À propos de cette page
Ce cours de enseignement scientifique en terminale sur « Les modifications du climat » suit le programme officiel de enseignement scientifique de terminale. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Le bilan radiatif de la Terre, L'effet de serre et les gaz à effet de serre, L'intensification anthropique de l'effet de serre, L'albédo et les rétroactions climatiques. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de terminale à réussir en enseignement scientifique.
Au programme
1 · Le bilan radiatif de la Terre
2 · L'effet de serre et les gaz à effet de serre
3 · L'intensification anthropique de l'effet de serre
4 · L'albédo et les rétroactions climatiques
5 · Les conséquences observées et attendues du réchauffement
6 · L'inertie du système climatique
7 · Atténuation et adaptation : les leviers d'action
1Le bilan radiatif de la Terre
La température moyenne de la Terre résulte d'un équilibre entre l'énergie reçue du Soleil et l'énergie renvoyée vers l'espace. C'est le bilan radiatif.
Définition — Bilan radiatif. Différence entre l'énergie solaire absorbée par la planète et l'énergie qu'elle renvoie vers l'espace. À l'équilibre, ces deux flux sont égaux et la température moyenne reste stable.
La Terre reçoit en moyenne une puissance solaire d'environ $340\ \text{W·m}^{-2}$ au sommet de l'atmosphère. Une partie est directement réfléchie (par les nuages, la glace, l'atmosphère) : c'est l'albédo. Le reste est absorbé puis réémis par la surface et l'atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge.
Astuce. Distingue bien deux types de rayonnement : la Terre reçoit de la lumière visible du Soleil (corps très chaud) mais réémet de l'infrarouge (corps froid). C'est cette différence qui rend l'effet de serre possible.
2L'effet de serre et les gaz à effet de serre
Certains gaz de l'atmosphère sont transparents au rayonnement solaire visible mais absorbent l'infrarouge émis par la surface. Ils le réémettent dans toutes les directions, dont une partie vers le sol : c'est l'effet de serre.
Définition — Effet de serre. Piégeage par les gaz à effet de serre (GES) du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre. Il réchauffe la basse atmosphère et la surface. Sans effet de serre, la température moyenne au sol serait d'environ $-18\ ^{\circ}\text{C}$ ; elle est en réalité d'environ $+15\ ^{\circ}\text{C}$.
Les principaux gaz à effet de serre. Vapeur d'eau ($\text{H}_2\text{O}$, le plus abondant), dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$), méthane ($\text{CH}_4$), protoxyde d'azote ($\text{N}_2\text{O}$). Le diazote et le dioxygène, majoritaires dans l'air, ne sont pas des GES.
Attention ! L'effet de serre est un phénomène naturel et indispensable à la vie : sans lui, la Terre serait gelée. Le problème actuel n'est pas l'effet de serre lui-même, mais son intensification par les activités humaines.
3L'intensification anthropique de l'effet de serre
En brûlant des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et en déforestant, les sociétés humaines augmentent la concentration des GES dans l'atmosphère. L'effet de serre s'intensifie : davantage d'infrarouge est piégé, la surface se réchauffe.
Forçage radiatif. Variation du bilan radiatif (en $\text{W·m}^{-2}$) provoquée par un facteur donné. L'ajout de GES crée un forçage radiatif positif : il déséquilibre le bilan en faveur d'un réchauffement, jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre s'établisse à température plus élevée.
Tous les GES n'ont pas le même effet. On compare leur impact par le pouvoir de réchauffement global (PRG) : à masse égale, le méthane réchauffe bien plus que le $\text{CO}_2$ sur un siècle, mais il reste moins longtemps dans l'atmosphère.
Exemple. Sur 100 ans, à masse égale, le méthane a un PRG d'environ 28 fois celui du $\text{CO}_2$. Mais comme le $\text{CO}_2$ est émis en très grande quantité et persiste des siècles, il reste le principal responsable du réchauffement actuel.
4L'albédo et les rétroactions climatiques
L'albédo mesure la fraction du rayonnement solaire réfléchie par une surface. Une surface claire (neige, glace) a un albédo élevé (renvoie l'énergie) ; une surface sombre (océan, forêt, sol nu) a un albédo faible (absorbe l'énergie).
| Surface | Albédo (ordre de grandeur) | Effet |
|---|
| Neige fraîche, banquise | 0,8 – 0,9 | réfléchit beaucoup → refroidit |
| Nuages | 0,4 – 0,7 | réfléchit beaucoup |
| Sol nu, désert | 0,2 – 0,4 | intermédiaire |
| Océan, forêt | 0,05 – 0,15 | absorbe beaucoup → réchauffe |
Définition — Rétroaction climatique. Mécanisme par lequel une variation du climat en provoque une autre. Une rétroaction positive amplifie le changement initial ; une rétroaction négative l'atténue.
Attention — la rétroaction de l'albédo. Le réchauffement fait fondre la banquise et les glaciers. Les surfaces claires (fort albédo) sont remplacées par de l'océan ou du sol sombre (faible albédo), qui absorbent davantage d'énergie : la planète se réchauffe encore plus, ce qui fait fondre plus de glace. C'est une rétroaction positive qui amplifie le réchauffement.
Astuce. Autre rétroaction positive majeure : la vapeur d'eau. Une atmosphère plus chaude contient plus de vapeur d'eau, or la vapeur d'eau est un GES : elle amplifie le réchauffement.
5Les conséquences observées et attendues du réchauffement
L'augmentation de la température moyenne entraîne des modifications profondes de l'ensemble du système climatique. Plusieurs conséquences sont déjà observées.
- Élévation du niveau des mers : par dilatation thermique de l'eau et fonte des glaces continentales (glaciers, calottes du Groenland et de l'Antarctique).
- Fonte de la banquise et des glaciers : recul net de la banquise arctique en été.
- Acidification des océans : l'absorption d'une partie du $\text{CO}_2$ par l'océan abaisse son pH, menaçant les organismes à coquille calcaire.
- Événements extrêmes plus fréquents : canicules, sécheresses, pluies intenses.
- Déplacement des aires de répartition des espèces et risques accrus pour la biodiversité.
Attention ! Ces conséquences ne sont pas indépendantes : elles interagissent et touchent les sociétés humaines (zones côtières densément peuplées, ressources en eau, agriculture, santé).
6L'inertie du système climatique
Le système climatique ne réagit pas instantanément. À cause de l'énorme capacité de stockage de chaleur des océans et de la longue durée de vie du $\text{CO}_2$ dans l'atmosphère, les effets d'une émission se prolongent pendant des décennies, voire des siècles.
Définition — Inertie climatique. Retard de la réponse du climat à une perturbation, lié notamment à l'inertie thermique des océans et à la longue durée de vie des GES. Même à émissions nulles, le réchauffement déjà engagé continuerait un certain temps.
Exemple. Le $\text{CO}_2$ émis aujourd'hui restera dans l'atmosphère pendant des siècles : une part importante d'une émission de $\text{CO}_2$ est encore présente plusieurs centaines d'années plus tard. Les décisions actuelles engagent donc le climat sur le long terme.
Astuce. L'inertie a deux conséquences : (1) une partie du réchauffement futur est déjà « inévitable » (d'où la nécessité de s'adapter) ; (2) plus on tarde à réduire les émissions, plus le réchauffement à long terme sera important (d'où l'urgence de l'atténuation).
7Atténuation et adaptation : les leviers d'action
Face au réchauffement, deux types de réponses complémentaires existent : agir sur les causes (atténuation) et se préparer aux conséquences (adaptation).
Atténuation. Ensemble des actions visant à réduire les émissions de GES ou à augmenter les puits de carbone : sobriété énergétique, efficacité énergétique, énergies décarbonées (renouvelables, nucléaire), reforestation, captage du carbone.
Adaptation. Ensemble des actions visant à limiter les dommages des changements déjà inévitables : digues et protection des côtes, gestion de la ressource en eau, adaptation des cultures, prévention des canicules.
| Atténuation | Adaptation |
|---|
| Cible | les causes (émissions) | les conséquences |
| Objectif | limiter le réchauffement futur | réduire la vulnérabilité aux impacts |
| Exemples | renouvelables, sobriété, reforestation | digues, irrigation économe, plans canicule |
Attention ! Atténuation et adaptation ne s'opposent pas : elles sont complémentaires. À cause de l'inertie, l'adaptation est nécessaire même si l'on réduit fortement les émissions ; mais sans atténuation, l'adaptation deviendrait à terme impossible.
Astuce. Ce thème articule science et société : la science établit les causes et les conséquences ; les choix d'atténuation et d'adaptation relèvent de décisions collectives et politiques.
★À retenir
En bref :
• Le bilan radiatif équilibre énergie solaire absorbée (≈ 240 W·m⁻²) et énergie infrarouge renvoyée ; l'albédo mesure la part réfléchie.
• L'effet de serre est naturel et indispensable (sans lui ≈ −18 °C au lieu de +15 °C) : les GES (H₂O, CO₂, CH₄, N₂O) piègent l'infrarouge.
• Les activités humaines intensifient l'effet de serre (CO₂ de 285 à >414 ppm) : forçage radiatif positif et réchauffement.
• Les rétroactions positives (albédo des glaces, vapeur d'eau) amplifient le réchauffement.
• Conséquences : hausse du niveau marin, fonte des glaces, acidification, événements extrêmes ; l'inertie océanique et du CO₂ prolonge les effets.
• Deux leviers complémentaires : l'atténuation (réduire les émissions) et l'adaptation (se préparer aux impacts inévitables).