Mod

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Modélisation du cycle du carbone à long terme et
impacts climatiques
Équipe de recherche INRP De lacadémie
dOrléans-Tours ERTé ACCES Marie-José
Broussaud, Jacques Barrère
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La place du thème dans lenseignement des SVT

• Le thème  modélisation du cycle du carbone à
  long terme trouve sa place dans lenseignement
  des SVT
• En seconde Le cycle du CO2
• En classe de TS enseignement de spécialité Du
  passé géologique à lévolution future de la
  planète.
• Les climats passés et les climats du futur.
• Les variations du niveau de la mer

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Du cycle court au cycle long
Importance des différents réservoirs de carbone
(masses en gigatonnes de carbone). 1 Gt 109
tonnes 1012 kg
Hydrosphère Atmosphère Biosphère Roches carbonatées Roches carbonées
38000 600  2200 30.106  10. 106
Les échanges entre réservoirs peuvent être
représentés de façon simplifiés par sept flux
résultant de sept phénomènes majeurs
Flux De Vers  Valeur actuelle en Gt/an
photosynthèse Atmosphère biosphère 110
respiration  biosphère atmosphère 110
dissolution atmosphère hydrosphère 100
relâchement hydrosphère atmosphère 100
altération/sédimentation des carbonates hydrosphère lithosphère 0.1
volcanisme  lithosphère atmosphère 0.1
activités humaines lithosphère atmosphère 7

correction
4
Résultat
5
Bilan

• Court terme
• Années ou milliers d'années
• Flux gt 1 Gt/an photosynthèse, activité humaine,
  etc., entre réservoirs superficiels
• S'équilibrent après quelques siècles
• Long terme
• Dizaines ou centaines de millions d'années
• Flux lt 1 Gt/an entre réservoirs superficiels et
  autres réservoirs

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Du cycle court au cycle long
Système superficiel
Les échanges de carbone entre l'océan,
l'atmosphère, la biosphère sur le long terme,
sont "à l'équilibre" ce qui permet de les
regrouper dans un seul compartiment nommé
"Système superficiel".
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Limpact du volcanisme dans le cycle du carbone

• Problématique
• Le volcanisme est-il une source importante de CO2
  ?

8
Le volcanisme est une source importante de CO2

• Problème
• Quel(s) puits et quel(s) compartiment(s) faut-il
  ajouter à cette modélisation pour équilibrer le
  modèle ?
• Les informations acquises au laboratoire
  (expérimentation) permettront de résoudre le
  problème.

Estimation de la masse de carbone dans une couche
géologique
Estimation de la masse de Carbone dans un
échantillon de poudre de craie
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Le modèle du chercheur pour résoudre un problème
Problème Quel peut-être limpact de
l'expansion océanique sur le climat ?
Adaptation du modèle de Dave Bice Carleton
College, Minnesota
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Complexification du modèle prise en compte du
niveau marin

• Problème Quelle est l'influence de la vitesse
  d'expansion océanique sur le niveau marin ?

Fischer 1984
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Un modèle adapté de GEOCARB II

• Le modèle est basé sur les séries GEOCARB II
  publiées par Berner en 1994 (Yale University,
  Connecticut)

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Esprit du modèle

• Modèle conçu pour simuler les temps depuis 0
  (début du cambrien) jusqu'à 600 Ma (présent).
• L'ambition du modèle n'est pas de "prédire" le
  CO2 au cours du passé géologique, mais d'examiner
  la sensibilité du modèle aux facteurs biologiques
  et géologiques

• John T Snow université d' Oklahoma

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Aller plus loin avec le modèle adapté de BERNER
Réservoir superficiel
5 flux
Réservoirs lithosphériques
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Le modèle de Berner

• L'ambition du modèle n'est pas de "prédire" le
  CO2 au cours du passé géologique, mais d'examiner
  la sensibilité du modèle aux facteurs biologiques
  et géologiques
• Utilisation du modèle de référence pour
  comprendre certains évènements climatiques passés
  
• L'évolution du climat du Silurien au
  Permo-Carbonifère
• L'émergence de la chaîne Himalayenne et le cycle
  du carbone.
• Limpact des végétaux vasculaires sur le cycle du
  carbone.
• Lenfouissement de la MO et son impact sur le
  climat.