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Notre Climat
La planète Terre
L'idée que nous nous faisons de la planète Terre et de l'environnement a beaucoup évolué tout au long de l'histoire de la civilisation humaine. Les grecs anciens pensaient que le géant Atlas portait le globe terrestre sur ses épaules. A la fin du moyen-âge, (1633) Galileo Galilée fut arrêté parce qu'il affirmait que la Terre tournait autour du soleil et non l'inverse. De nos jours, les téléscopes nous montrent les galaxies de l'espace et les satellites nous permettent de voir précisément à quoi ressemble la planète. Grâce à la science moderne on se rend compte que les conditions sur notre planète évoluent rapidement.
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Une nouvelle ère dans l'histoire de la terre?
Si nous observons le passé géologique de la Terre, on s'aperçoit que le climat de la planète a connu des changements considérables, dont certains bien plus extrêmes que celui auquel nous faisont face à l'heure actuelle. Notre planète et la vie qu'elle abrite ont survécu a de tels changements. Alors, en quoi l'évolution actuelle du climat est-elle si préoccupante ? |
Les ères géologiques s'étalent sur des millions d'années, parfois mêmes des centaines de millions d'années. De telles durées ne sont pas comparables à l'histoire humaine. Depuis la dernière période glaciaire, qui s'est terminée il y a environ 10 000 ans, notre planète a connu une période chaude et plutôt stable. La civilisation humaine, depuis le début des grands empires (Egyptien, Sumérien...) jusqu'à nos jours, n'a connu que cette période chaude et stable. Aujourd'hui, à cause de nos activités, nous modifions le climat et nous ne savons pas encore si l'humanité pourra s'adapter aux changements climatiques énormes à venir.
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3. Concentrations de dioxyde de carbone et températures supposées des 20 000 dernières années. Il y a environ 18 000 ans, la dernière période glaciaire était à son maximum (la petite carte montre les calottes glaciaires). Il y a environ 3 300 ans, Ikhnaton et son épouse Nefertiti (buste, musée de l'Egypte, Berlin) régnaient en Egypte.
sources: *1 - Cliquez pour agrandir ! (120 K)
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4. Les bulles d'air dans la glace des pôles et les traceurs dans les sédiments sont les témoins des millénaires passés. En regardant en arrière sur 400 000 ans, on peut voir que les niveaux de dioxyde de carbone sont passés de 180 ppm pendant les périodes glaciaires à 280 ppm pendant les périodes chaudes. Il y a 400 000 ans vivaient les premiers ancêtres de l'Homme, comme homo heidelbergensis (profil reconstitué, à gauche sur la figure). Il y a 100 000 ans vivait l'homme de Néanderthal (profil reconstitué, à droite).
source: *2 Cliquez pour agrandir ! (120 K)
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La figure 4 montre que les changements des niveaux de dioxyde de carbone (CO2) sont très liés aux changements de la température de la terre. Les petites bulles d'air emprisonnées dans la glace des pôles nous apportent des informations sur les 400 000 dernières années. L'information des bulles incluses en feuilles polaires de glace nous a laissés examiner en arrière 400.000 ans le passé. Les rapports de mélange de CO2 dans l'atmosphère varient entre 180 ppm (parties par million) pendant les périodes glaciaires et 280 ppm durant les périodes chaudes. Aujourd'hui les niveaux atteignent des valeurs de 370 ppm, à cause de la combustion des énergies fossiles qui génère du CO2. Aucun de nos ancêtres n'a jamais connu de telles conditions climatiques. C'est au cours de la deuxième moitié du 20ème siècle que nous avons commencé à nous rendre compte que le climat changeait. Des études scientifiques ont été menées et nous ont permis d'améliorer notre compréhension du climat. Dans l'encyclopédie climatique ESPERE, nous expliquons comment le climat fonctionne, et comment les humains l'affectent. Dans les pages suivantes vous aurez une vue d'ensemble sur toutes les thématiques abordées dans l'encyclopédie.
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Le soleil ...
est la source d'énergie qui gouverne notre système climatique. Cette énergie est transportée dans l'espace sous forme de rayonnement. De légers changements de l'activité solaire ou de l'orbite de la terre autour du soleil ont un impact direct sur notre climat.
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L'atmosphère ..
est le sujet principal des quatre premières thématique de cette encyclopédie climatique. Les variations de l'activité solaire sont généralement plutôt régulières et ne semblent pas avoir été assez importantes pour changer de manière significative notre climat au cours des 1000 dernières années. On peut s'intéresser à la quantité d'énergie qui vient du soleil, à quelle quantité atteint notre atmosphère et combien d'énergie arrive finalement sur la surface de la Terre. C'est ce qu'on appelle le bilan radiatif; ce sujet est abordé dans la thématique BASSE ATMOSPHERE (et auusi dans la thématique NUAGES ET PARTICULES). La basse atmosphère est la partie de l'atmosphère que les scientifiques appellent la troposphère. Elle s'étend de la surface terrestre jusqu'à entre 8 et 15 kilomètres d'altitude.
Dans la partie BASSE ATMOSPHERE, on étudie l'importance de l'effet de serre et le rôle joué par les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, qui gardent l'énergie du soleil près de la surface de la terre. Nous nous intéressons à la chimie extraordinaire de l'air dans cette zone de l'atmosphère, ainsi qu'à l'impact de ce qui est émis par les plantes et les feux. Nous regardons également l'importance de l'ozone, qui est responsable du smog dans la troposphère.
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6. Voici une représentation simplifiée de l'évolution de la température avec l'altitude, dans la troposphère (T), la stratosphère (S) et la mésosphère (M). La stratosphère inclue aussi la couche d'ozone (O3).
Cliquez pour agrandir ! (65 K)
Auteur: Elmar Uherek
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La couche supérieure de l'atmosphère, celle qui est juste au-dessus des nuages, est la stratosphère; elle monte jusqu'à environ 50 kilomètres d'altitude. Nous nous intéressons à cette partie de l'atmosphère dans la thématique HAUTE ATMOSPHERE. C'est là que se trouve la couche d'ozone, et nous abordons les processus qui ont lieu dans cette couche, et qui nous protègent contre le rayonnement ultraviolet dangereux du soleil. Nous expliquons comment l'ozone disparaît de la stratosphère, pourquoi il se forme un trou d'ozone, et les impacts de ce trou sur notre climat.
La troposphère et la stratosphère contiennent à elles deux plus de 99% de la masse de notre atmosphère. Nous n'abordons pas dans cette thématique les altitudes plus élevées. Les événements qui concernent la METEOROLOGIE prennent place dans les 15 kilomètres inférieurs de l'atmosphère. La rotation de la terre et les différences d'ensoleillement suivant les régions (ce qui donne un équateur chaud et des régions polaires froides), combinées avec l'influence des océans et des continents, ainsi qu'aux variations locales de la surface font de la météorologie une science déjà assez complexe!
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Nous regarderons aussi les NUAGES et les PARTICULES qui flottent dans l'air. Les nuages couvrent, en moyenne, environ 60% du ciel et ils interagissent fortement avec la lumière et l'énergie provenant du soleil. Les nuages réfléchissent la lumière vers l'espace, mais ils emprisonnent également la chaleur renvoyée par la Terre; ceci permet de maintenir de la chaleur à la surface de la Terre. La pluie lessive l'atmosphère en emmenant avec elle les particules et les gaz de l'air. De minuscules particules sont nécessaires pour permettre la formation des nuages et nous verrons dans cette thématique d'où viennent ces particules et comment elles participent à la formation des nuages. Comme il est vraiment difficile de prendre en compte l'effet des ces particules et des nuages dans les simulations par ordinateur, ils sont la grande inconnue dans la prévision de notre climat.
Au sol ...
Que se passe-t-il à la surface de la terre? La plupart des gens vivent dans les villes et nous espérons que la thématique sur le CLIMAT URBAIN va vous intéresser. Le climat dans les villes a ses propres règles. Le vent dans les rues ne se comporte pas comme le vent dans les paysages naturels, une grande partie du sol des villes est bétonnée et la rétention naturelle de l'eau par la terre y est limitée. Les villes absorbent plus de rayonnement solaire, et les systèmes de chauffage et d'électricité font que les villes sont plus chaudes que la zone qui les environne. Les villes sont également des sources locales importantes de pollution atmosphérique, à cause du trafic automobile et des industries. Nous verrons ce qui est émis dans l'air, et quel est l'impact sur le climat.
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Les OCEANS ont non seulement un impact sur notre climat, mais ils sont également influencés par le changement climatique. L'eau des océans emmagasine la chaleur du soleil, et la transporte des régions équatoriales vers les pôles, ce qui permet que la vie existe presque partout sur Terre. Les océans capturent environ un tiers du dioxyde de carbone rejeté par les activités humaines, et le stockent dans les profondeurs de la mer. Ils permettent ainsi de réduire l'effet du réchauffement planétaire. Les minuscules plantes des eaux de surface des océans, connues sous le nom de plancton végétal, aident à capturer ce dioxyde de carbone. Elles émettent également des composés contenant du soufre, qui jouent un rôle sur le climat et aident également à former les nuages, ce qui influence encore notre climat. Mais le réchauffement climatique touche également l'océan. La conséquence la plus évidente est la hausse du niveau de la mer. Puisqu'environ 60% de la population mondiale vit à moins de 100 kilomètres d'une côte, l'élévation du niveau de la mer pourrait poser des problèmes majeurs aux humains.
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7. Vue schématique de la circulation océanique (NASA):
(1) Le Gulf Stream transporte de la chaleur des tropiques vers l'Europe du nord. (2) La formation d'eau profonde en Atlantique nord entraîne un fort refroidissement. (3) La formation d'eau de fond en Antarctique est due à la production de glace de mer autour du continent Antarctique.
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Si les précipitations annuelles sont trop faibles, si de larges zones sont inondées, s'il commence à geler ou s'il y a de fortes chaleur aux stades critiques du développement des plantes, ceci affecte nos ressources alimentaires. Nous nous intéressons à l'effet du changement climatique sur l'agriculture dans la thématique sur la NOURRITURE et le CLIMAT. La prévision des conséquences probables du changement climatique devrait nous permettre d'adapter nos techniques agricoles et limiter les famines. Dans certaines régions, l'agriculture sera facilitée par le réchauffement du climat. Par contre, dans d'autres régions, en particulier dans les pays pauvres et en voie de développement, les conditions météorologiques pour l'agriculture risquent fort d'empirer.
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Est-ce que les humains changent le climat?
La thématique suivante s'appelle LES HUMAINS CHANGENT LE CLIMAT. Nous y regardons comment nous modifions le climat et quelles en sont les conséquences, actuelles et futures. Nous nous appuyons sur quelques exemples concrets. Nous regardons également comment les hypothèses sur le climat de demain changent selon nos habitudes de vie, et les actions menées par les responsables politiques. Les études sur le SOLEIL et la GLACE sont importantes pour comprendre l'influence humaine sur le climat. Les scientifiques essayent de comprendre quelle part du réchauffement que nous observons actuellement serait due à une variabilité naturelle de l'activité solaire, et quelle part est due à l'activité humaine.
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8. Le travail en Antarctique - des conditions rudes, mais un travail si important pour comprendre l'influence de l'homme et l'histoire du climat!
source: nsidc.org
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L'Antarctique est si loin des principales activités humaines que c'est l'endroit le plus propre sur Terre. Les mesures de certains gaz en Antarctique nous montrent comment ce qui est émis dans l'atmosphère se répartit autour du globe. Les grandes calottes glaciaires sont constituées de neige comprimée depuis des siècles et des siècles. Elles contiennent des bulles de l'air qui existait au moment où la glace s'est formée. Les études sur l'air de ces bulles peuvent nous en dire beaucoup sur le climat du passé. Les simulations par ordinateur utilisent ces données ainsi que les mesures actuelles pour nous aider à estimer les évolutions futures du climat.
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La compréhension du climat
Notre système climatique est extrêmement compliqué et nous ne connaissons pas encore tout ce qui l'influence. Il est donc difficile de simuler ce qui se produira à l'avenir, même si les ordinateurs les plus puissants du monde travaillent sur de tels modèles. Même si nous pouvons développer des simulations informatiques qui représentent ce qui se passe actuellement, nous ne savons pas comment les humains se comporteront à l'avenir. Nous ne savons pas comment la population mondiale va augmenter, quelles ressources énergétiques seront utilisées dans 50 ans, comment les différentes économies se développeront, où et quand les guerres auront lieu, ni dans quels pays les responsables politiques et les peuples favoriseront le développement durable.
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Ce ne sont pas particulièrement les chercheurs en climatologie qui sont responsables de ce qui se produira à l'avenir, mais nous tous. C'est pourquoi il est essentiel de partager notre connaissance, afin que vous ayez une idée de la façon dont un système si complexe fonctionne, et que vous sachiez quels sont les changements climatiques les plus susceptibles d'advenir. La lecture de ces pages d'introduction vous prendra une trentaine de minutes. Elles vous donneront une vue d'ensemble de notre climat. Vous pourrez ensuite aller dans telle ou telle thématique de l'encyclopédie ESPERE, pour obtenir davantage d'informations sur ce qui vous intéresse le plus.
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9. C'est nous qui faisons le climat de demain.
© freefoto.com
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A propos de cette page:
Autheur: Dr. Elmar Uherek - MPI for chemistry, Mainz
dernière version: 23 05 2004 |
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