MPS Mathématiques Changement climatique Séquence 1. Elévation du niveau de la mer 1. Introduction Que savez-vous sur l augmentation du niveau des mers? Ce phénomène est-il nouveau? Pourquoi est-il particulièrement préoccupant aujourd hui? Grotte Cosquer (Annabac) Elévation du niveau des mers deuis 1880 (CNRS) Ce qui contribuera à l élévation du niveau des mers au cours des cent prochaines années (Le Monde Diplomatique) Page 1 sur 5
Atlas de l Environnement A l aide du schéma ci-dessous, identifiez les facteurs qui influencent directement l élévation du niveau marin. (International Polar Foundation) Page 2 sur 5
Les océans représentent : 71 % de la surface du globe terrestre 97 % de l eau disponible sur terre Une profondeur moyenne de 3 800 m Une couche mince (1/1700 ème du rayon de la terre) Depuis le début des années 1990, les satellites altimétriques Topex-Poseidon et Jason fournissent des données précises sur une couverture globale. Ces nouvelles observations montrent une élévation du niveau moyen global de la mer de l ordre de 3 mm par an, valeur significativement supérieure aux mesures fournies par les marégraphes au cours du 20 ème siècle. 2. Influence de la fonte des glaces On distingue deux types de glace : La calotte glaciaire (glace de terre) et la banquise (glace de mer). a. La calotte glaciaire est formée par la neige accumulée sur les continents pendant plusieurs milliers d années. Cette neige se tasse et se transforme en glace, les glaciers en sont un exemple. Les icebergs sont des morceaux de glace terrestre qui flottent sur l océan. La calotte glaciaire est essentiellement constituée des Inlandsis. Ce sont les étendues de glace sur l Antarctique et le Groenland. Un Inlandsis représente une superficie totale de plus de 50 000 km², avec une épaisseur de glace de l ordre de 2 à 4 km : Inlandsis de l Antarctique (14 000 000 km²), Inlandsis du Groenland (1 726 000 km²). b. La banquise est constituée d eau de mer gelée. Son épaisseur est de quelques mètres. Comment expliquer que la fonte de la banquise n influence presque pas le niveau marin? c. Un exemple de calcul : Contribution de la fonte de la calotte glaciaire du Groenland On lit dans les articles scientifiques et la presse que la disparition de la calotte glaciaire du Groenland provoquerait une élévation du niveau de la mer de l ordre de 7 mètres. D où vient cette valeur? Peut-on la vérifier? Est-elle pertinente? Page 3 sur 5
Pour les calculs : On assimile la terre à une sphère de rayon R 6400 T km. La surface de la calotte glaciaire du Groenland est estimée à 1,75 millions de km² et son épaisseur moyenne à 1600 m. La glace a une densité inférieure à celle de l eau : La fusion d un volume Vg de glace produit un volume Vg 0.9 d eau à l état liquide. Calculer le volume d eau liquide que fournirait la fonte de l Inlandsis du Groenland et l élévation du niveau de la mer qui en résulterait. Observer les conséquences : http://flood.firetree.net/?ll=0.1845,-60.8665&zoom=2&m=1 En fait, la fonte des glaces de l inlandsis est un processus lent et seule une estimation annuelle permet de l interpréter et de situer sa contribution par rapport à celle des autres facteurs de l élévation du niveau marin. Prévision de la contribution de la fusion de la calotte glaciaire du Groenland à l élévation du niveau marin au 21 ème siècle (NASA Earth Observatory). 3. Influence de la dilatation thermique Quand on chauffe un matériau son volume augmente. Ainsi, sous l effet du réchauffement climatique l eau de mer subit une dilatation qui provoque une augmentation du niveau des océans. a. Au cours du 20 ème siècle On a enregistré une élévation du niveau moyen des mers d une quinzaine de centimètres. Sur cette période, la température moyenne de la Terre a augmenté de 0,6 C. On considère que les eaux profondes restent froides, et que les eaux superficielles (jusqu à 1000 m de profondeur) sont en équilibre avec la température de l atmosphère. Pour les calculs : Le coefficient de dilatation thermique de l eau de mer est 4 2.6 10 C -1. En notant V le volume et T la température on a : V V T. Justifier que l élévation est de l ordre de 1,5 mm par an. h du niveau marin provoquée par la seule dilatation thermique sur cette période Que penser alors du rôle de la fonte des glaces sur cette période? Page 4 sur 5
b. Pour la période 1993 2014 On constate une forte augmentation de la dilatation thermique : sur cette période on a enregistré une augmentation de 3,2 mm par an en moyenne. Comment interpréter le graphique ci-dessous? Projections du niveau moyen global au 21 ème siècle (GIEC) Page 5 sur 5