biobilan1
Par barrere
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Dernière modification
19/09/2017 09:51
Introduction :
On dispose d'un modèle du cyle du carbone comprenant trois compartiments superficiels : l'atmosphère, la biosphère et le sol.
Le fichier contenant 2 modèles est téléchargeable : 3compart_biosphere_220ans.zip.
Les modèles fonctionnent sur la période 1780-2000 (220 ans):
- Le premier modèle (voir page 1) prend en compte uniquement les émissions de CO2 d'origine anthropique .
- Le deuxième modèle (voir page 3) prend en compte les émissions de CO2 d'origine anthropique et l'impact des déforestations historiques.
Présentation du modèle et principaux résultats :
Résultats calculés par le modèle :
Les quantités de carbone séquestrées par le compartiment biosphérique ont augmentées au cours de la période étudiée (1780-2001) : on en déduit que la photosynthèse a été stimulée par les émissions de CO2 d'origine anthropopique. Durant cette période, la quantité de carbone séquestrée par le sol a, quant à elle, diminué : l'augmentation de la température globale de la planète a stimulé la respiration des organismes vivant dans les sols relarguan du CO2 dans l'atmosphère. Toutefois, durant cette période, les quantités de carbone séquestrées par la biosphère ont été supérieures aux quantités de carbone perdues par les sols. Le solde biosphérique reste positif.
Remarque : Le réchauffement de la planète en provoquant de dégel du permafrost pourrait aggravé la situation au cours du XXIième siècle.
Les quantités de carbone séquestrées par le compartiment biosphérique ont augmentées au cours de la période étudiée (1780-2001) : on en déduit que la photosynthèse a été stimulée par les émissions de CO2 d'origine anthropopique. Durant cette période, la quantité de carbone séquestrée par le sol a, quant à elle, diminué : l'augmentation de la température globale de la planète a stimulé la respiration des organismes vivant dans les sols relarguan du CO2 dans l'atmosphère. Toutefois, durant cette période, les quantités de carbone séquestrées par la biosphère ont été supérieures aux quantités de carbone perdues par les sols. Le solde biosphérique reste positif.
Remarque : Le réchauffement de la planète en provoquant de dégel du permafrost pourrait aggravé la situation au cours du XXIième siècle.
Activités proposées
On pourra utiliser le(s) modèle(s) pour faire découvrir la notion de cycle du carbone :
- Le modèle comportant 3 enveloppes (l'atmosphère, la biosphère et le sol) on pourra rechercher sous quelles formes (minérale ou organique) se présente le carbone au niveau de chaque enveloppe.
- Le modèle mettant en jeu différents flux (photosynthèse, respiration biosphérique, respiration du sol et litière) on pourra rechercher les preuves de l'existence d'échanges de carbone entre l'atmosphère et la biosphère ou entre l'atmosphère et le sol? Cette rechercher pourra être conduite à plusieurs niveaux :
- au niveau planétaire en consultant la banque de données WCDGG http://gaw.kishou.go.jp/wdcgg/PlotData.php
- au niveau des écosystèmes en consultant la banque de données Fluxnet http://www.daac.ornl.gov/FLUXNET/,
- au niveau des organismes en réalisant des observations et des mesures de la photosynthèse et de la respiration (exao par exemple).
- Le modèle met en jeu des boucles de rétroaction. Ces boucles prennent en compte l'impact de certains facteurs du milieu sur l'amplitude des échanges. 0n pourra rechercher les facteurs du milieu susceptibles de modifier l'intensité de certains échanges comme la photosynthèse ou la respiration?
- On pourra rechercher les preuves de l'influence de la température ou de la concentration en CO2 sur l'intensité des échanges comme la photosynthèse ou la respiration?
- On pourra rechercher ces preuves en consultant la banque de données Fluxnet ou en expérimentant (EXAO).
- L'influence de certains facteurs du milieu sur les flux photosynthèse et respiration étant connus, on pourra chercher à prévoir l'impact de ces facteurs sur le cycle du carbone. On cherchera à mettre en place des raisonnements. A titre d'exemple, on pourra proposer une recherche :
- Si la température globale de la Terre augmente alors je prévois que...
Exemple de réponse : Si la température globale de la Terre augmente alors l'intensité de la photosynthèse devrait augmenter (sous réserve qu'il n'y ait pas de facteur limitant comme la sécheresse par exemple) mais l'intensité de la respiration de la biosphère végétale mais aussi celle des organismes du sol devraient augmenter. Le raisonnement ne permet pas de prévoir si l'augmentation de la température bénéficiera plus à la photosynthèse (auquel cas la biosphère jouera le rôle du puits) ou plus à la respiration(auquel cas la biosphère jouera le rôle d'une source vis-à-vis du carbone) ... Le modèle devrait nous permettre de lever cette incertitude.
- Si la concentration en CO2 atmosphérique augmente alors je prévois que ...?
Exemple de réponse : Si la concentration atmosphérique en CO2 augmente, je prévois que l'intensité de la photosynthèse devrait augmenter, le puits biosphérique étant accru, la concentration atmosphérique en CO2 devrait diminuer.
- Le modèle permet de calculer les flux de carbone entre les 3 enveloppes au cours de la période de 1780 à nos jours. On pourra explorer le modèle en réalisant une simulation pas à pas avec un pas d'une année.
- On pourra relever la valeur des différents flux en Gt de C par an.
- On pourra apporter la preuve que la biosphère a bien joué le rôle d'un puits durant la période 1780-2001. La biosphère a bien atténué l'augmentation des GES d'origine anthropique. Toutefois le résultat est complexe car si la biosphère a davantage séquestré de carbone durant cette période, les sols ont restitués une part importante de carbone à l'atmosphère. D'autre part, les déforestations ont libéré un supplément de carbone dans l'atmosphére.
- Le modèle permet de faire prendre conscience de l'influence de l'Homme sur le cycle du carbone à travers l'augmentation du CO2 atmosphérique et l'augmentation de la température globale : L'Homme intervient par ses émissions de CO2 liées aux combustions des énergies fossiles mais aussi par les déforestations.
| Equipe INRP de l'académie d'Orléans-Tours. |