Activité10 (page formateur)
Activité 10a - Peut-on négliger l'apport de CO2 par les volcans dans le cycle du carbone à court terme et dans le cycle à long terme ?
Pour résoudre ce problème, on propose de construire un modèle avec un seul réservoir regroupant l'atmosphère, l'hydrosphère et la biosphère.
Le logiciel Vensim PLE (voir la prise en main) permet de construire un modèle simple présentant :
Il suffit alors de relier les variables en utilisant les flèches puis de renseigner les formules du modèle numérique. Une page avec les équations est présente directement dans le modèle
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Résultats :
En 100 ans l'apport de CO2 par les volcans est très faible et dans un cycle à court terme on peut le négliger. Par contre, en un million d'années l'apport de carbone dans le système superficiel est très important et son impact sur le climat n'est pas négligeable.
Activité 10b- Le CO2 libéré par les volcans ne s'accumule pas indéfiniment dans le système superficiel. Que devient-il ?
Si le volcanisme est une source importante de CO2 quel puits et quel compartiment faut-il ajouter à cette modélisation pour équilibrer notre modèle ?
- La recherche des puits de carbone pourra s'appuyer sur diverses activités parmi lesquelles :
Une activité "paillasse" visant à découvrir les concepts de précipitation et de sédimentation des carbonates.
Des activités sont proposées par Jérome Gaillardet
Pierre Thomas propose des activités à propos des calcaires Urgoniens - Retrouver les principaux paramètres du milieu susceptibles d'agir sur les deux flux :
l'altération et la sédimentation
le volcanisme et le métamorphisme
On découvre ainsi l'existence d'un compartiment important, le compartiment des carbonates, l'influence de l'activité tectonique sur le volcanisme/métamorphisme et l'influence de la température sur l'altération/sédimentation. On propose d'enrichir le modèle en ajoutant ce nouveau compartiment et les deux paramètres
Ayant découvert l'existence d'un deuxième compartiment, celui des carbonates, on propose de compléter le modèle précédent :
- Ajouter le compartiment des carbonates et les deux flux "Altération sédimentation" et "volcanisme métamorphisme" en utilisant les informations du tableau ci-dessous
- ou utiliser le modèle numérique modèle numérique 2 compartiments.
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Pour comprendre les mécanismes qui régissent les changements climatiques à des échelles de temps supérieures au million d’années, on peut penser à l' importance de la dérive des continents et à ses conséquences sur le taux de dioxyde de carbone, sur le niveau des océans, sur les courants océaniques et sur l’altitude des continents
Activité 10c bis - Utiliser le modèle construit pour étudier l'influence de l'activité tectonique
Les géophysiciens ont démontré que le taux d'expansion des océans a varié au cours du temps. Ces variations sont assez bien connues sur les cent derniers millions d'années grâce à des mesures paléomagnétiques et géochronologiques. Il était d'environ 1.8 fois supérieur à l'actuel
On cherche à comprendre comment pourrait évoluer le système si le taux d'expansion océanique augmentait ou si il diminuait. Après avoir proposé (à titre d'hypothèse) quel pourrait en être l'impact sur le système, on propose de réaliser un test d'hypothèses en utilisant le modèle.
Dans le modèle, l'expansion océanique est égale à 1 (valeur d'aujourd'hui)
Expansion = taux d'expansion océanique au temps t /taux d'expansion océanique actuel
. Que se passe-t-il si on augmente l'activité tectonique de 1 à 2? Que se passe-t-il si elle diminue à 0.8 ? Les résultats donnés par le modèle sont-ils conformes aux hypothèses
Résultats :
Quand l'expansion augmente, l'hydrothermalisme sous-marin augmente, le métamorphisme et le volcanisme augmente, le flux de CO2 libéré vers l'atmosphère augmente donc la température augmente . Le climat devient plus chaud et plus humide et l'altération des continents augmente.
Ce document "estimation des volumes de roches carbonatées et de roches volcaniques produits depuis le cambrien" d'après Alexandr Borisovich Ronov, montre bien que lorsque le volume de laves volcaniques augmente, le volume de carbonates déposés augmente excepté au Jurassique |  |