Effet de serre, bilan radiatif, rétroactions, conséquences du réchauffement et leviers d'action (programme de Tle, thème « Science, climat et société »).
Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Bilan radiatif et effet de serre
Corrigé :
Le bilan radiatif est la différence entre l'énergie solaire absorbée par la planète et l'énergie infrarouge qu'elle renvoie vers l'espace. Quand il est équilibré, ces deux flux sont égaux et la température moyenne reste stable. (1,5 pt)
La Terre reçoit du Soleil un rayonnement visible qui traverse l'atmosphère et chauffe la surface. La surface, plus froide, réémet de l'infrarouge. Les gaz à effet de serre absorbent cet infrarouge et le réémettent dans toutes les directions, dont une partie vers le sol, ce qui réchauffe la basse atmosphère et la surface. (1,5 pt)
L'effet de serre naturel maintient la température moyenne à environ +15 °C au lieu de −18 °C : sans lui, la Terre serait gelée et inhabitable. Le problème actuel n'est donc pas l'effet de serre lui-même mais son intensification par l'ajout de GES d'origine humaine, qui déséquilibre le bilan radiatif vers un réchauffement. (1 pt)
Exercice 2 — Raisonnement sur document : rétroaction de l'albédo
Corrigé :
La glace réfléchit environ 80 % du rayonnement solaire (albédo 0,8) et n'en absorbe donc que ~20 %. L'océan sombre ne réfléchit qu'environ 10 % (albédo 0,1) et en absorbe ~90 %. Là où la glace disparaît, l'absorption d'énergie solaire est donc bien plus forte (environ 90 % contre 20 %). (1,5 pt)
Le réchauffement fait fondre la banquise ; l'océan sombre exposé absorbe davantage d'énergie, ce qui réchauffe encore la région et fait fondre encore plus de glace. Chaque étape renforce la précédente : il s'agit d'une rétroaction positive (rétroaction de l'albédo). (2 pt)
En Arctique, cette rétroaction de l'albédo amplifie localement le réchauffement : la perte de glace accroît l'absorption d'énergie sur place. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'Arctique se réchauffe nettement plus vite que la moyenne mondiale (amplification arctique). (1,5 pt)
Exercice 3 — Conséquences et inertie du système climatique
Corrigé :
Deux conséquences parmi : (a) l'élévation du niveau des mers, due à la dilatation thermique de l'eau et à la fonte des glaces continentales ; (b) l'acidification des océans, due à l'absorption de CO₂ qui abaisse le pH de l'eau de mer ; (c) la multiplication des événements extrêmes (canicules, sécheresses). On attend deux exemples avec mécanisme. (2 pt)
L'inertie climatique est le retard de la réponse du climat à une perturbation. Ses deux causes principales sont l'inertie thermique des océans (qui stockent et restituent lentement la chaleur) et la longue durée de vie du CO₂ dans l'atmosphère (des siècles). (1,5 pt)
Même à émissions nulles, le CO₂ déjà émis reste présent des siècles et les océans, qui se réchauffent lentement, continuent d'absorber de la chaleur et de se dilater ; les calottes glaciaires fondent avec retard. Le réchauffement et la montée des eaux se prolongent donc longtemps après l'arrêt des émissions : c'est une manifestation de l'inertie. (1,5 pt)
Exercice 4 — Analyse de documents : intensité de l'effet de serre humain
Corrigé :
Le document 1 décrit l'augmentation de la concentration en GES (CO₂) ; le document 2 traduit l'effet énergétique de cette augmentation : un forçage radiatif positif. C'est le même phénomène : plus de GES → plus d'infrarouge piégé → déséquilibre du bilan radiatif (forçage positif). Les deux documents décrivent l'intensification de l'effet de serre, l'un par la cause (concentration), l'autre par l'effet énergétique (forçage). (2 pt)
Un forçage radiatif positif signifie que la Terre conserve plus d'énergie qu'elle n'en renvoie ; ce surplus d'énergie fait monter la température jusqu'à un nouvel équilibre. La hausse observée de +1,1 °C (doc 3) est la conséquence directe de ce forçage : elle traduit la réponse de la température au déséquilibre énergétique. (1 pt)
Synthèse : les activités humaines ont augmenté la concentration en CO₂ de 285 à plus de 414 ppm (doc 1), ce qui a intensifié l'effet de serre et créé un forçage radiatif positif d'environ +2,7 W·m⁻² (doc 2). Ce déséquilibre énergétique a fait augmenter la température moyenne d'environ +1,1 °C (doc 3). La chaîne émissions humaines → intensification de l'effet de serre → forçage positif → réchauffement est ainsi cohérente et établie. (1 pt)
Exercice 5 — Leviers d'action : atténuation et adaptation
Corrigé :
L'atténuation agit sur les causes du réchauffement en réduisant les émissions de GES ou en augmentant les puits de carbone (ex. développer les énergies renouvelables, reboiser). L'adaptation agit sur les conséquences déjà inévitables en réduisant la vulnérabilité (ex. construire des digues, mettre en place un plan canicule). (1 pt)
À cause de l'inertie (océans, durée de vie du CO₂), une partie du réchauffement futur est déjà engagée : il faut donc s'adapter même si l'on réduit fortement les émissions. Mais sans atténuation, le réchauffement de long terme serait si élevé que l'adaptation finirait par être dépassée. Les deux stratégies sont donc nécessaires et complémentaires. (1 pt)
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