Le système Atmosphère – Océan
Le système Atmosphère – Océan
1. La circulation atmosphérique
a) Structure et composition de l’atmosphère
b) Comment obten...
Quel composant est le plus abondant
dans l’atmosphère ?
A. O2
B. N2
C. CO2
D. CO
Composition de l'airComposition de l'air secsec
(troposphère)(troposphère)
N2 = 78.1%N2 = 78.1%
O2 = 20.9%O2 = 20.9%
Ar = ...
Troposphère
Stratosphère
Mésosphère
Tropopause
Stratopause
Mésopause
Photographie prise le 07/20/75, durant la mission US-...
T° baisseT° baisse
T° augm
ente
T° augm
ente
T° baisse
T° baisse
T° augmente
T° augmente
Raréfaction
des
molécules
d'air
9...
@Nasa
Troposphère
Stratosphère
-56°C-56°C
Chaud
Chaud
Froid
Couche
stratifiée (non
convective)
.Lacirculationatmosphérique...
D’où vient l’énergie qui chauffe
l’atmosphère ?
A. Du sol
B. De l’océan
C. Des nuages
D. Du soleil
Comment obtenir une température
atmosphérique moyenne de 15°C ?
Longueurs d'onde constituant le rayonnement solaire
tempér...
Effet de serre et bilan radiatif
.Lacirculationatmosphérique Comment obtenir une température
atmosphérique moyenne de 15°C...
Effet de serre et bilan radiatif
.Lacirculationatmosphérique Comment obtenir une température
atmosphérique moyenne de 15°C...
http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/geosciences/ http://veimages.gsfc.nasa.gov/
Énergie externe (Soleil)
Inégalité de l’appor...
Transport
Transferts assurés par les deux fluides terrestres
(courants océaniques et atmosphériques)
Pomerol et al. (2005)...
Quelle est l’origine des mouvements
atmosphériques ?
A. la chaleur du sol
B. l’incidence des
rayons solaires
C. la circula...
Pôle NordPôle Sud Équateur
TROPOSPHERETROPOSPHERE
STRATOSPHERE :STRATOSPHERE : plus chaude elle force les mouvements horiz...
Quel est le moteur de la
circulation atmosphérique ?
.Lacirculationatmosphérique
Les cellules de convection atmosphérique
...
Force de Coriolis dévie les masses allant vers
le sud vers la droite
CELLULECELLULE
ss’arrête à’arrête à
30° de30° de
lati...
Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod
Les cellules de convection atmosphérique
Quel est le moteur de la c...
Hémisphère Nord
?
C’est
A. Un cyclone
B. Un anticyclone
Image satellite dans
l'infrarouge thermique
du 01 juillet 1998,
15h00
Capacité calorifique (énergie nécessaire pour chauff...
@isitv.univ-tln.fr/~lecalve
Introduction2.Lacirculationocéanique
• Surface de la terre : 71% par des océans
• Répartition ...
composition moyenne d'une eau de mer : 35 g de sel par kg d'eau de mer
@isitv.univ-tln.fr/~lecalve
Est-ce que l’océan peut...
La circulation de surface
Comment se déplacent les masses d’eau ?2.Lacirculationocéanique
• Rôle des vents
• Rôle de la fo...
La circulation de surface
@educnet.edu
CARTOGRAPHIE DES COURANTS MARINS DE SURFACE
Comment se déplacent les masses d’eau ?...
Distribution verticale de température – stratification des eaux
@isitv.univ-tln.fr/~lecalve
Pomerol et al. (2005) – Élémen...
Pomerol et al. (2005) – Éléments de Géologie, Dunod
La circulation thermohaline
Comment se déplacent les masses d’eau ?2.L...
Le changement climatique
A. Vous y croyez
B. Vous n’y croyez pas
Pour vous, si changement
climatique il y a, il est d’origine
A. Humaine
B. Géologique
C. Solaire
Ce qu’il faut retenir…
• Les moteurs des circulations atmosphériques et océaniques
• Structure et compositions des envelop...
www.jpl.nasa.gov
et demain ?
Les variations du
niveau marin
Topex-Poseidon Jason
• 12 dernières années : niveau moyen glob...
Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1
Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1
Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1
Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1
Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1

2 214 vues

Publié le

Cours sur l'évolution géologique du climat et la formation des roches sédimentaires

Publié dans : Formation
  • Soyez le premier à commenter

Chapitre 7 - cours L1 Université Lyon 1

  1. 1. Le système Atmosphère – Océan
  2. 2. Le système Atmosphère – Océan 1. La circulation atmosphérique a) Structure et composition de l’atmosphère b) Comment obtenir une température atmosphérique moyenne de 15°C ? c) Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? 2. La circulation océanique a) La température de l’océan b) Est-ce que l’océan peut devenir plus salé ? c) Comment se déplacent les masses d’eau ? d) Les variations du niveau marin @Nasa Objectif : Comprendre comment les circulations atmosphériquesObjectif : Comprendre comment les circulations atmosphériques et océaniques contrôlent le climat ?et océaniques contrôlent le climat ?
  3. 3. Quel composant est le plus abondant dans l’atmosphère ? A. O2 B. N2 C. CO2 D. CO
  4. 4. Composition de l'airComposition de l'air secsec (troposphère)(troposphère) N2 = 78.1%N2 = 78.1% O2 = 20.9%O2 = 20.9% Ar = 0.9%Ar = 0.9% CO2 = 0.04%CO2 = 0.04% tracestraces .Lacirculationatmosphérique Structure et composition de l’atmosphère L’eau dans l’atmosphère 3 états (gaz, solide, liquide) Teneurs variables 0,1% en Sibérie 5% dans les régions maritimes équatoriales
  5. 5. Troposphère Stratosphère Mésosphère Tropopause Stratopause Mésopause Photographie prise le 07/20/75, durant la mission US-URSS Apollo, à une altitude de 230 km@Nasa .Lacirculationatmosphérique Structure et composition de l’atmosphère Ionosphère Atmosphère ~80 km
  6. 6. T° baisseT° baisse T° augm ente T° augm ente T° baisse T° baisse T° augmente T° augmente Raréfaction des molécules d'air 9/10 masse atmosphère dans les 18 km -56°C-56°C -5°C-5°C 0°C0°C -90°C-90°C http://www-geoazur.unice.fr/SCTERRE/cours_en_ligne/index.html 1.Lacirculationatmosphérique Altitude(km) Structure et composition de l’atmosphère 1/2 masse atmosphère dans les 5500 m, Masse atmosphère : 5,13.10 18 kg (un millionième masse terrestre) (au delà les molécules peuvent s’échapper vers l’espace sans que les chocs avec les autres molécules ne les renvoient dans l’atmosphère) Environ 1000 km (limite sup. atmosphère)
  7. 7. @Nasa Troposphère Stratosphère -56°C-56°C Chaud Chaud Froid Couche stratifiée (non convective) .Lacirculationatmosphérique Structure et composition de l’atmosphère Mouvements atmosphériquesMouvements atmosphériques 0°C0°C Énergie solaire Rayonnement du sol 15°C15°C Couche convective
  8. 8. D’où vient l’énergie qui chauffe l’atmosphère ? A. Du sol B. De l’océan C. Des nuages D. Du soleil
  9. 9. Comment obtenir une température atmosphérique moyenne de 15°C ? Longueurs d'onde constituant le rayonnement solaire température 6 000 K domaine ultraviolet inférieure à 0,3 µm (violet-bleu) domaine visible de 0,3 µm (violet- bleu) à 0,7 µm (rouge) domaine infrarouge au delà de 0,7 µm (rouge) 10% 40% 50% Énergie réfléchie 107 W/m² 235 W/m² .Lacirculationatmosphérique Énergie solaire Albédo = 0.3 Ce qui reste pour chauffer la Terre Effet de serre et bilan radiatif
  10. 10. Effet de serre et bilan radiatif .Lacirculationatmosphérique Comment obtenir une température atmosphérique moyenne de 15°C ? InfrarougeInfrarouge Ultraviolets+visible+InfrarougeUltraviolets+visible+Infrarouge
  11. 11. Effet de serre et bilan radiatif .Lacirculationatmosphérique Comment obtenir une température atmosphérique moyenne de 15°C ?
  12. 12. http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/geosciences/ http://veimages.gsfc.nasa.gov/ Énergie externe (Soleil) Inégalité de l’apport d’énergie solaire Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? Le déséquilibre thermique à la surface du globe .Lacirculationatmosphérique • Angle d’incidence des rayons solaires • Gradient de température à la surface du Globe
  13. 13. Transport Transferts assurés par les deux fluides terrestres (courants océaniques et atmosphériques) Pomerol et al. (2005) – Éléments de Géologie, Dunod Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? Le déséquilibre thermique à la surface du globe .Lacirculationatmosphérique
  14. 14. Quelle est l’origine des mouvements atmosphériques ? A. la chaleur du sol B. l’incidence des rayons solaires C. la circulation océaniques D. la rotation de la Terre E. les marées lunaires
  15. 15. Pôle NordPôle Sud Équateur TROPOSPHERETROPOSPHERE STRATOSPHERE :STRATOSPHERE : plus chaude elle force les mouvements horizontaux troposphériquesplus chaude elle force les mouvements horizontaux troposphériques 8-18km sol Les cellules de convection atmosphérique Absence de rotation http://www.climateprediction.net www.ifremer.fr/ Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? .Lacirculationatmosphérique  Système de convection simple avec des vents soufflant des pôles vers l’équateur • Aux basses latitudes, l’air chaud et humide s’élève : zone de basse pression • Aux pôles l’air refroidit et plus dense créer une zone de haute pression
  16. 16. Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? .Lacirculationatmosphérique Les cellules de convection atmosphérique • L’influence de la rotation de la Terre  La rotation de la Terre se traduit par les Forces de Coriolis (perpendiculaires à l'axe de rotation du référentiel et au vecteur de la vitesse du corps en mouvement) point de vue d'un observateur extérieur (immobile) une bille s'éloigne en ligne droite depuis le centre d'un disque en rotation vers la bordure point de vue d’un observateur ayant le même référentiel (en rotation) la bille se déplace le long d'un arc de cercle
  17. 17. Force de Coriolis dévie les masses allant vers le sud vers la droite CELLULECELLULE ss’arrête à’arrête à 30° de30° de latitudelatitude ALIZESALIZES Force de Coriolis dévie les masses allant vers le nord vers la droite Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ? .Lacirculationatmosphérique Les cellules de convection atmosphérique • Dévient les masses d’air • Fragmentent les cellules de convection
  18. 18. Campy & Macaire (2003) – Géologie de la surface, Dunod Les cellules de convection atmosphérique Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ?.Lacirculationatmosphérique  3 cellules de convection troposphériques  Distribution zonale des climats
  19. 19. Hémisphère Nord
  20. 20. ?
  21. 21. C’est A. Un cyclone B. Un anticyclone
  22. 22. Image satellite dans l'infrarouge thermique du 01 juillet 1998, 15h00 Capacité calorifique (énergie nécessaire pour chauffer 1kg de matière de 1°C) Quel est le moteur de la circulation atmosphérique ?.Lacirculationatmosphérique Cp(Air) = 1003,5 J kg -1 K -1 M(Atmosphère) = 5.10 18 kg Cp(Eau) = 4181 J kg -1 K -1 M(Océan) = 1,4.10 21 kg Il faut 1200 fois plus dIl faut 1200 fois plus d’énergie pour chauffer de 1°C l’océan que l’atmosphère’énergie pour chauffer de 1°C l’océan que l’atmosphère E = CpM ∆T Océans = 1200 fois la capacité de stockage de chaleur de lOcéans = 1200 fois la capacité de stockage de chaleur de l’atmosphère’atmosphère
  23. 23. @isitv.univ-tln.fr/~lecalve Introduction2.Lacirculationocéanique • Surface de la terre : 71% par des océans • Répartition des terres et des mers inégale (antipodale) – à toute bosse correspond un creux • Masses terrestres concentrées dans l'hémisphère nord (Hémisphère nord : 61% de mer, hémisphère sud : 81 % de mer) • Profondeur moyenne des océans : 3800 m (pellicule très mince ~1/1700 rayon de la Terre) • 300 fois la masse de l’atmosphère • 97% de l’eau disponible sur Terre
  24. 24. composition moyenne d'une eau de mer : 35 g de sel par kg d'eau de mer @isitv.univ-tln.fr/~lecalve Est-ce que l’océan peut devenir plus salé ? 2.Lacirculationocéanique  Température et salinité, paramètres permettant de déterminer la densité  Densité, paramètre fondamental dans la dynamique des océans • La concentration totale des sels dissous varie en fonction du lieu • Mais la proportion des composants les plus importants reste à peu près constante  Prouve un mélange des eaux océaniques  Equilibre entre les sels amenés par les cours d’eau et ceux extraits (par ex. évaporites)
  25. 25. La circulation de surface Comment se déplacent les masses d’eau ?2.Lacirculationocéanique • Rôle des vents • Rôle de la force de Coriolis : Gyres anticycloniques et cycloniques Carte des vents Carte des courants de surface  L’action des vents se fait sentir jusqu’à 800 m de profondeur  Les courants décrivent de grands mouvements tournants appelés " gyres " • Rôle des continents
  26. 26. La circulation de surface @educnet.edu CARTOGRAPHIE DES COURANTS MARINS DE SURFACE Comment se déplacent les masses d’eau ?2.Lacirculationocéanique • Rôle des vents : Alizés (courants équatoriaux), vents d’ouest (courant circumpolaire) Vitesse moyenne courants de surface : quelques cm/s (~2 m/s Gulf Stream au large de la Floride) Cf. TD
  27. 27. Distribution verticale de température – stratification des eaux @isitv.univ-tln.fr/~lecalve Pomerol et al. (2005) – Éléments de Géologie, Dunod La circulation profonde Comment se déplacent les masses d’eau ?2.Lacirculationocéanique Couche de surface (ou couche de mélange) : 50 à 200 m (températures ~ celles de surface Couche thermocline : 200 à 1000 m (température décroît avec la profondeur) Couche profonde : jusqu'au fond, caractérisée par des températures faibles et homogènes  L’océan est stratifié
  28. 28. Pomerol et al. (2005) – Éléments de Géologie, Dunod La circulation thermohaline Comment se déplacent les masses d’eau ?2.Lacirculationocéanique Circulation océanique globale, profonde, liée à la température et à la salinité des masses d'eau Une molécule d'eau fait le circuit entier en environ 1000 ans Vitesse moyenne courants profonds : ~mm/s
  29. 29. Le changement climatique A. Vous y croyez B. Vous n’y croyez pas
  30. 30. Pour vous, si changement climatique il y a, il est d’origine A. Humaine B. Géologique C. Solaire
  31. 31. Ce qu’il faut retenir… • Les moteurs des circulations atmosphériques et océaniques • Structure et compositions des enveloppes atmosphériques et océaniques • La dynamiques des océans (circulations de surface et thermohaline) et de l’atmosphère (cellules de convection, systèmes de basse et haute pression, zonation climatique) • Les Forces de Coriolis (principes et conséquences) • Notions d’albédo, d’effet de serre et bilan radiatif • Variations du niveau des mers (moteurs, vitesses, amplitudes)
  32. 32. www.jpl.nasa.gov et demain ? Les variations du niveau marin Topex-Poseidon Jason • 12 dernières années : niveau moyen global de la mer s’est élevé de près de 3 mm par an 2.Lacirculationocéanique

×