la dynamique externe de la Terre

                                                   Climats et phénomènes climatiques

 I- les climats actuels

1- Définition et généralités :
    Le climat se définit comme étant l’ensemble des conditions atmosphériques d’une région.
Il est déterminé à partir de données statistiques mesurées sur une période plus ou moins
longue.
C'est un phénomène imprévisible et capricieux.
Le climat varie dans l'espace et dans le temps. La connaissance de la dynamique des
climats actuels est l'une des clés pour analyser les climats du futur.
Les climats résultent de trois ensembles de facteurs :
- les facteurs cosmiques (la source d'énergie solaire : variation de l'activité solaire) ;
- les facteurs planétaires (répartition de cette énergie en fonction de la sphéricité de la
Terre, de ses mouvements ; de l'état, en même temps que du dynamisme de l'atmosphère) ;
- les facteurs géographiques (les terres, le lien entre l'atmosphère et les océans, les
reliefs, la végétation, les volcans, les installations humaines, etc..) ;
2- Rôle de l'énergie solaire
   - Le soleil est le plus gros objet du système solaire avec:
   · Diamètre : 1,4millions de Km
   · Masse : 2 x 1030 Kg (300 000 fois celle de la terre) correspond à 99,8 % de
la masse du système solaire
· Énergie solaire : fournie par la fusion nucléaire (hydrogène essentiellement)
à partir de deux réactions :
  Chaîne proton-proton (pp) représente 88%:
          ce sont des réactions de fusion nucléaire par lesquelles les
         étoiles transforment l’hydrogène en hélium. Dans un premier temps on a la formation
         du deutérium à partir de deux noyaux d’hydrogène, et dans un deuxième temps la
         formation d’un atome d’hélium. la première étape dure autour de 10 milliards d’année.
  Chaîne Carbone-azote-oxygène CNO 12%:
         cette réaction se passe en six étapes avec un bilan global identique à
         la précédente.


La terre reçoit
- 1370 W/m2
- 180 x 1015 W (énergie externe)
- 42 x 1012 W (énergie interne)
Variations
- entre le jour et la nuit
- en fonction des saisons
- en fonction de la latitude
· Importance de l’Energie solaire
- 70 % absorbée (gain)
- 30 % réfléchie (perte)
- Conséquences :
L'énergie solaire chauffe les masses d’eau- Evaporation (plus de
mille milliards de tonnes par jour)
-> Condensation
-> Nuages
->Pluies grêle, neige
           Chauffe les masses d’air qui devient moins dense –
Montée des masses d’air chaud
Descente des masses d’air froid
Formation des vents vagues
Tous les processus de la géodynamique externe de notre planète sont conditionnés par
l’énergie solaire.
3- L'eau
Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer la présence de l'eau sur terre.
L'hypothèse la plus courante est celle des chondrites carbonées (météorites pierreuses). La
deuxième hypothèse est celle des comètes, lesquelles en s'écrasant sur la terre libèrent une
certaine quantité d'eau. Enfin certains scientifiques pensent que les enveloppes formant la terre contenaient, lors de la formation de notre planète, de l'eau sous forme de vapeur et que le
dégazage de celles-ci en est à l'origine.
Cette eau est caractérisée par:
· Sa densité = 1
· Sa grande inertie thermique
· Énorme réservoir des océans
· sous forme de trois (3) états : gaz, liquide et solide (grâce aux conditions de
pression et température)
Remarque : la terre est la seule planète du système solaire qui possède l'eau sous forme
liquide.
4- Atmosphère
Enveloppe de gaz et de poussière (particules) entourant la terre.
Constitué dans le cas de la terre de 4 couches

- constituants gazeux
· les constituants majeurs :
o dioxygène 20,94% (en volume) 23,14% (en masse)
o diazote 78,03% (en volume) 75,63% (en masse)
o l’argon 0,93 %
· les constituants mineurs :
• le CO2 373 ppmV
• les gaz rares 24 ppmV
• le méthane 1,4 ppmV
• les oxydes nitreux 0,5 ppmV
• l’hydrogène 0,5 ppmV
• l’Ozone 0,07 ppmV
· les constituants anthropiques :
CO2, CH4,
Le gaz carbonique et le méthane sont considérés comme anthropiques car leurs taux ont
augmenté énormément avec l'activité humaine. Ainsi les taux de ces deux produits
chimiques ont évolué selon les valeurs suivantes:



O3
• Trioxygène formé de 3 atomes d’oxygène,
• découvert en 1839,
• gaz légèrement bleuté,
• le seul constituant atmosphérique capable de filtrer le rayonnement UV
• Deux types
• Stratosphérique (le bon) protège des UV
• Troposphérique (le mauvais) car il est toxique à la respiration et provient
essentiellement des combustibles fossiles.
Les Fréons (les chlorofluorocarbures ou CFC)
• composés incolores, inodores, ininflammables,
• les premiers éléments sont apparus dans les années 30 comme réfrigérants puis comme
gaz propulseurs.
• Ils ont été utilisés après dans les solvants, les extincteurs, la mousse de la matière
plastique jusqu’à leur interdiction récente.
5- les océans
Définis comme étant une grande étendue d’eau salée, les océans et les mers occupent 71%
de la surface terrestre. C’est un volume dont les eaux sont en permanence renouvelées par des
courants marins.
Ils subissent en fonction de leur situation géographique une évaporation plus ou moins
importante. Ils sont le siège d’échanges aussi bien en surface qu’en profondeur ; ce qui leur
confère un rôle essentiel dans la régulation climatique.
a- Caractéristiques morphologiques




lateau continental : la Profondeur est
variable, avec une moyenne mondiale autour de 200 mètres.
Largeur variable pouvant varier de quelques mètres jusqu’à des centaines de km.
La pente moyenne est de 0,2 % ou moins de 1°
Talus continental : profondeur comprise en moyenne entre 200 m à 2500 m.
une Pente moyenne de 3 à 6% 1 (5°)
Glacis continental : 2500 à 3000 m de
profondeur. Pente moyenne 0,2 % (moins de 1°)
Plaine abyssale : 4000 à 5000 m de profondeur voire 6000m
Fosse océanique : D’une profondeur qui peut  dépasser les 11000 mètres (le cas de la fosse des Mariannes), elle représente soit une ride médio-océanique soit la frontière de divergence entre deux plaques tectoniques.
Remarque : les profondeurs indiquées ne sont en aucun cas des valeurs absolues.
Le passage d’une zone à l’autre est donné par la rupture de pente.

Notion de marge continentale : c’est la zone marine qui se trouve dans le prolongement
immédiat des continents. On définit deux types de marge continentale :
- Marge continentale passive : constituée d’un plateau continental, d’un talus
continental, d’un glacis continental et l’absence d’une activité sismique. C’est le cas
de la marge atlantique marocaine.
- Marge continentale active : caractérisée par un plateau continental réduit ou inexistant,
un talus continental, une fosse océanique et une activité sismique. Cette dernière est
du en grande partie à du volcanisme. Cas de la plupart des marges bordant l’océan
Pacifique.
b- Caractéristiques physicochimiques
Les gaz dissouts dans l’eau de mer sont constitués essentiellement d’azote( 64% ) et
d’oxygène (34%). Ces valeurs diminuent quand la température et la salinité augmentent. La
proportion de CO2 est 60 plus forte dans la mer que dans l'air (1,8% au lieu de 0,03%).
· Température
Elle est variable, de 30°C, jusqu'à 0°C. Elle peut devenir négative dans certaines régions.
Elle varie en fonction de la profondeur et de la latitude
Légèrement alcalin, 7,5 à 8,2, il dépend de la photosynthèse donc de la teneur en
Carbone.
· Salinité
C’est la principale caractéristique du domaine marin. Elle est définie comme étant la
quantité totale des résidus solides (en grammes) contenu dans 1 kg d'eau de mer. Cette salinité
n’est pas uniforme dans toutes les mers. C’est un équilibre entre les eaux apportées par les
fleuves et les pluies et l’évaporation
exemples
moyenne des océans 35 g/l,
Méditerranée 37 g/l
Atlantique nord 30 g/l
mer Rouge 40 g/l
mer Baltique 6 g/l
mer Morte 330 g/l
c- Caractéristiques hydrodynamiques
· Généralités
Les mouvements des masses d’eau sont générés par :
- les hétérogénéités de température
- les écarts de salinité,
- la rotation de la Terre (à l'origine de la force de Coriolis)
- la circulation des masses d'air au niveau de la surface libre
Les courants sont causés par :
- des différences de température entre l'équateur et les pôles
- des écarts de salinité.
Remarque : Force de Coriolis. Toute masse fluide en mouvement à la surface de la terre
est influencée par un phénomène appelé la force de Coriolis qui dévie sa trajectoire vers
la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. Cette force
formulée par l'expression suivante, , est maximum aux pôles et nulle au
niveau de l'équateur.
La circulation de surface : L’ensoleillement inégal de la surface du sol et des océans est à
l’origine des vents. Ceux-ci vont provoquer d’une part, les vagues, et d’autre part vont
transmettre une énergie cinétique qui est à l’origine des courants de surface, représentés
essentiellement par les alizées.
La circulation profonde : Dans les océans les eaux sont stratifiées en fonction de la
densité. L’origine et le comportement des masses d’eau ont pu être déterminés par l’étude de
la température et de la salinité.
La circulation thermohaline
Circulation permanente due à des écarts de température et de salinité des masses d'eau avec:
Profondeur jusqu’à 1000 à 3000m
Les eaux sont stratifiées
Un impact aujourd'hui mal mesuré sur le climat.
Circulation très lente 1mm/s, et transporte 20 x 106 m3/s
La thermocline :
C’est une couche de transition entre les eaux de surface chaudes et les profondes plus
froides (200 à 800m). Elle correspond à une zone de changement rapide de la température.