convection et force de Coriolis

- Circulation atmosphérique méridienne

- Circulation générale

àTd 3 Etude de l’éruption volcanique du Pinatubo (données des satellites)/Etude du vent /Application de la force de Coriolis

Utilisation de l’outil : https://earth.nullschool.net/fr/

Dynamique de l'océan (3h de cours)

- Un océan stratifié (propriété et cycle de l’eau, gradient de densité)

- Les outils d’observation (bathysonde, bouées fixe et dérivantes, mouillage, satellites)

(Vidéo des campagnes océanographiques Matacore/Hapinil NO Marion-Dufresne)

- Description de la circulation océanique de surface et de fond

- Compréhension des moteurs de la circulation thermo-haline

Td 4 sur les diagrammes T-S,

Td 5 : couplage et contraste océan/atmosphère : Etude du processus El Nino (ENSO)

Dynamique de la cryosphère (3h de cours)

- Introduction à la cryosphère

- les banquises & les calottes polaires

- les glaciers et les plateformes de glace

- les pergélisols

Td 6 sur la cryosphère

Réchauffement climatique (3h de cours)

- notion de température moyenne au sol

- Evolution des températures à l’échelle de temps géologiques

- Evolution des concentrations en GES

- Cycle du carbone

- Quels sont les causes du dérèglement climatique ?

- Quels sont les conséquences sur notre environnement ?

- Définition de la modélisation du climat /les solutions

TP présentation de posters ou d’oral sur la thématique du Réchauffement climatique élaborée librement par les étudiants

--> Débats scientifiques sur ces questions sociétales

Facultatif (si le temps le permet) : Paléoclimats (3h de cours)

- le climat du Quaternaire

- les forçages des fluctuations climatiques : théorie de Milankovitch

Td sur les séries sédimentaires du delta du Nil : reconstituer l’intensité de la mousson Africaine à partir des isotopes de l’oxygène

Bibliographie conseillée :

L'Antarctique : la mémoire de la Terre vue de l'espace, F. Rémy, CNRS Éditions, 2003

Les glaciers à l'épreuve du climat, B. Francou et C. Vincent, IRD Editions, 2007

Climat- Passé, présent, futur Chloé Maréchal & MA Mélières edition Belin
Dérèglement du Climat

Notion de température moyenne au sol

Evolution des températures à différentes échelle de temps

Evolution des concentrations en CO2

Quelles sont les causes du réchauffement?

àLe futur à la lumière du passé

Quelle est la part de responsabilité de l’homme ?

Quels arguments ?

Conséquences sur nos écosystèmes ?

Quelles solutions ?

energies renouvelables: PROBLEME: explosion de la consommation des métaux high-tech OR: les réserves sont limitées

--> débat de société

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