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  • Exercices TD1
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  • Correction question 5 Effet de serre La temprature dans 100 ans aprs une augmentation de 0,4%/an ? Augmentation sur 100 ans : (1,004) 100 = 1,49 et non 0,4%*100. Soit x un nombre. Aprs une augmentation de t %, la nouvelle valeur de x est : X1 = X0 * (1 + t/100) X2 = x1 * (1 + t/100) Xn = xn-1 * (1 + t/100) = x0. (1 + t/100)^n Do : Augmentation de 49 % sur 100 ans Actuellement effet de serre du CO2 = 50 W.m -2 Effet de serre du CO2 au bout de 100 ans : 0,49 * 50 = 24,5 W.m -2 On reprend le bilan dnergie la surface de la Terre : Ec(1-)+R IR + E CO2 = T 100 4 T 100 = [(240 + 150 + 24,5) / 5,67. 10 -8 ] 1/4 = 292,4 K T = T 100 -T actuel = 292,4 288,15 = 4,25 K
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  • La masse totale de carbone dans latmosphre est de 760 Gt C en 1990 (figure 3). Dterminez la masse de CO 2 dans latmosphre ? On donne les poids atomiques suivants : carbone = 12 ; oxygne = 16 760 Gt C = 760 10 9 x 10 6 gC Masse atomique du CO 2 : (12+2*16) = 44 D o masse CO 2 dans latmosphre : 44/12 * 760 10 9 x 10 6 = 2,78 10 18 g CO 2 1 individu -> 1 tonneC/an 6 milliards (10 9 ) -> 6 x 10 9 * 10 6 * 44/12 = 2,2 10 16 g CO 2.an -1 La teneur de CO 2 (ppmv) correspondant la population est : 355 ppmv x 2,2 10 16 /2,79 10 18 = 2,8 ppmv Soit une augmentation annuelle de la teneur atmosphrique en CO 2 lie la production humaine : 0,14*(2,2.10 16 /2,2.10 18 )= 1%
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  • Laugmentation globale annuelle serait approximativement de 2,8 / 355 = 0,79 % par an. Attention, cette augmentation suppose que tout le CO 2 saccumule dans latmosphre, ce qui nest pas le cas. Une fraction est absorbe par les ocans et une autre prise par la biosphre terrestre et les sols, mais ces flux nets sont soumis de larges incertitudes V CO 2 produit / individu / jour = m/M * R * T /P nCO 2 = (10 6 /365) / 44 = 62,3 mol.ind -1.j -1 V CO 2 = 62,3 * 8,31 * (15+273)/ 101325 V CO 2 = 1,5 m 3 /ind./jour
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  • Calcul du volume V de CO2 produit par la population par jour, sachant que cela correspond 3,67 10 6 g CO 2. personne -1 an -1, soit 10 055 g CO 2 jour -1.personne -1. Comme 1 mole de CO 2 pse 44 g, alors il y a : 10055 / 44 = 228,5 moles de CO 2. pV = nRT => V = nRT / p = (228,5 x 8,31 x 288,15) / 101325 = 5.4 m 3 jour -1.personne -1 Soit lchelle globale : 1,18 10 13 m 3.an -1 Que reprsente ce volume par rapport au volume de CO 2 de latmosphre ? X = 2,79 10 18 gCO 2 => X = 2,79 10 18 / 44 = 6,34 10 16 moles de CO 2 qui occupent un volume de : V = (6,18 10 16 x 8,31 x 288,15) / 101325 = 1.50 10 15 m 3 En un sicle au rythme de 1 t C.an -1, si tout le CO 2 produit par lhomme saccumule dans latmosphre, on aura presque doubl le volume de CO 2 avec un apport de 1,18 10 15 m 3 supplmentaires.
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  • TD2 : Ocans : densit des masses deau, Gulf Stream, El Nino.
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  • Tracer les profils Temprature = f(z) et Salinit = f(z). Quen dduisez-vous ? 1. A. Densit des masses deau : Diagrammes t (figure 1) Augmentation de la salinit alors que la profondeur augmente Dcroissance continue de la temprature en fonction de la profondeur
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  • Sur le graphique, on observe une dcroissance continue de la temprature en fonction de la profondeur Colonne deau stable si on ne considre que la temprature Si on regarde le profil de salinit, augmentation de celle-ci entre 1 et 2 km alors que la profondeur augmente Possibilit que la colonne deau soit dstabilise car les eaux sont moins sales donc moins denses 1. A. Densit des masses deau : Diagrammes t (figure 1)
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  • -0,15 -0,3 -0,8 -1,4 -2 -4 -5 1) Densit de masses deau: diagrammes t Trac du profil sur le diagramme t 17 35.9 0-2 km: colonne stable (densit augmente avec la profondeur) 2-4 km colonne instable 4-5 km densit constante
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  • Daprs le diagramme t ralis la question prcdente, donnez la rpartition en profondeur de ces masses deaux. Quel est approximativement le degr de mlange des EAF ? Les EAF sont les plus profondes, plus de 6 km. Les EPNA sont situes vers 2 km de profondeur et les EAI vers 1 km de profondeur. Au vu de la salinit, les EAF seraient composes de deux tiers dEPNA et dun tiers dEAI. 1. C. Densit des masses deau
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  • Estimez les proportions du mlange des EAP, EPNA et EAI correspondant cette eau. 1. D. Densit des masses deau Pour trouver la contribution des EAF par exemple : 0.6/ (0.6+1.15) = 34 % 0.6 1.15 1.05 1.15 2.45 34 % 52 % 14 %
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  • 1. Densit des masses deau La circulation mridienne des masses deau de locan Atlantique (M reprsente les eaux de la Mditerrane)
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  • 2. Le Gulf Stream La vitesse des courants de surface varie de quelques centimtres par seconde plus de 2 m par seconde pour le Gulf Stream le long des ctes de la Floride (Gulf Stream le 11 janvier 2005).
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  • 2. A. Le Gulf Stream Figure 2 Figure 3 Rouge-orange : 24 28C Jaune-vert : 17 23C Bleu : 10 16C Violet : 2 9 C Transfert deau chaude vers le N-E
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  • 2. Le Gulf Stream Question 1 : La circulation ocanique profonde est gouverne actuellement par le plongement d'eaux froides et sur-sales aux hautes latitudes. Aux hautes latitudes, la conglation de l'eau douce en surface de l'ocan, ou encore la formation de la banquise, provoque une augmentation de la salinit de l'eau de mer sous-jacente. A ce phnomne, qui prend place dans les rgions polaires, s'associe des tempratures trs basses de l'eau. Les eaux de surface deviennent denses et tendent plonger, 3000 m de profondeur environ. Ces mouvements sont l'origine d'une circulation ocanique globale, ou circulation thermo- haline. L'eau superficielle chaude et de faible salinit qui remonte dans l'Atlantique nord, s'vapore, se refroidit, gle partiellement, se sur-sale, plonge et alimente la masse d'Eau Profonde Nord Atlantique (EPNA). Celle-ci se rpand vers 3000m dans l'Atlantique sud en une circulation profonde, froide et sale que surmontent l'Eau Antarctique de Fond (EAF). Cette eau diffuse ensuite dans l'ocan indien et dans l'ocan pacifique, o un rchauffement et baisse de salinit
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  • 2. Le Gulf Stream La circulation thermohaline globale est gouverne par les modifications de temprature et de salinit des eaux ocaniques. Question 2 : Diffrence de temprature entre Bordeaux et le Canada ?
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  • 2. Le Gulf Stream Question 3 : calculez le transport d'eau effectu par le Gulf Stream le long des ctes de Floride: Sv = 10 6 m 3.s -1 l = 100 km V = 50 cm/s e = 500m Transport (m 3.s -1 ): l x v x e ! Units 100.10 3 x 50.10 -2 x 500 = 25 Sv Amazone : 300 000 m 3 /s son max. Dbit total de tous les fleuves et rivires de la plante : 1Sv.
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  • 3. Le phnomne ENSO (El Nio Southern Oscillation) A/ ROLE DE L'OCEAN DANS LA REGULATION DU CLIMAT L'ocan mmorise les conditions atmosphriques par la temprature et la salinit des eaux de surface mise au contact de l'atmosphre. Le temps de rponse et la conservation de l'information dpendent de la latitude. Dans les basses latitudes, temps de rponse court : oscillation du systme air-ocan sur une priode de 2 10 ans environ : phnomne El Nio. En situation normale dans la zone quatoriale du Pacifique, les alizs soufflant de l'Est entranent les eaux superficielles chaudes vers l'Ouest tandis que les eaux froides profondes remontent au niveau des ctes du Prou. Les eaux chaudes de surface (29C sur 100 m d'paisseur) chauffent l'atmosphre: l'air monte, son humidit se condense en forte prcipitations; les basses pressions produites entretiennent le flux des alizs. Le systme s'auto-entretient et parat stable. La situation La Nia est une accentuation de la situation normale (alizs plus fortes, eaux chaudes plus lOuest, ). En situation El Nio: si les alizs faiblissent, l'eau chaude quatoriale reflue vers l'Est et le contraste thermique entre l'Ouest et l'Est faiblit. L'upwelling s'arrte. Les pluies se dplacent vers l'Est. Les hautes pressions tropicales diminuent et les alizs faiblissent encore plus. Le phnomne s'amplifie de lui- mme. Les alizs peuvent s'inverser et souffler alors vers l'Est. Les ctes du Prou perdent leurs poissons et la pche est sinistre. Cette situation dure un an ou plus.
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  • 3. A. Le phnomne ENSO
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  • 3) El Nio Southern Oscillation Vents dEst (alizs) faibles nuls dans le Pacifique ouest Vents dEst forts Forte diffrence de pression entre lest et louest LT102
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  • 3. A. Le phnomne ENSO Subsidence de lair sur le Prou = zone anticyclonique au niveau de la mer Ascendance de lair au-dessus de lIndonsie car convection due aux eaux chaudes = zone dpressionnaire au niveau de la mer Circulation de Walker Alizs maritimes soufflent du SE vers le NW Eaux chaudes superficielles des ctes du Prou balayes vers lIndonsie par les vents (alizs + vents de surface convergeant vers basses pressions) = remonte lEst et abaissement lOuest de la thermocline Abaissement du niveau de la mer combl par remontes deaux froides riches en CO2 (fort dveloppement planctonique) = upwelling Conditions normales de circulation ocanique et atmosphrique dans le Pacifique (Daprs NOAA/PMEL/TAO)
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  • 3. A. Le phnomne ENSO Renforcement des alizs Transport plus important de masses deau chaudes vers lIndonsie/Australie Enfoncement de la thermocline plus grand lOuest et lvation plus importante lEst Upwelling transporte des masses deau froide plus importantes : eaux plus riches en nutriments Condition

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