Climats Futur Isabelle Veltz, IFÉ-ENS de LyonLTG Roosevelt <isabelle.veltz@laposte.net> Copyright 2015-06-22 Livret mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International [http//creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/] Résumé Cet article propose des documents au format.kml ou tableur et des activités pédagogiques utilisables au lycée. Il permet d'illustrer en classe, au travers de cartes climatiques, les modifications des climats au cours 20ème siècle et de faire l'étude de son évolution au 21ème siècle en fonction des 4 scénarios SRES d'émission de CO2 (Special Report on Emissions Scenarios). Table des matières Classification des climats selon Köppen-Geiger... 1 scénarios d'émission des gaz à effet de serre... 7 Prise en main logiciel... 10 Exemples d'activités pédagogiques... 12 Impacts des GES (gaz à effet de serre) de 1900 à nos jours... 12 Influence des GES (gaz à effet de serre) sur l'évolution climat au 21ème siècle en fonction des politiques mondiales choisies... 13 Classification des climats selon KöppenGeiger classification des climats selon ces deux auteurs est fondée d'une part sur la et d'autre part sur l'importance des précipitations. Elle a été mise au point en combinant des données botaniques et les 5 grandes zones climatiques tropical, sec, tempéré, continental et polaire. Un codage en 2 ou 3 lettres permet de caractériser chaque climat de manière précise (Tableau 1) et de constituer des cartes type de celle de la Figure 1. Figure 1. Carte de répartition des climats selon la classification de Köllen-Geiger On peut apercevoir sur la carte les 5 grandes zones climatiques 1
Climats Futur Tableau 1. Synthèse des caractéristiques climatiques de chaque catégorie (d'après Hufty A., 2001) Af Climat équatorial Am Climat tropical à As Climat de savane Aw Climat de savane moussons. à été sec. à hiver sec. de chaque de l'année est supérieure à 18 C. de chaque de l'année est supérieure à 18 C. de chaque de l'année est supérieur à 18 C. de chaque de l'année est supérieure 18 C. Il n y a pas de «saison hivernale». Il n y a pas de «saison Il n y a pas de «saison Il n y a pas de «saison hivernale». hivernale». hivernale» et l hiver correspond à la saison Le climat est humide Le climat est humide précipitations sèche et présente de et présente de fortes annuelles sont fortes. fortes précipitations précipitations annuelles. précipitations précipitations annuelles sont fortes annuelles. précipitations annuelles sont précipitations annuelles sont supérieures à précipitations annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle. annuelles sont supérieures à l'évaporation annuelle. supérieures à saison sèche est en l'évaporation annuelle. l'évaporation annuelle. précipitations été. précipitations le plus sec précipitations sont régulières tous sont inférieures à précipitations le plus sec les de l'année. 60mm et supérieures à estival le plus sont inférieures à [100 (précipitations sec inférieur 40mm et 60mm et inférieures à précipitations annuelles inférieur 1/3 [100 (précipitations le plus sec sont s)/25]. hivernal le plus humide. annuelles supérieures à 60mm. s)/25] (catégorie parfois utilisée en analogie avec Aw dans les rares cas où la saison sèche se proit dans les où le soleil est au plus haut). BWk Climat BWh Climat BSk Climat de steppe BSh Climat de steppe désertique froid et sec désertique chaud et (climat semi-aride) sec (climat semi-aride) sec sec. et froid. et chaud. annuelle est inférieure à 18 C annuelle est annuelle est annuelle est supérieure à 18 C inférieure à 18 C. supérieure à 18 C. L évaporation L évaporation annuelle annuelle est supérieure est supérieure aux aux précipitations précipitations annuelles. annuelles. précipitations précipitations annuelles inférieures à annuelles inférieures 50 % seuil à 50% seuil a 2 L évaporation annuelle L évaporation annuelle est supérieure aux est supérieure aux précipitations annuelles. précipitations annuelles. saison sèche est en saison sèche est en été. été. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et à 1/3 hivernal le plus humide. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et à 1/3 hivernal le plus humide.
Climats Futur Cfa Climat tempéré Cfb Climat tempéré Cfc Climat tempéré chaud sans saison chaud, sans saison chaud, sans saison sèche et à été chaud. sèche et à été tempéré. sèche et à été court et frais. s s des 3 les plus froids sont comprises entre 0 C et 18 C. s les plus comprises 18 C. s des 3 froids sont entre 0 C et s s le plus chaud sont supérieures à 10 C s les plus comprises 18 C. s des 3 froids sont entre 0 C et saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver C est un climat humide. Le climat est humide. Le climat est humide. précipitations sont régulières, tous les de l'année. précipitations sont précipitations sont régulières, tous les régulières, tous les de l'année. de l'année. Il n y a pas de saison sèche. Il n y a pas de saison Il n y a pas de saison sèche. sèche. supérieure à 22 C. ou égale à 22 C. à 22 C. s s des 4 les plus chauds sont supérieures à 10 C. s s mensuelles sont supérieures à 10 C pour moins de 4. s s le plus froid sont supérieures à -38 C. Csa Climat tempéré chaud à été chaud et sec. Csb Climat tempéré Csc Climat tempéré chaud avec été sec. chaud avec été sec court et frais. s s des 3 les plus froids sont comprises entre 0 C et 18 C. s les plus comprises 18 C s des 3 froids sont entre 0 C et s les plus comprises 18 C. s des 3 froids sont entre 0 C et supérieure à 10 C saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver 3
Climats Futur saison sèche est en été saison sèche est en saison sèche est en été. été. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 hivernal le plus humide. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 hivernal le plus humide. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieures à 1/3 hivernal le plus humide. supérieure à 22 C ou égale à 22 C plus chaud est inférieur 22 C. s s des 4 les plus chauds sont supérieures à 10 C. s s mensuelles sont supérieures à 10 C pour moins de 4. plus froid est supérieure à -38 C. Cwa Climat tempéré Cwb Climat tempéré Cwc Climat tempéré chaud à hiver chaud à hiver sec et été chaud à hiver sec et été sec et été chaud. tempéré. court et frais. saison sèche est en hiver. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. s s des 3 les plus froids sont comprises entre 0 C et 18 C. saison sèche est en saison sèche est en hiver. hiver. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. s les plus comprises 18 C. s les plus comprises 18 C. s des 3 froids sont entre 0 C et s des 3 froids sont entre 0 C et supérieure à 10 C saisons été et hiver saisons été et hiver ou égale à 22 C. supérieure à 22 C. s s des 4 les plus chauds sont supérieures à 10 C. saisons été et hiver 4 à 22 C. s s mensuelles sont supérieures à 10 C pour moins de 4.
Climats Futur plus froid est supérieure à -38 C. Dfa Climat continental froid, sans saison sèche et à été chaud. Dfb Climat continental froid, sans saison sèche et à été tempéré. Dfc Climat continental froid, sans saison sèche à été court et frais. Dfd Climat continental froid, sans saison sèche et à hiver très froid. le plus froid est inférieure plus froid est inférieure plus froid est inférieure plus froid est inférieure saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver Le climat est humide. Le climat est humide. Le climat est humide. Le climat est humide. précipitations sont régulières, tous les de l'année. précipitations sont précipitations sont précipitations sont régulières, tous les régulières, tous les régulières, tous les de l'année. de l'année. de l'année. Il n y a pas de saison sèche. Il n y a pas de saison Il n y a pas de saison Il n y a pas de saison sèche. sèche. sèche. supérieure à 22 C. ou égale à 22 C. à 22 C. s s des 4 les plus chauds sont supérieures à 10 C. s s mensuelles sont supérieures à 10 C pour moins de 4. plus froid est inférieure à -38 C. plus froid est supérieure à -38 C. Dsa Climat continental froid à été sec et chaud. Dsb Climat Dsc Climat Dsd Climat continental froid à été continental froid à été continental froid à été sec et tempéré. sec, court et frais. sec et hiver très froid. le plus froid est inférieure plus froid est inférieure plus froid est inférieure Température Température le plus chaud le plus chaud est est saisons été et hiver saisons été et hiver 5 plus froid est inférieure
Climats Futur saisons été et hiver saison sèche est en saison sèche est en été. été. précipitations estival le plus saison sèche précipitations sec sont inférieures à est en été. estival le plus sec 40mm et inférieures à sont inférieures à 40mm 1/3 hivernal le précipitations et inférieur à 1/3 plus humide. estival le plus hivernal le plus sec sont inférieures à humide. 40mm et inférieur à 1/3 hivernal le plus humide. à 22 C. ou égale à 22 C. s s mensuelles s sont supérieures à 10 C supérieure à 22 C s des 4 pour moins de 4. les plus chauds sont supérieures à 10 C. plus froid est supérieure à -38 C. saisons été et hiver saison sèche est en été. précipitations estival le plus sec sont inférieures à 40mm et inférieur à 1/3 hivernal le plus humide. plus froid est inférieure à -38 C. Dwa Climat continental froid à hiver sec. Dwb Climat Dwc continental froid à continental hiver sec et été chaud. hiver sec tempéré Climat Dwd Climat froid à continental froid à et été hiver sec et très froid. le plus froid est inférieure plus froid est inférieure plus froid est inférieure plus froid est inférieure saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver saisons été et hiver saison sèche est en hiver. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. supérieure à 22 C. saison sèche est en saison sèche est en saison sèche est en hiver. hiver. hiver. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. précipitations hivernal le plus sec sont inférieures à 1/10 le plus humide. ou égale à 22 C. à 22 C. plus froid est inférieure à -38 C. s s des 4 les plus chauds sont supérieures à 10 C. s s mensuelles sont supérieures à 10 C pour moins de 4. 6
Climats Futur plus froid est supérieur à -38 C. a EF Climat polaire d'inlandsis. ET Climat polaire de toundra saison d'été est très peu marquée. saison d'été est très peu marquée. inférieure plus chaud est comprise entre 0 C et 10 C. Ce seuil est calculé de la manière suivante Si moins de 30% des précipitations tombent en été (avril à septembre dans l'hémisphère nord) Précipitations annuelles s (mm) inférieures à 20 annuelle ( C) Si plus de 70% des précipitations tombent en été Précipitations annuelles s (mm) inférieures à 20 Température annuelle +280 Autrement Précipitations annuelles s (mm) inférieures à 20 Température annuelle + 140 scénarios d'émission des gaz à effet de serre Le quatrième rapport spécial GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l Évolution Climat)de Scénario d Émission (SRES) prévoit des hausses de s globales en 2100 selon 4 scénarios possibles. Ces scénarios sont fondés sur les objectifs plus économiques (scénarios A) plus environnementaux (scénarios B) prévoyant une évolution vers la globalisation (scénarios 1) prévoyant une évolution vers une régionalisation (scénarios 2) 7
Climats Futur Figure 2. Scénarios d'émission de gaz à effet de serre (en GT équiv CO2 par an)pour la période 2000-2100 en l'absence de politiques climatiques additionnelles courbes en pointillé délimitent la plage complète des scénarios post-sres, les gaz à effet de serre sont le CO2, le CH4, le N2O et les gaz fluorés (d'après GIEC) Le monde futur décrit dans le scénario A1 sera caractérisé par une croissance économique qui sera rapide. une population mondiale qui atteindra un maximum au milieu siècle, et, qui déclinera ensuite. de nouvelles technologies plus efficaces qui seront proites rapidement. on observera une convergence entre les régions, un renforcement des capacités et des interactions culturelles et sociales et une réction importante des différences de revenu par habitant entre les régions. les mots clefs sont objectifs économiques + globalisation (monde homogène). on observera une augmentation globale de la comprise entre 1,4 et 6,4 C. Figure 3. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A1 Le monde futur décrit dans le scénario A2 sera caractérisé par un monde très hétérogène où règnent l'autosuffisance et la préservation des identités locales. une population mondiale qui croit lentement. 8
Climats Futur un développement économique régional. a croissance économique par habitant et les évolutions technologiques sont les plus fragmentés et les plus lentes parmi les différents scénarios. les mots clefs sont objectifs économiques + régionalisation (monde hétérogène). on observera une augmentation globale de la comprise entre 2 et 5,4 C. Figure 4. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario A2 Le monde futur décrit dans le scénario B1 sera caractérisé par un monde où la population va continuer de s accroître jusqu'au milieu siècle puis décliner. des changements rapides dans les structures économiques. une tendance vers une économie de services et d'information. l'intensité d'utilisation des matériaux va se réire et des technologies propres utilisant les matériaux sans gaspillage vont être progressivement introites. l'orientation vise à des solutions globales associées à une viabilité économique, sociale et environnementale, donc une société plus équitable mais sans initiatives supplémentaires pour gérer le climat. les mots clefs sont rabilité environnementale globale. on observera une augmentation globale de la comprise entre 1,1 et 2,9 C. Figure 5. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B1 Le monde futur décrit dans le scénario B2 sera caractérisé par la recherche de solutions locales que ce soit d'un point de vu économique, social et environnemental. une population mondiale qui va croître de manière continue mais relativement faiblement. ce scénario vise à la protection de l'environnement et à l'équité sociale mais toutes ces évolutions se feront de manière régionalisée ou locale. 9
Climats Futur les mots clefs sont rabilité environnementale locale. on observera une augmentation globale de la comprise entre 1,4 et 3,8 C. Figure 6. Évolution de la répartition des zones climatiques entre 2001 et 2100 en cas d'évolution vers un scénario B2 Prise en main logiciel Télécharger le fichier kmz à partir lien suivant Climats globe [media/fichiers/ Climatsglobe.kmz] Ouvrir ce fichier qui s'installe dans "Lieux temporaires" Un fichier "Aide à la navigation" est disponible et permet en cliquant sur le titre de faire apparaître un rappel des consignes de l'utilisation de ce type de fichiers. Figure 7. Aide à la navigation Deux dossiers sont disponibles Figure 8. 2 dossiers disponibles Le premier dossier "Climats observés" contient les données enregistrées au cours 20ème siècle (de 1901 à aujourd'hui). Le second dossier "4 scénarios de prévisions climatiques" correspond aux projection de l'évolution climat selon les 4 modèles proposés. 10
Climats Futur Ouvrir le dossier "Climats observés" et, en cliquant sur l'une des cases d'option (par exemple "1901-1925") la carte de répartition climatique apparaît. Cliquer sur l'une des couleur afin de faire apparaître la légende sous forme de bulle d'information. Figure 9. Climats observés et bulle d'information Ouvrir le dossier "4 scénarios de prévisions climatiques" qui permet de consulter les données des 4 dossiers (un par scénario SRES). Figure 10. 4 scénarios de prévisions climatiques En cliquant avec la souris sur l'onglet dossier (par ex Scénario A1) une légende apparaît et redéfinie les caractéristiques scénario. 11
Climats Futur Figure 11. Scénario A1 et légende Chaque scénario propose des données de 2001 à 2100 accessibles en cliquant successivement pour chaque classe d'option pour étudier l'évolution climat au cours siècle. Exemples d'activités pédagogiques Impacts des GES (gaz à effet de serre) de 1900 à nos jours Depuis une cinquantaine d'année de fortes canicules, sévissent sur le globe y compris dans des régions qualifiées de tempérée. On parle constamment de réchauffement climatique mais en quoi ce réchauffement peut il modifier notre environnement? Ouvrir le fichier "Climats globe". Dans la fenêtre "Calque" afficher "Frontière et légendes" pour améliorer la localisation géographique des données. Ouvrir le répertoire "Climats observés". Comment, en 1 siècle, le climat a été modifié en France métropolitaine? Étudier l'évolution climat dans les Pyrénées et les Alpes. Étudier l'évolution climat sur les borres maritimes de la métropole de l'atlantique et de la Méditerranée. Évolution climat des pays pourtour bassin méditerranée Rechercher les pays qui se désertifient. Rechercher les pays dont le climat s'adoucit 12
Climats Futur Corrélations entre les variations climat et celle de la végétation végétation est sensible aux s et aux précipitations, pour cette raison elle est en interrelation avec le climat. Télécharger le fichier kml de la répartition mondiale de la végétation à partir lien suivant Couverture végétale [media/fichiers/couverturevegetale.kml] Figure 12. couverture végétale et sa légende Carte de la couverture végétale Légende de la couverture végétale Ouvrir le dossier "Couverture végétale" et relier la végétation présente à un endroit au climat actuel de cette région Corréler l'évolution de la végétation à celle climat. Influence des GES (gaz à effet de serre) sur l'évolution climat au 21ème siècle en fonction des politiques mondiales choisies Le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l Évolution Climat) a réalisé à l'aide de données recueillies depuis plusieurs décennies des extrapolations numériques à partir des projections de l'évolution socio-économique des pays de l'évolution climat mondial. Il a proposé différents scénarios liés à l'évolution de la quantité des gaz à effet de serre par les différents états. Ces scénarios n'incluent pas les initiatives climatiques supplémentaires de certains pays (notamment l'application des conventions des Nations Unies ni protocole de Kyoto). Ouvrir dans le dossier "Climat globe.kml" le répertoire "4 scénarios de prévisions climatiques" où 4 scénarios sont proposés. Cliquer sur le titre dossier (en gras, ex scénario A1) pour faire apparaître la légende. Étudier les caractéristiques de ce scénario et des 3 autres; avant d'en choisir l'un d'entre eux. Télécharger le fichier pour le tableur à partir lien suivant SEGES [media/fichiers/seges.ods] Ouvrir le dossier "SEGES.ods" et sélectionner les données scénario choisi. 13
Climats Futur Figure 13. Dossier SEGES.ods Réaliser un graphique de "l'évolution de l'émission mondiale des gaz à effet de serre (eq CO2) au cours temps" au format "nuage de points" pour Excel ou "XY(dispersion)" pour OpenOffice. Figure 14. Evolution de l'émission mondiale des GES Corréler les données graphiques à l'évolution de la répartion des climats de 2001 à 2100 scénario choisi en France au niveau cercle polaire, pour une bonne visibilité il faut se placer au niveau pôle nord à une altitude d'environ 10000km et au besoin de faire apparaître la "grille" (barre de Menu/Affichage/ Grille). Observer l'évolution des bandes climatiques au cours temps. Télécharger le fichier kml de la répartition mondiale de la végétation à partir lien suivant Couverture végétale [media/fichiers/couverturevegetale.kml] Ouvrir le dossier "Couverture végétale" et proposer l'évolution de la végétation en fonction scénario choisit. 14