Université Côte d'azur
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UE TERRE S2 : Atmosphere, ocean, climats

Code de l'ECUE : SPUT22

Ce cours appartient à UE Climatologie (6 ECTS) qui contient 2 ECUE
PORTAIL SCIENCES ET TECHNOLOGIES
Structure et évolution de la terre et des autres planètes
Campus Valrose
Licence 1
Semestre pair
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.

Responsable(s) du cours

, Marie Revel

Présentiel

  • 24h de cours magistral
  • 20h de travaux dirigés
  • 16h de travaux pratiques

PREREQUIS

Avant le début du cours, je dois ...
  • avoir des notions en sciences naturelles

OBJECTIFS

A la fin de ce cours, je devrais être capable de...
  • 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 planete ? L’environnement donc lequel on vit? Il reste beaucoup d’interrogation c’est un équilibre fragile qui evolue sans cesse, mais de nombreuses notions sont connues. Le climat , c’est extremement complexe (le climat resulte du couplage entre 5 grand domaines la biosphère, la lithosphère, cryosphère, atmosphère & ocean). Notre environnement est menace quel sera son évolution ? Les paramètres qui influencent notre environnement (état de surface de la Terre) sont le climat + les elements chimiques nutritifs et le recyclage. L’objectif sera donc de mieux connaître l’evolution de notre environnement. Nous allons definir les mécanismes, les ordres de grandeur, id est cerner les paramètres majeurs, les quantifier à l’echelle globale de la planete. Nous verrons que pour comprendre l’evolution de notre environnement, il est souvent nécessaire de se tourner vers le passé. Sur l’effet de serre il y a beaucoup de raccourci nous allons apprendre a être critique.
  • Cerner les mécanismes des variations du climat à l'échelle actuelle
  • Comprendre l'intéraction entre les grands domaines Atmosphère/Ocean/Cryosphère/Biosphère/ surface terrestre

CONTENU

  • 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.

  • 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

  • Place de la Cryosphère dans le système climat

      Les éléments de la Cryosphère

  • 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

     

  • 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

     

     

  • 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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Important
Ce syllabus n’a aucune valeur contractuelle. Son contenu est susceptible d’évoluer en cours d’année : soyez attentifs aux dernières modifications.