Changement climatique : effet de serre, causes et conséquences

L’effet de serre et les gaz qui le renforcent ; les climats du passé, glaciations et interglaciaires ; le cycle du carbone déséquilibré par les activités humaines ; les preuves de l’origine humaine du réchauffement ; ses conséquences sur les océans, les glaces et les êtres vivants, et les rétroactions ; atténuer, s’adapter et décider.

À propos de cette page

Cinq problèmes à partir de documents : deux nuits d’automne au ciel clair ou couvert, la grotte Cosquer et une mer beaucoup plus basse, les volcans face aux émissions humaines, le déclin du gobemouche noir aux Pays-Bas, et les scénarios du GIEC avec la préparation de la France.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : de quoi il parle (gaz, température, niveau de la mer, population), l’unité, la période et la source.
Je calcule quand il le faut (écart, rapport, pourcentage, conversion m → cm), en gardant l’unité et l’arrondi demandé.
Je compare à une référence : une autre nuit, une autre époque, une autre population, un autre scénario.
J’explique avec le cours : effet de serre, archive du passé, flux de carbone, hypothèse testée, rétroaction, mesure d’adaptation ou d’atténuation.
Je conclus avec le mot exact et sans aller au-delà des documents : une corrélation seule ne prouve pas une cause.

Problème 1 · Nuit claire, nuit nuageuse★★★Facile

Document 1 — Deux nuits d’automne dans un même village (relevés simplifiés, imaginés pour l’exercice).

Nuit	Ciel et air	Température à 22 h	Température à 6 h
A	ciel clair, air sec	16 °C	5 °C
B	ciel couvert, air humide	16 °C	12 °C

Document 2 — Ce qui se passe la nuit. Le Soleil ne chauffe plus le sol. Le sol continue pourtant d’émettre des infrarouges : il perd de l’énergie et se refroidit. Les gouttelettes des nuages et la vapeur d’eau absorbent une partie de ces infrarouges et en renvoient une partie vers le sol.

Document 3 — Les déserts chauds. L’air y contient très peu de vapeur d’eau et le ciel est presque toujours dégagé : après une journée brûlante, la nuit peut y être froide.

1. De 22 h à 6 h, la température baisse de °C pendant la nuit A.
16 − 5 = 11 °C.
2. Elle baisse de °C pendant la nuit B.
16 − 12 = 4 °C : presque trois fois moins.
3. Dans la nuit B, l’air humide contient beaucoup d’un gaz à effet de serre : la .
La vapeur d’eau, avec les gouttelettes des nuages, renvoie une partie des infrarouges vers le sol.
4. Au désert, sans vapeur d’eau ni nuages, les infrarouges du sol partent presque tous vers l’ : la nuit se refroidit vite.
Rien ne les retient : ils partent vers l’espace. La nuit B fonctionne comme un effet de serre plus fort que la nuit A.

Problème 2 · La grotte Cosquer, une mer 120 mètres plus bas★★★Moyen

Document 1 — Une grotte ornée sous la mer. Dans les calanques de Marseille, l’entrée de la grotte Cosquer s’ouvre aujourd’hui à 37 m sous la mer ; un boyau de 175 m mène aux salles. Les êtres humains y ont peint et gravé des animaux il y a environ 27 000 ans et 19 000 ans, dont des animaux marins : phoques, pingouins, poissons, méduses. À cette époque, le niveau de la mer était au moins 120 m plus bas qu’aujourd’hui, et l’on pouvait rejoindre à pied les îles voisines (Parc national des Calanques).

Document 2 — Le dernier maximum glaciaire. Il y a environ 20 000 ans, d’immenses calottes de glace couvraient le nord de l’Amérique et de l’Europe.

1. Au temps des peintures, l’entrée de la grotte se trouvait au moins m au-dessus de la mer.
Elle est aujourd’hui à 37 m sous la mer, et la mer était au moins 120 m plus bas : 120 − 37 = 83 m au moins au-dessus.
2. Entre les deux périodes de peintures, il s’est écoulé environ ans.
27 000 − 19 000 = 8 000 ans : les deux périodes appartiennent à la même glaciation.
3. L’eau qui manquait à la mer était stockée sur les continents, dans les de glace.
Dans les calottes de glace du document 2 : en fondant à la fin de la glaciation, elles ont rempli l’océan.
4. Les pingouins peints indiquent qu’au large de Marseille, la mer était alors bien plus qu’aujourd’hui.
Les pingouins vivent dans des eaux froides : c’est un indice du climat glaciaire.
5. Aujourd’hui, la montée de la mer menace les peintures restées hors de l’eau : la mer encore.
La mer monte encore, par la dilatation de l’océan et la fonte des glaces des continents : l’eau gagne peu à peu les salles ornées.

Problème 3 · Les volcans sont-ils coupables ?★★★Moyen

Document 1 — Ce que rejettent les volcans. D’après l’USGS (service géologique des États-Unis, 2011), tous les volcans du monde, sur terre et sous la mer, rejettent chaque année entre 0,13 et 0,44 milliard de tonnes de CO₂. Les activités humaines en rejetaient environ 35 milliards de tonnes en 2010.

Document 2 — Une grande éruption. L’éruption du mont Saint Helens (États-Unis, 1980) a rejeté environ 0,01 milliard de tonnes de CO₂ en 9 heures ; les activités humaines en rejettent autant en 2 h 30 environ (Gerlach, USGS, 2011).

Document 3 — Une année compte 365 jours.

1. Avec l’estimation haute, les volcans rejettent environ fois moins de CO₂ que les humains (à l’unité).
35 ÷ 0,44 ≈ 79,5 : environ 80 fois moins.
2. Avec l’estimation basse, environ fois moins (à l’unité).
35 ÷ 0,13 ≈ 269,2 : environ 269 fois moins.
3. Avec l’estimation haute, les activités humaines rejettent en jours environ (au dixième) autant de CO₂ que tous les volcans du monde en un an.
0,44 ÷ 35 × 365 ≈ 4,59 : en 4,6 jours environ. Et une éruption comme celle du mont Saint Helens ne pèse que 2 h 30 d’émissions humaines.
4. Même une très grande éruption n’explique donc pas la hausse du CO₂ : la cause principale est la des combustibles fossiles.
La combustion du charbon, du pétrole et du gaz, avec la déforestation, ajoute bien plus de carbone au cycle.

Problème 4 · Le gobemouche noir arrive trop tard★★★Difficile

Document 1 — Un migrateur. Le gobemouche noir est un petit oiseau insectivore qui passe l’hiver en Afrique, au sud du Sahara, et revient nicher au printemps dans les forêts des Pays-Bas. Les chenilles sont une part importante de la nourriture de ses petits. Son calendrier de migration change très peu : il n’a pas avancé sa date d’arrivée au printemps.

Document 2 — Les chenilles. Dans ces forêts, le pic d’abondance des chenilles, qui dépend de la température du printemps, a nettement avancé en vingt ans. Il est plus tôt dans certains bois que dans d’autres.

Document 3 — Les populations (Both et al., Nature, 2006). De 1987 à 2003, des chercheurs ont suivi des populations de gobemouches dans des nichoirs : elles ont diminué d’environ 90 % là où le pic de chenilles est le plus précoce, et d’environ 10 % seulement là où il est le plus tardif.

1. Une population de 1 000 couples qui diminue de 90 % n’en compte plus que .
1 000 × 10 ÷ 100 = 100 couples : il en reste un sur dix.
2. Une population de 1 000 couples qui diminue de 10 % en compte encore .
1 000 − 100 = 900 couples.
3. L’étude a duré ans.
2003 − 1987 = 16 ans : un déclin très rapide.
4. Le recul est le plus fort là où le pic de chenilles est le plus .
Là où le pic est le plus précoce, l’écart avec l’arrivée fixe de l’oiseau est le plus grand.
5. Les petits éclosent alors après le pic de : moins de jeunes survivent.
Ils naissent après le pic de chenilles : le réchauffement a rompu la synchronisation entre deux espèces liées.

Problème 5 · Quel climat en 2100, et comment s’y préparer ?★★★Difficile

Document 1 — Trois avenirs possibles (GIEC, 6^e rapport, 2021).

Émissions	Réchauffement en 2081-2100 (par rapport à 1850-1900)	Montée probable de la mer en 2100 (par rapport à 1995-2014)
très faibles	+1,4 °C	0,28 à 0,55 m
intermédiaires	+2,7 °C	—
très élevées	+4,4 °C	0,63 à 1,01 m

Document 2 — La France se prépare. Depuis 2025, la France prépare ses villes, ses routes et ses cultures à un réchauffement de +2 °C en 2030, +2,7 °C en 2050 et +4 °C en 2100 dans l’Hexagone, ce qui correspond à un réchauffement mondial d’environ +3 °C en 2100 (ministère de la Transition écologique).

1. Dans le scénario d’émissions très élevées, la mer monterait jusqu’à cm en 2100.
1,01 m = 101 cm.
2. Entre les hauts des deux fourchettes, l’écart est de m (au centième).
1,01 − 0,55 = 0,46 m : près d’un demi-mètre d’eau en plus, rien qu’en choisissant ses émissions.
3. Quand le monde gagne 3 °C, l’Hexagone en gagne 4 : il se réchauffe environ fois plus que la moyenne mondiale (au dixième).
4 ÷ 3 ≈ 1,33 : environ 1,3 fois plus que la moyenne mondiale.
4. Avec +3 °C dans le monde, la France se prépare à un avenir plus chaud que le scénario d’émissions du document 1.
3 °C est au-dessus des +2,7 °C du scénario d’émissions intermédiaires : la France prévoit large, par prudence.
5. Préparer les villes à +4 °C (ombre, îlots de fraîcheur, horaires adaptés) relève de l’ ; seule une baisse forte des émissions évite ces +4 °C.
C’est de l’adaptation : nécessaire, mais elle ne remplace pas l’atténuation.

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