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La modélisation climatique avec le logiciel Simclimat (démarche déductive)

Auteur : Stéphanie Perrotey

Classe : Terminale S Spécialité SVT
Durée
  : 1 heure environ

Notion à construire

Notion à construireCapacités liées au support proposé

La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d'évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par l'activité humaine.  [L'ensemble des mécanismes agissant sur le climat n'est pas au programme, mais on indiquera que l'effet de serre n'est qu'un facteur parmi d'autres. En particulier, l'influence des paramètres astronomiques pourra être évoquée, mais n'est pas exigible des élèves au baccalauréat.]

  • Réaliser des simuations climatiques

  • Rechercher les critères de validation d'un modèle climatique

  • Critiquer un modèle numérique

Question ou problème scientifique ou situation-problème

Comment évaluer l'évolution des climats futurs et dans quelle mesure ces travaux scientifiques sont-ils prédictifs?

Support(s) de travail

Scénarii du GIEC-Groupe d'experts Intergouvernementalsur l'Evolution du Climat (exemple du document 4 page 125 de l'ouvrage SVT TermS enseignement de Spécialité Bordas)

Logiciel Simclimat (modèle numérique de simulation du climat) La fiche descriptive du logiciel est disponible ici.

Consigne(s) donnée(s) à l'élève

Nous avons établi dans l’activité précédente que le climat dépendait notamment de trois facteurs : l’énergie solaire reçue (dépendant de la distance au Soleil), la façon dont cette énergie est réfléchie ou absorbée par la surface terrestre (effet de l’albédo) et la façon dont l’atmosphère redistribue l’énergie réémise par la surface terrestre (effet de serre). Dans quelle mesure ces connaissances nous permettent-elles de prévoir les variations climatiques dans un futur proche ? Quelles sont les conséquences climatiques des scénarii actuellement avancés par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ?

Le mode de communication est laissé à l'appréciation des élèves comme à l'ECE.

Eléments d'auto-évaluation

Les éléments d'auto-évaluation ci-dessous sont conçus pour être fournis en fin d'activité, voire construits de façon collective par la mutualisatuion qui s'ensuit. L'objectif est de permettre aux élèves d'améliorer leur production.

Item déclinéEléments d'évaluation

Raisonner avec rigueur et modéliser

  •  j'ai identifié les paramètres utilisés dans ce modéle climatique: concentration en dioxyde de carbone (volcanisme, amtération continentale,stockage biologique), paramètres orbitaux,

  • ma modélisation illustre l'influence d'un paramètre à chaque fois.

Comprendre qu'un effet peut avoir plusieurs causes

  •  je suis capable d'expliquer que l'augmentation de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique dépend du volcanisme, de l'altération continentale, du stockage biologique, de la température etc.

 Mobiliser ses connaissances et exercer son esprit critique

  • j'ai identifié des points critiquables du modèle utilisé (exemples: incertitudes liées à la conception du modèle, incertitudes liées aux paramètres impliquées dans la régulation climatique comme les nuages, limites du modèle qui n'est pas le réel car il est construit, partiel et provisoire etc.).

Aides ou "coups de pouce"

Apport de connaissances

 Par exemple :

  • Aide à la critique du modèle numérique utilisé à partir du chapitre la modélisation numérique du climat sur le site de Météo-Fance
  • Vidéo « l’animation climatique » de l’Institut Pierre Simon Laplace accessible ici.
  • Vidéo « quels climats dans le futur ? » avec Claude Lorius sur le site du CNRS accès à partir de l’onglet Médiathèque en bas de page) 
Apport de méthodes/techniques

 Par exemple :

Donner des consignes plus détaillées:
A.      Construire, à l’aide des notions abordées dans la précédente activité et de l’utilisation du logiciel Simclimat, un tableau récapitulant : 

-            les facteurs utilisés dans les simulations susceptibles d’influencer le climat ;

-            les effets supposés de ces facteurs sur les climats futurs ;

-            les éventuelles incertitudes quant à ces effets supposés.

B.      Répondre aux questions suivantes : 

-            quels sont les points communs de ces scénarii en termes d’évolution de la température et de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre ? 

-            quelles différences peut-on noter en terme de résultats entre ces différents scénarii ?

Apport à la démarche de résolution

 Par exemple :

Consignes: deux dispositifs ne doivent différer que par un seul paramètre variable

Donner les paramètres à fixer: « Concentration ou émission de CO2 »- « Fixer les sources et les puits de CO2»-«Sources de CO2 : émissions anthropiques nulles ».  Superposer une nouvelle simulation avec les nouveaux paramètres: « Concentration ou émission de CO2 »- « Fixer les sources et les puits de CO2»-«Sources de CO2 : émissions anthropiques : deux fois plus fortes qu’aujourd’hui ».

Positionnement par rapport au livret scolaire

 


Compétences générales

Rechercher, extraire, analyser l'information utile

 Démontrer en exerçant un regard critique

Compétences expérimentales

 Réaliser un protocole

Analyser les phénomènes, protocoles et résultats