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La modélisation climatique avec le logiciel Simclimat (démarche argumentative)

Auteur: Stéphanie Perrotey

Classe : Terminale S Spécialité SVT
Durée
  : 30 min environ

Notion à construire

Notion à construire Capacités 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

  • Valider 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

  • Documents sur les effets de paramètres difficiles à estimer (effet des nuages, des aérosols, de la circulation océanique profonde etc.)
  • Logiciel Simclimat (modèle numérique de simulation du climat). La fiche descriptive du logiciel est disponible ici

Consigne(s) donnée(s) à l'élève

De nombreux paramètres (astronomiques, atmosphériques, lithosphériques, hydrosphériques, anthropiques) participent aux variations climatiques.

A. Montrez que l’augmentation d’émissions de gaz à effet de serre induites par l’activité humaine pourrait influencer les variations climatiques futures. 

B. Montrez que les paramètres astronomiques pourraient également influencer les variations climatiques futures

C. Critiquez le modèle utilisé.

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 décliné Eléments 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

 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 la fiche technique du logiciel Simclimat

  • Donner des consignes plus détaillées
    Testez trois hypothèses à l’aide du logiciel de simulation :  
     
    1.       Les émissions anthropiques de CO2 continuent à être émises au même rythme durant les 100 prochaines années. 
    2.       Les émissions anthropiques de CO2 n’augmentent plus à partir de 2007. 
    3.       Les émissions anthropiques de CO2 sont multipliées  par deux à partir de 2007. Protocole à fournir éventuellement :  
        a.         Nouvelle simulation. Choisir : « à partir de 1750 » « durant 100  ans ».  Les paramètres sont par défaut les valeurs actuelles. Lancer la simulation.  
        b.         Superposer une nouvelle simulation. Valider les mêmes options.  

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

 

Argumenter en exploitant des informations

Compétences expérimentales

 Démontrer en exerçant un regard critique

 Evaluer la pertinence scientifique d'un document

Analyser les phénomènes, protocoles et résultats