L'effet de serre

L'effet de serre

L'effet de serre, on en entend souvent parler mais on ne maîtrise par forcément tous ses tenants et aboutissants. Notre professeur vous propose donc de revoir ce cours sur notre atmosphère actuelle et cet effet un peu particulier. Vous risquez...

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Quiz de Spé SVT :

La contraction d’un muscle squelettique fait suite à son excitation par :

  • A.Une décharge sanguine
  • B.Une motoneurone
  • C.Des protéines
  • D.Une décharge électrique
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L'effet de serre, on en entend souvent parler mais on ne maîtrise par forcément tous ses tenants et aboutissants. Notre professeur vous propose donc de revoir ce cours sur notre atmosphère actuelle et cet effet un peu particulier. Vous risquez fort d'être interrogés dessus lors de votre épreuve du bac S en spécialité SVT alors révisez bien cela et préparez-vous grâce à notre fiche !

I - Le principe de l'effet de serre

L
Figure 1 . Schéma simplifié de l'effet de serre terrestre.


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e phénomène de réchauffement observé dans les serres des jardiniers a donné la notion générale d'« effet de serre ». Quand on souhaite connaître l'origine du réchauffement de la serre agricole, on quantifie les entrées et les sorties des flux énergétiques rayonnants. Le verre de la serre agricole ne stoppe pas les entrées et sorties des rayons lumineux visibles, par contre il reste opaque aux rayonnements infrarouges. Ces derniers vont donc transmettre leur énergie à la matière rencontrée (dans ce cas le verre) qui va ensuite la transmettre tant à l'extérieur qu'à l'intérieure de la serre de manière égale. L'atmosphère terrestre peut être comparée au verre des serres agricoles. Elle est chauffée par les infrarouges émis depuis la terre et restitue leur énergie pour moitié vers la terre et pour moitié vers l'espace (figure 1)

L'effet de serre est donc un élément important dans la détermination de la température de la Terre. Sans lui notre planète ne serait qu'un désert glacé. Il résulte de la présence de l'atmosphère qui absorbe une partie du rayonnement solaire incident et retient une partie de l'énergie émise sous forme d'infrarouge par notre planète. Ces infrarouges sont, dans un premier temps, absorbés par l'atmosphère puis réémis de nouveau sous forme d'infrarouges vers la Terre mais aussi vers l'espace en égale proportion. Ce phénomène se répète plusieurs fois et de façon continue en atteignant un équilibre d'émission et de réception de rayonnement entre les différents systèmes mis en jeu. Ainsi, le système stable permet d'obtenir une température moyenne sur Terre. Cet effet de serre dépend donc de l'atmosphère, la composition de cette dernière doit donc jouer un rôle primordial.
Il faut rappeler que l'atmosphère est majoritairement composée d'azote (78 %), de dioxygène (20,6 %) et d'autres gaz comme le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau ou l'Argon par exemple. Les molécules biatomiques et symétriques comme l'O2 et le N2 n'absorbent que très peu les IR que la Terre réémet vers l'atmosphère et l'espace. En revanche, les molécules triatomiques ou non symétriques sont plus absorbantes, donc ont un pouvoir effet de serre plus important, permettant un échauffement de l'atmosphère et de la surface terrestre. Le tableau 1 décrit l'importance de chaque gaz dans l'effet de serre dans l'effet de serre global.
Gaz
Proportion
H2O
56 %
CO2
24 %
O3 (Ozone)
7 %
CH4
5 %
NO2
4 %
CFC
3 %
Autres
1 %
Tableau 1. Répartition du rôle dans l'effet de serre par gaz.

II - Les variations de l'effet de serre

L'effet de serre dépend donc de plusieurs paramètres : la composition de l'atmosphère, l'effet albédo (réverbération du rayonnement solaire à la surface de la terre) et de certains phénomènes astronomiques. Dans cette partie nous allons rapidement décrire ce qu'une variation de chacun d'eux entraîne au niveau de l'effet de serre.

1 - Variations de la composition atmosphérique

La variation du taux de CO2 est un facteur modifiant l'effet de serre depuis des temps très anciens. La figure 2 montre qu'il existe des cycles d'environ 100 000 ans durant lesquels le taux de CO2 peut varier d'une cinquantaine de ppm. Par contre on peut observer depuis peu une très forte augmentation du taux de CO2. Cette augmentation correspond au début de la révolution industrielle et est donc d'origine humaine. Cette augmentation de CO2 s'accompagne d'une augmentation des taux de CH4, de CFC et de NO2 qui sont tous des gaz à effet de serre (tableau 2). Nous reviendrons dans une autre fiche sur le rôle de l'activité humaine dans les émissions de gaz à effet de serre.
Il existe d'autres cycles comme les cycles de Wilson. Ces derniers courent sur plusieurs dizaines de million d'années et correspondent à l'activité tectonique de la planète. En effet lors des périodes de convergence (Pangé par exemple) les continents forment une entité unique sur laquelle une grande quantité de reliefs positifs se forme. Ces chaînes de montagnes sont érodées et cette érosion est un piège à CO2 à très grande échelle, faisant diminuer le niveau de CO2 atmosphérique. A l'inverse, les périodes de fragmentation (comme aujourd'hui) ou les continents se séparent, sont associées à une forte activité volcanique au niveau des dorsales océaniques. Cette activité libère de grandes quantités de laves basaltiques et de CO2 augmentant le taux atmosphérique.
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Figure 2 . Evolution du taux de CO2 atmosphérique au cours des 800 000 dernières années en partie pour million.


l existe donc des cycles régissant les niveaux de gaz à effet de serre présent dans l'atmosphère. Mais la quantité de rayonnement solaire envoyé est aussi très importante dans la régulation de cet effet.

2 - L'albédo

L'albédo est donc un paramètre qui peut faire varier la quantité d'énergie solaire absorbée par la Terre et, par suite, la quantité d'énergie que celle-ci va réémettre sous forme d'IR. Ainsi, limiter l'énergie absorbée engendre une baisse proportionnelle de l'effet de serre. Il est égal à 1 si la surface terrestre renvoie tout le rayonnement reçu et à 0 si elle ne renvoie rien. L'albédo moyen de la planète peut évoluer selon la position des continents et selon les matériaux qui les recouvrent (Tableau 2). La glace et les nuages étant les éléments avec le plus fort albédo. La composition terrestre ayant varié au cours du temps, l'albédo terrestre moyen a donc aussi varié entraînant des variations de puissance de l'effet de serre.
Matériaux terrestres
Albédo
Océan
0.07
Végétation
0.15
Sable et sol nu
0.32
Moyenne nuage
0.78
Neige et glace
0.80
Tableau 2. Matériaux terrestres et albedo.

3 - Les paramètres astronomiques

Le dernier paramètre modifiant l'effet de serre et donc la température terrestre est tout simplement la quantité de rayonnement solaire reçue. Cette quantité peut varier en fonction de l'activité solaire, qui est elle-même cyclique faisant donc varier régulièrement la quantité d'énergie solaire reçue. Il existe des variations séculaire (à l'échelle du siècle) ou millénaire. Associée à la modification de l'activité solaire il existe aussi une variation de certains paramètres orbitaux pouvant à leur tour modifier l'énergie reçue. Ces paramètres sont les suivants :
  • L'excentricité : Correspond à la modification de la trajectoire de la Terre par rapport au soleil (diamètre de l'ellipse).
  • L'inclinaison : Correspond à l'inclinaison du plan de l'orbite terrestre.
Il existe d'autres paramètres qui ne sont pas mentionnés ici. Dans tous les cas une variation de ces paramètres orbitaux entraîne une modification de l'apport énergétique du rayonnement solaire.
Fin de l'extrait

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