Séance de classe en TS enseignement de spécialité le rôle amplificateur du CO2 dans le réchauffement climatique

Cadre d'élaboration de la séance

Il s’agit de construire une séance de classe qui permettent de tester nos hypothèses de recherche. Autrement dit il s’agit de proposer des activités d’élève qui :

-  qui consistent à faire évoluer un modèle initial (activités de modélisation et simulation) et d’établir des prévisions (activités de simulation),

-    qui permettent une explicitation du modèle en jeu,

-     qui donnent une place au réel en favorisant l’articulation des activités de modélisation et de simulation avec des activités de laboratoire, de consultation de banques de données.

Modèles utilisables en Terminale spécialité (suite à la réflexion d'Anne et du fichier doc)

I- transformation des variations du delta18O en delta t°

Ceci ne peut être modélisé . En effet, les flux d'évaporation et de précipitation en fn de la température de l'airt ne sont pas disponibles.
Le seul travail possible correspond au travail déjà effectué (corrélation entre les moyennes annuelles des T0 et le delta18O et un travail sur papier ou avec Excel

II-Paramètres de Milankovitch

Il faudrait un modèle énergétique qui n'est pas fait actuellement . Il y a deux pistes possibles:
Les deux pistes seront suivies cette année mais on ne peut les utiliser pour l'étude didactiques

III- Paramètres amplificateurs

Le modèle  effet_amplificateur_temp.vmf permet de montrer l'effet amplificateur de la température sur l'océan.

Ce modèle est présent dans le dossier data sous forme d'archive avec le fichier joint

Page1: Modèle 3 compartiments avec l'atmosphère  sans apport anthropique, l'océan superficiel et l'océan profond . Cette page présente la situation préindustrielle d'équilibre. La concentration atm en CO2 et la T° ne varie pas.

Page2 : idem +Apports anthropiques. Pour montrer l'influence de l'élévation de la température constatée sur la température de surface de l'eau océanique, on ajoute un convertisseur "variation de la température de l'eau " et on regarde l'effet sur la concentration en CO2 et sur la T° de l'air.

Page3: On remplace le convertisseur "variation de T° de surf&qquot; par une flèche reliant la "variation de la t° de l'air" à la "T° de l'eau" de surf. Cela revient à une approximation : que l'augmentation de la T° de l'air se traduit par la m^me augmentation de la T° de surf. On observe une légère différence qui traduit l'effet amplificateur:
L'apport de CO2 augmente l'effet de serre donc la T° de l'air ==>libératuion par l'océan dee CO2==> augmentation supérieure de CO2 et de la T° de l'air .

Sur ce modèle, je peux :

• Ajouter une page 1bis avec les apports anthropique sans action sur la T° de l'eau de surf
• Transformer le modèle vmf en modèle mdl utilisable avec vensim PLE (sans Excel) pour qu'il soit modifiable par les élèves.
  Dans ce cas, Ils pourraient  ajouter sur la page 2 le convertisseur "variation de la T°" et modifier la formule de T° surf puis sur la page 3 faire de même.
  

Ceci pourrait agréablement être couplé avec une manip EXAo sur la dissolution des gaz dans l'eau en fn de la T°. Il faudrait alors monter une manip avec une sonde CO2 ou une sonde pH des physiciens.

III bis : Modèle modifiable par les élèves

l'archive  TS_vensimPLE.zip  donne le modèle élève et le modèle corrigé.
 Il me semble inimaginable de demander aux élèves de construire à partir de rien ce modèle . Le nombre de paramètres est trop important (7 pages d'équations = Cliquer sur le bouton DOC à gauche de l'écran pour avoir ces équations).
Par contre, il est envisageable d'effacer sur la page 1 du modèle par exemple, l'atmosphère et donc le flux Océan-Atm, les flèches reliant atm à CO2atm calculé.
Voici le modèle effetamplificateur_CO2_loockup3.mdl qui correspond à cette proposition. Cela correspond à l'étpe 1 de la proposition de Michèle.

 Voir la proposition de séance avec les élèves en complément des propositions d'Anne et de Michèle

IV - Manipulation paillasse pour montrer le rôle de la t° sur la solubilité du CO2

 Objectif:
Montrer que l'augmentation de la température provoque un dégazage en CO2 dissous dans l'eau.

Matériel:
 Eau du robinet placée au réfrigérateur
plaque chauffante
PHmètre numérique des physiciens+ solution étalon à pH=7
Thermomètre numérique
Déroulement :
La mesure du pH est sensible à la température dans des proportions non négligeables. Il est donc nécéssaire pour chaque température d'effectuer un étalonnage à pH=7 avant de faire la mesure dans l'eau. . Cette solution est préférable à la solution qui consisterait à prendre 3 pHmètre différents chacun réglé sur une T° donnée. En effet, chaque appareil peut avoir une sensibilité différente.
 Après avoir étalonner le m^me pHmètre sur la T° de l'eau, on effectue la messure du pH
Résultats:

T°en °C	12	20	30
pH	6.68	6.75	6.81

Interprétation :
Si on admet que le fait d'indiquer  au pHmètre pendant l'étalonnage que la T° est à 10° ou à 30° alors que la solution tampon reste à la T° de la salle n'influence pas les mesures, ces résultats pourraient avoir une signification:
l'augmentation du pH pourrait être interprété comme la conséquence d'un dégazage en CO2 qui est un acide faible .