Activité 5: Bilan sur le cycle court

PAGE A CONSTRUIRE

 
Les émissions de CO2 d'origine anthropique de 1780 à 2005 sont connues? Le comportement du carbone à la surface de la Terre est décrite par un modèle, le modèle du cycle court.

On cherche à évaluer l'impact de la biospère et de l'hydrosphère sur le cycle du carbone au cours du XXème siècle.

On exploite le modèle complet :

• Télécharger le modèle cyclecourt_220ans.zip
  
• Ouvrir le modèle cyclecourt_220ans.vmf en utilisant venread.
• Lancer le calcul (consultation du modèle en mode simulation).

Description du modèle qui comporte 6 pages ...

Page1 : Modèle de référence.

Repérer les flux impliquant des activités humaines : le flux lié aux combustions des énergies fossiles, le flux lié à la déforestation.
Au lancemant du modèle, les flux impliquant les activités humaines sont fixés à la valeur zéro.

Agir sur la barre de défilement et faire varier en % les émissions anthropiques liées à la déforestation et ou à la combustion.
Voir la déforestation qui se traduit par 66% de brulis et 34% de stockage.
Analyser les résultats graphiques : page 2.

Page2 : Graphe de résultats .

Tester l'influence de la déforestation seule, de la combustion seule ou des deux.
Comparer l'influence de la déforestation à l'influence des émissions de CO2 au niveau de la concentration atmosphérique.

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Page3 : Présentation des variables pour rechercher les lieux de stockage.

Nous avons créé plusieurs variables comme par exemple la variable "stockage biosphère". Le logiciel Vensim calcule au cours du temps l'évolution du réservoir biosphérique en Gt de carbone par an...

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Observer  les différents flux de carbone
Noter comment évolue chaque compartiment au cours du temps.
Préciser vos résultats en analysant graphiques de la page suivante.

Page4 : Graphes du stockage.

Noter la quantité apportée et la répartition dans les différents compartiments.
Conclure : où est passé le carbone émis par les activités humaines depuis 1780? Où sont les puits de carbone ? Comment ont-ils atténué l'impat des émissions anthropiques? Où sont les sources nouvelles de carbone?

Premier bilan :

Les apports anthropiques sont compatibles avec l'évolution mesurée des concentrations atmosphériques en CO2.
Une part importante de carbone a bien été séquestrée par la biosphère et l'hydrosphère.
Toutefois, le sol en se réchauffant a libéré du carbone et joué le rôle d'une source. Ce phénomène va-t-il s'amplifier au XXIème siècle?

Approfondissement

Page5 et 6 : Etude de la rétroaction de la température.

On sait que la température modifie les flux de carbone entre les différents réservoirs. La température dépend de nombreux facteurs :

• De la concentration atmosphérique en GES
  
• mais aussi de l'énergie lumineuse qui dépend de l'activité du soleil mais aussi de l'absorption de cette énergie par la surface terrestre et donc de l'albédo.

Au cours de XX^ème siècle, la température globale de la Terre a augmenté, la surface couverte de neige a diminué ainsi que l'albédo.
On cherche a estimer l'impact de ces modifications sur le bilan du carbone.

La page 5 du modèle permet de rappeler que le modèle met en jeu des boucles de rétroactions impliquant la température (flèches rouges du modèle).

Voir l'impact d'une élévation de la température sur les différents flux;
Noter les flux qui sont modifiés par le facteur température.
Utiliser vos acquis pour expliquer comment agit la température sur les différents flux

On rappelle que le modèle calcule année après année l'évolution de la concentration atmosphérique en CO₂ . A partir de ce résultat, il calcule l'évolution de la température liée à la présence de ce gaz dont on connait les propriétés GES. La température calculée par le modèle est utilisée pour recalculer les flux année après année : c'est le rôle des boucles de rétroaction. Or on observe que les températures calculées par le modèle sont légèrement différentes des températures mesurées. On cherche donc à optimiser le modèle en modifiant les températures : on cherche les valeurs des températures externes qui permettraient de rapprocher les concentrations de CO₂ atmosphériques calculées des concentrations mesurées .

Pour imposer une variation de  la température on utilise la fonction lookup (il suffit de double cliquer sur cette fonction en mode simulation puis de modifier le graphe).

Ouvrir la page 6
Imposer une déforestation et une combustion conformes aux données réelles (valeurs 100%)

Modifier la température externe en utilisant la fonction lookup
Chercher la valeur de l'augmentation de la T° externe qui permettrait de rapprocher la courbe calculée de la courbe mesurée.

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Bilan

Les apports anthropiques peuvent parfaitement expliquer l'augmentation actuelle de la concentration atmosphérique en CO₂. Les apports anthropiques sont compatibles avec l'évolution mesurée des concentrations atmosphériques en CO2. Une part importante de carbone a bien été séquestrée par la biosphère et l'hydrosphère. Le modèle du cyle du Carbone est suffisamment bien connu pour expliquer les variations mesurées bien que d'autres paramètres peuvent intevenir pour affiner (Albédo, CH₄, Soleil, etc.).

Lien vers l'activité 6 page formateur

Équipe INRP de l'académie d'Orléans-Tours.