Exercices: Les causes du changement climatique

Le schéma représente l'effet de serre en quatre étapes numérotées.

1. a) Expliquer ce qui se passe à chacune des étapes repérées par les numéros de 1 à 4.
2. b) Quel numéro correspond à la chaleur que l'atmosphère renvoie vers la surface ?
3. c) Nommer deux gaz à effet de serre.

Expliquer la différence entre temps météorologique et climat, et donner un exemple de chacun.

Citer trois activités humaines qui augmentent les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Expliquer avec vos propres mots ce qu'est l'effet de serre et pourquoi on l'appelle ainsi.

Classer ces moyens de se rendre au collège par ordre croissant d'émissions : y aller seul en voiture, y aller à pied, y aller en bus. Expliquer le critère suivi.

Indiquer si ces affirmations sont vraies ou fausses et corriger les fausses : l'effet de serre est un phénomène créé par l'être humain ; brûler de l'essence émet $\text{CO}_2$ ; l'énergie solaire émet plus de gaz à effet de serre que le charbon.

Expliquer quel lien existe entre la combustion des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) et l'augmentation de $\text{CO}_2$ dans l'atmosphère.

Citer deux sources d'énergie qui n'émettent pas de $\text{CO}_2$ lors de la production d'électricité et deux qui en émettent.

L'effet de serre est un phénomène naturel nécessaire à la vie. Expliquer pourquoi, puis préciser quel est le problème actuel (le renforcement de l'effet de serre par les émissions humaines).

Quel lien y a-t-il entre la déforestation et le changement climatique ? Justifier deux mécanismes distincts : la perte d'absorption de $\text{CO}_2$ et les émissions dues à l'abattage ou à l'incendie des forêts.

La concentration de $\text{CO}_2$ atmosphérique était de 317 ppm en 1960, de 354 ppm en 1990 et de 414 ppm en 2020. Calculer l'augmentation entre 1960 et 2020, l'exprimer en pourcentage et relier la tendance aux activités humaines.

Les bovins émettent du méthane pendant la digestion. Expliquer comment l'élevage contribue au changement climatique et citer une mesure qui réduise cet impact.

Une voiture émet environ 120 g de $\text{CO}_2$ par kilomètre. Calculer les émissions d'un trajet quotidien de 30 km et celles d'une année entière (250 jours), puis proposer deux alternatives pour les réduire.

Les centrales à charbon émettent beaucoup plus de $\text{CO}_2$ par kilowattheure que les énergies renouvelables. Expliquer pourquoi la transition vers les énergies renouvelables est considérée comme essentielle dans la lutte contre le changement climatique.

Faire venir des fruits en avion depuis un autre continent émet beaucoup plus de $\text{CO}_2$ que les acheter de saison au marché local. Expliquer le lien entre ces émissions et le changement climatique, puis justifier pourquoi on recommande de consommer local et de saison.

Le pergélisol, sol gelé en permanence de l'Arctique, stocke d'énormes quantités de carbone. Expliquer ce qui peut se produire s'il dégèle et pourquoi les scientifiques y voient un processus qui amplifie le réchauffement.

Analyser les données suivantes d'anomalie de la température mondiale : −0,2 °C en 1880, +0,2 °C en 1980 et +1,2 °C en 2023. Calculer le taux moyen de réchauffement par décennie sur la période 1880-1980 puis sur la période 1980-2023. À partir du résultat, justifier si le réchauffement climatique suit une progression constante ou accélérée, et prévoir quelle anomalie thermique nous atteindrions en 2050 si le rythme de la dernière période se maintenait, par rapport à celle que nous atteindrions si le rythme de la première s'était maintenu.

Une équipe de conseillers propose deux stratégies pour freiner le réchauffement climatique avant 2040 : le plan A vise à supprimer les fuites de gaz naturel et à réduire le cheptel d'élevage intensif (accent sur le méthane, $\text{CH}_4$) ; le plan B se concentre sur la fermeture des centrales thermiques à charbon (accent sur le $\text{CO}_2$). Sachant que le $\text{CH}_4$ réchauffe environ 80 fois plus que le $\text{CO}_2$ à l'échelle de 20 ans mais disparaît de l'atmosphère en 12 ans environ, alors que le $\text{CO}_2$ y reste pendant des siècles, évaluer lequel des deux plans freinerait le plus vite le réchauffement à court terme et lequel est indispensable pour éviter un changement irréversible à long terme. Justifier votre verdict.

Lors d'un débat au collège, quelqu'un soutient : « Au Crétacé, il n'y avait pas de glace aux pôles et la Terre était bien plus chaude qu'aujourd'hui sans intervention humaine ; le réchauffement actuel est donc naturel et nous ne devons pas nous inquiéter ». Réfuter cette affirmation en comparant l'échelle de temps (la vitesse) à laquelle se sont produits ces changements géologiques et celle du changement actuel, puis expliquer quelle conséquence directe cette différence de vitesse a sur la capacité d'adaptation des écosystèmes et la survie des espèces.

Le pays A émet 15 t de $\text{CO}_2$ par an et par habitant et compte 10 millions d'habitants. Le pays D émet 1,5 t par an et par habitant et compte 200 millions d'habitants. Un traité international exige que les deux réduisent leurs émissions totales de 20 % en cinq ans. Calculer les émissions totales de chaque pays, comparer l'impact réel qu'exigerait cette réduction sur le mode de vie d'un citoyen moyen de A et sur celui d'un citoyen moyen de D, et justifier pourquoi négocier des réductions fondées uniquement sur le total national est injuste.

Après l'éruption du volcan Pinatubo en 1991, la température moyenne mondiale a baissé d'environ 0,5 °C pendant près de deux ans, alors que le volcan avait rejeté des millions de tonnes de $\text{CO}_2$. Rechercher le rôle des aérosols de dioxyde de soufre ($\text{SO}_2$) et des cendres émis pour expliquer le mécanisme physique à l'origine de ce refroidissement passager, puis utiliser ce fait pour réfuter ceux qui affirment à tort que les éruptions volcaniques sont la cause du réchauffement climatique durable des dernières décennies.

Un modèle climatique avertit qu'une hausse de 1 °C de la température de l'eau arctique peut déclencher une boucle de rétroaction positive. Concevoir un diagramme de causes et d'effets qui relie, dans l'ordre : l'augmentation de la température atmosphérique, la fonte de la banquise, la variation de l'albédo de surface et l'absorption du rayonnement solaire par l'océan. À partir de votre schéma, prévoir ce qu'il adviendrait de la capacité d'autorégulation thermique de la planète si l'océan Arctique était totalement libre de glace en été.

La mairie d'une commune dotée d'une zone industrielle, très fréquentée par les touristes et accueillant une décharge intercommunale veut réduire son empreinte climatique, mais son budget ne permet de financer que deux de ces trois options : 1) électrifier les bus urbains et les engins municipaux ; 2) capter et valoriser en énergie le biogaz de la décharge pour éviter des émissions de $\text{CH}_4$ ; 3) installer des panneaux solaires sur les toitures des bâtiments industriels pour réduire l'usage d'électricité du réseau d'origine fossile. Analyser l'impact différencié de chaque option (gaz évité, rapidité et ampleur) et justifier lesquelles vous prioriseriez.

Lors d'un sommet sur le climat, le pays X (nation riche, très industrialisée depuis le XIXe siècle, aujourd'hui avec de faibles émissions annuelles) exige du pays Y (pays en développement, premier émetteur mondial aujourd'hui en valeur absolue, mais avec de faibles émissions par habitant) qu'il réduise ses émissions au même rythme. En tant que médiateur de l'ONU, formuler une proposition d'accord fondée sur le principe de « responsabilités communes mais différenciées », en tenant compte des émissions cumulées historiques par rapport aux émissions actuelles, et justifier pourquoi votre proposition est équitable pour les deux parties.