ENSM-SE / processus naturels / terre_ronde

CHAPITRE 5

L’enveloppe gazeuse de la Terre

le couple atmosphère - hydrosphère

Quelques idées fortes :

 

 

 

Composition / Stucture de L’atmosphère Terrestre actuelle

 

Composition chimique :   N2 = 78 %pds      O2 = 21 %pds       Ar = 0.9 %pds      CO2 = 0.035 %pds

Structure thermique et chimique :

Troposphère :    moy au sol = +13°C ; gradient vertical = –6° Km-1,

                                              18 km à l’équateur, 10 km au pôle ; tropopause = gradient de T° s’inverse

La Terre reçoit le flux solaire (Corps noir à 5770°K: émission dans l’UV le visible et le proche IR)

La Terre émet dans l’IR seulement (corps noir à 256°K);

Les gaz triatomiques de l’atmosphère absorbent les IR ;

Donc l’énergie solaire transmise au sol en l courtes est rendue à l’atmosphère en l longues et non au cosmos

La différence s’appelle Effet de serre ; sans atmosphère équilibre = -18°C ; avec, équilibre =+13°C

Troposphère :    T° croissante jusqu'à +20 °C maximum

jusqu’à 50 km environ ; stratopause = gradient de T° s’inverse

La concentration en ozone est maximum entre 20 et 30 Km. (elle est quasi nulle dans la troposphère) ;

L’épaisseur de la couche d’ozone pur que l’on pourrait former avec ce gaz est de 2.5 mm

Production de l’ozone = photo-dissociation de O2 sous l’effet des UV courts.

Destruction de l’ozone :      1) recombiné à l’oxygène atomique O3 +O Þ O2 + O2

                                                                       2) dissocié par des UV plus longs (l<310nm)

                                               3) cycle catalytique de destruction de l’ozone, X +O3 Þ XO +O; XO +O  Þ X +O2

                                                                     X = H (monoatomique), NO, les composés halogènés, les CFC

Mésosphère :      T° décroît rapidement avec l’altitude. Vers 80 km, elle atteint -140°C

                                  mésopause = gradient de T° s’inverse

                                                     Photodissociation de plus en plus rare avec l’altitude, de O2, de H2O et de CH4

Thermosphère : des molécules et atomes (on ne parle plus de gaz) croît très fortement, 2000°C au zénith

                                              s’étend jusqu’à 500 km ;

Absorption des UV très courts ; Photo-dissociation des molécules diatomiques, N2, O2, H2, et d’atomes O, H ;

Siège des aurores polaires.

 

La Stratification électromagnétique de l'atmosphère 

Neutrosphère :   70 premiers Km ; atmosphère non conductrice

Ionosphère :       jusqu’à 1000 Km

Augmentation non linéaire de la “ concentration ” en électrons- : D (80 Km), E (100Km), F1 (180 Km), F2 (350 Km)

Magnétosphère :               plasma à faible densité composé d’électrons et d’ions,

Electrons piégés par les lignes de champ oscillent à haute altitude en rebondissant sur chacun des pôles

Aurore polaire, flot d’électrons et rebond à basse altitude, désexcitation de N et de O après choc avec les électrons

 

 

Circulation dans l’atmosphère et l’océan

Circulation de l'atmosphère

cellule de Hadley :            entre basses pressions de l’ITCZ et hautes pressions des tropiques ;

Coriolis faible (proche équateur), déviation Est ou Ouest faible, alizés de NE et de SE

Cellule de Ferrel :            entre les tropiques et le front polaire

Coriolis fort, vents géostrophiques,    cyclonique (tourne à Drte, converge et monte) autour des basses pressions,

anticyclonique (tourne à gauche, diverge et descend) autour des hautes pressions.

Cellule polaire : entre front polaire et pôle ; Coriolis très fort ;

 

La Circulation océanique

Courants de surface liés au vent :

Ekman : déplacement d’un courant provoqué par le vent perpendiculaire à la direction du vent (Coriolis) ;

Courant géostrophique =     déplacement d’eau perpendiculaire au gradient de pression (à droite).

                                                              déplacement de la couche superficielle, remplacée par de l’eau profonde = upwelling

                                                              upwelling côtier en façade ouest des continents

                                                              upwelling équatorial induit par la ITCZ

Courants profonds liés aux différences de densité :

Causes des différences de r dans l’océan : T° et salinité ; on parle de circulation thermohaline.

Basses latitudes : DT° (surf – prof)>0 fort = thermocline marquée ; Dr fort ; pas de convection

Tropiques : DT° (surf – prof)>0 fort = thermocline marquée ; salinité maxi (évaporation sans pluie)

Hautes latitudes : DT° (surf – prof)£0 ;pas de thermocline; Dr£0; convection (plongement Nord-Atlantique)

ENSO & NAO : ensemble de fluctuations cohérentes de la T° (air et eau), de la Patm, des vents et courants ;

El Niño épisode chaud de ENSO ; La Niña, épisode froid de ENSO

 

 

Histoire de l’atmosphère et de l’océan

L’histoire de l'atmosphère

Atmosphère primaire, héritée de l’accrétion, n’existe plus qu’autour des planètes géantes gazeuses

Atmosphère secondaire résulte du dégazage de leur manteau, elle existe encore autour de Vénus

Atmosphère tertiaire résulte de :

la précipitation de l’eau atmosphérique en océan ; CaCO3 peu soluble stocke le CO2

l’activité biologique basée sur la photosynthèse et consomme beaucoup de CaCO3

Atmosphère « contemporaine » :

très marquée par l’alternance de périodes glaciaires / interglaciaires ;

actuellement dans des conditions voisines d’un maximum interglaciaire ;

l’atmosphère a connu des déglaciations rapides liées à des variations de T° d’amplitude supérieure aux variations actuelles ;                                                                                                                                                                                          

le forçage de l’effet de serre par l’Homme ne peut que renforcer de tels phénomènes, il est souhaitable de le maîtriser

l’impact de notre espèce sur la biodiversité égale celui de la catastrophe Crétcé-Tertiaire et doît impérativement être maîtrisé

 

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