D�coder la station m�t�orologique de l�UQ�M et d�couvrir

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D�coder la station m�t�orologique de l�UQ�M et d�couvrir Powered By Docstoc
					                       Décoder la station
                       météorologique de
                       l’UQAM et découvrir
                       où en sont les
                       chercheurs sur les
                       changements
                       climatiques
Présentation par Danahé Paquin-Ricard
Conception par Caroline Chartrand et Danahé Paquin-Ricard
   Plan

1. La météo vs le climat
  •   Définition et utilité
  •   Ce qu’il faut connaître
2. Les outils
  •   Les observations
  •   Les modèles numériques
3. Les changements climatiques
  •   L’effet de serre
  •   Son étude
  •   Que pouvons-nous faire?
         1. Météo vs Climat: les définitions
•   Météorologie: étude des phénomènes atmosphériques à
    court terme (heure, jour) et localement. Ex: pluie à Montréal,
    tempête de neige, ouragan…
•   Climatologie: étude des phénomènes « météo » à long
    terme et sur de plus grandes régions. Ex: tendance saisonnière,
    température annuelle
    moyenne du globe…
•   Le climat est
     présenté par la
     moyenne d’une
     quantité (comme
     la température ou
     les précipitations)
     et les écarts à
     cette moyenne
     dans le temps et
     dans l’espace
        1. Météo vs Climat: les utilités
•   Météo:
    •   Navigation maritime, aérienne, routière
    •   Le public
•   Climat:
    •   Prévision saisonnière pour l’agriculture, les
        extrêmes climatiques (donc les assureurs, la
        bourse)…
    •   Prévision à long terme (jusqu’à 100 ans) pour les
        gouvernements, l’électricité (hydro, éolien), le
        développement urbain …
    •   Étudier les impacts de nos comportements
        présents sur le climat futur
    •   Étudier les climats du passé
       1. Météo vs Climat: les prévisions
•   Pour faire une prévision météo, il faut connaître la pression,
    la température, les vents, l’humidité.
•   Il faut aussi détecter les nuages et la précipitation.
•   On représente sur une carte géographique
    ces différentes variables à l’état initial
    observé et leur état futur tel que prédit
    par les models.

                                   http://galileo.cyberscol.qc.ca/InterMet/prevision/carte_meteo.htm
•   Cette représentation se fait de la même manière qu’une
    coupe topographique:
    • Carte topographique : lignes d’iso-hauteur
    • Carte météo: ligne d’isobares (même pression),
    d’isothermes (même température) soit à la surface ou
    en altitude …
                 1. Météo vs Climat: les prévisions
     Coupe topographique                                            Carte météo




Source: prévision faite par le modèle GEM d’Environnement Canada
http://meteocentre.com/models/gemreg_12/P1_GZ_D5_PN_006_0000.html
http://meteo.ec.gc.ca/charts/index_f.html
      2. Les outils nécessaires
•   La physique de l’atmosphère: les lois, les outils
    mathématiques pour les exprimer
•   Les observations ou les conditions initiales
    (donc des instruments de mesure)
•   Un modèle numérique qui permet de résoudre
    ces nombreuses équations (et approximations)
•   Un super-ordinateur pour calculer tout ça un
    peu plus vite qu’un cerveau
•   Un météorologue ou un climatologue pour
    interpréter les résultats et en tirer des
    conclusions (ou des prévisions)
2. Les outils: la station météo
   •   Anémomètre
       •   Vitesse du vent
   •   Girouette
       •   Direction du vent
   •   Baromètre
       •   Pression atmosphérique
   •   Pluviomètre
       •   Quantité de pluie
   •   « Moulin » à champ électrique
       •   Champ électrique terrestre
   •   Radiomètre
       •   Radiation terrestre et solaire

  http://meteocentre.com/StationUqam/
        2. Les outils: la station météo
•   Emplacement: l’environnement peut
    grandement influencer les mesures.
    Ex: les turbulences dues aux bâtiments changent
    les mesures de vent, les types de surfaces
    changent la température juste au-dessus du sol et
    la radiation qu’elles émettent ou réfléchissent…
•   Observations représentatives d’une région
    ou d’un phénomène très localisé?
    Ex: la précipitation est très localisé mais la
    température est plutôt uniforme dans une région.
•   Incertitudes et erreurs d’instrumentations:
    les instruments ne sont pas fiables dans
    toute les conditions atmosphériques.
    Ex: s’il pleut ou il neige, les instruments qui
    mesurent la radiation seront recouvert d’eau ou de
    neige, ce qui fausse totalement les mesures!
        2. Les outils: la sonde aérologique
•   Le ballon-sonde mesure divers paramètres en
    fonction de la hauteur:
    •   Température
    •   Pression
    •   Humidité




                      http://zebulon1er.free.fr/images/balloSond.jpg
        2. Les outils: la télédétection
•   Radars: télédétection active
    •   Émission de radiation et mesure
        de la radiation rétrodiffusée
        (réfléchie et diffusé) par le système
        Terre-atmosphère
    •   Permet de détecter les
        précipitations, leur intensité, leur
        déplacement
•   Satellites: télédétection passive
    •   Mesure de la radiation émise ou
        réfléchie par le système Terre-
        atmosphère-Soleil
    •   Permet d’observer la présence et
        le déplacement des nuages
    •   Permet de mesurer la température
        de la surface qui émet dans
        l’infrarouge
          2. Les outils: les modèles numériques
                         •   Pour simuler l’état de notre système
                             planétaire, on représente la Terre
                             par une grille en 3 dimensions.




•   À chaque point de la grille, les
    variables « météo » ( les vents, la
    température, la pression …) sont
    données par les observations.
•   L’évolution de ces variables dans
    le temps est calculée par le
    modèle.
          2. Les outils: les modèles numériques
•   Modèle Climatique: Représentation virtuelle du système
    climatique planétaire en 4D (temps+espace 3D) basée sur
    les lois de la physique fondamentale
    •   Cons. de l’énergie
    •   Cons. du mouvement
    •   Cons. de la masse
    •   Loi des gaz parfaits
•   Les prévisions
    météorologiques et
    climatologiques sont
    donc possibles!
        2. Les outils: les modèles numériques
•   Les modèles ne sont pas parfaits, aussi d’importantes
    incertitudes leur sont associées.
    •   Approximation et idéalisation des lois physiques
    •   Qualité du couplage entre les composantes (ex: lien entre la
        biosphère et le CO2)
    •   Formulation numérique et support informatique
    •   Résolution
                  3. Les changements climatiques
                                                     •   Définition: Tout changement
                                                         systématique de la statistique
                                                         (moyenne, extrêmes…) d’un
                                                         élément (température, pression,
                                                         humidité …) du climat sur une
                                                         longue période de temps.
http://la.climatologie.free.fr/volcan/volcan2.htm#

 •    Les changements
      climatiques peuvent être
      causés par:
        •  Des causes externes naturelles
        (changements dans la radiation solaire
        ou l’orbite terrestre …)
        • Des causes internes naturelles
        (éruptions volcaniques …)
        • Des causes anthropogéniques
        (GES, aérosols, déboisement …)
          3. L’effet de serre
•   Les rayons solaires sont en partie absorbés par la surface terrestre et
    en partie réfléchis mais ils sont très peu absorbés dans l’atmosphère
•   La surface terrestre se réchauffe par cette absorption et réémet dans
    l’infrarouge
•    L’infrarouge est en partie absorbé par des gaz de l’atmosphère (GES)
     et ces gaz réémettent
    dans l’infrarouge dans
    toutes les directions ,
    donc une partie quitte
    le système planète-
    atmosphère et une
    partie est absorbé à
    nouveau par la
    surface ce qui
    contribue à réchauffer
    notre système
    planétaire
        3. Les planètes
•   Quel est la température de la Terre
    sans effet de serre?                  Vénus
    •   -18 ° C (15 ° C avec!)
•   Et pour Vénus ?
    •   -20 ° C (457 ° C avec!)
•   Et pour Mars?                             Mars
    •   -56 ° C (-55 ° C avec!)
          3. L’effet de serre
•   Les gaz à effet de serre (GES) sont créés et absorbés
    détruits par l’environnement de façon continue. Les
    concentrations atmosphériques sont stables dans la mesure
    où les deux processus s’équilibrent.
•   Depuis la révolution industrielle, cet équilibre a été brisé et
    les concentrations de GES ont explosées, amplifiant           5ºC

         l’effet de serre naturel.
                                                                                          4ºC



                                                        Début des                         3ºC


                                                       années 2000
                                                                                          2ºC



                                         1                                                1 ºC


                                         0                                                0ºC



                                         -1                                                   C
                                                                                          -1 ºC
                                              1000     1200   1400   1600   1800   2000


      Source: IPCC SYR fig 9-1a                      (Source: Environnement Canada)
        3. Les gaz à effet de serre
       Nom commun                    Symbole                     Sources principales
                                                      Combustion, Aménagement du
Dioxyde de carbone                     CO2
                                                      territoire
Vapeur d’eau                           H2O            Évaporation de la surface
Méthane                                               Élevage, Décharges
                                        CH4
(précurseur d’ozone)                                  Extraction du charbon et du pétrole
                                                      Combustion biomasse
Oxyde nitreux                          N2O
                                                      Activités industrielles & agricoles
                                  HFCs, PFCs,         Produits exclusivement synthétisés en
Gaz industriels halogénés
                                   SF6, CFCs          industrie
Ozone                                   O3            Réactions chimiques des précurseurs
Oxydes d’azote *
                                        NOx           Combustion
(précurseur d’ozone)
 Monoxyde de carbone *                                Combustion, Industries
                                        CO
 (précurseur d’ozone)                                 Déboisement
Composés organiques                                   Solvants
volatils                               VOC            Production, distribution et utilisation de
(précurseur d’ozone)                                  carburants
* Ces deux gaz ne sont pas des GES mais contribuent significativement aux réactions de l’ozone.
         3. Les conséquences
                                           Climat
•   Par exemple:
    •   l’augmentation du nombre
        et de la fréquence des
                             Végétation
        événements climatiques            Territoire   Animaux
        extrêmes (inondations,
        tempêtes, canicules,
        sécheresse, ouragans…);
    •   la diminution de la         Homme et ses activités
        quantité et de la qualité
        des réserves d’eau
        potable de surface et
        souterraine;
    •   l’augmentation du niveau
        moyen des mers;
       3. Que pouvons-nous faire?
•   Réduire notre consommation personnelle
•   Consommer des produits cultivés localement
•   Adopter des modes de transport alternatifs (la marche, le vélo,
    le co-voiturage, les transports en commun)
•   Presser nos gouvernements à agir et à appliquer des lois pour
    restreindre les émissions de GES
•   Faire du compostage au lieu d’enfouir les matières organiques
    dans les dépotoirs
•   S’informer et s’éduquer




                                          (Source: Vélo Québec)
             (Source: Transport Québec)
          Le jeu des pirates …
                                         Règles du Jeu
•   Former des équipes de 2 joueurs
•   Faire rouler le dé et avancer le pion de l’équipe en fonction du chiffre indiqué sur le dé.
•    Lorsque vous arrivez sur une case marquée d’un X, vous devez répondre à la question. Vous
    avez 2 minutes pour trouver la réponse et 1 minute pour la présenter aux autres pirates.
•   Les cases marquées d’un X: une bonne prestation vous permettra d’avancer plus rapidement
•    Les cases marquées d’un X: une mauvaise prestation vous fera reculer jusqu’à la case
    indiquée. Une bonne prestation vous permet de demeurer en place jusqu’au prochain tour.
•   Les pirates concurrents doivent voter sur votre prestation
     •    S’ils sont majoritairement d’accord sur ce que vous leur avez présenté: vous pourrez
         poursuivre votre chemin au prochain tour;
     •   S’ils ne sont pas d’accord sur ce que vous leur avez présenté: vous reculez de 2 cases et
         poursuivez votre escapade au prochain tour.
•   Pour gagner la partie, vous devez vous rendre jusqu’au coffre…
        2. Les outils: la station météo
•   Anémomètre à coupelle et ultrasonique: vitesse et direction
    du vent
•   Pluviomètre optique et sonar à ultrasons: précipitations
•   « Moulin » à champ électrique: champ électrique de la
    Terre
•   Capteur d’humidité et de température
•   Radiomètre net: bilan
     radiatif
•   Pyranomètre: radiation
    solaire
•   Baromètre digital:
    pression
•   Girouette: direction
    du vent
              2. Les outils: les satellites
    •     Les types d’images:
          •   Infrarouge
          •   Visible
    •     Les types d’orbites:
          •   Polaire
          •   Géostationnaire: orbite à
              l’équateur avec une vitesse
              angulaire égale à celle de la Terre
              (semble immobile de la Terre)
1- Satellite à orbite          2- Satellite
polaire                        géostationnaire
         2. Les outils: le radar
•       Les réseaux de radars:
    •      Etats-Unis: 158 radars
    •      Canada: 31 radars
    •      Québec: 5 radars
          1.   Ste-Anne-de-Bellevue
               (Montréal)
          2.   Villeroy (Québec)
          3.   Lac Castor (Saguenay)
          4.   Val d’Irène (Gaspésie)
          5.   Landrienne (Abitibi)
        2. Les outils: les modèles numériques
•   La résolution est liée au nombre de points sur la grille qui
     représente le globe. Plus elle est petite, meilleure est la
     représentation du climat.
•   Les modèles mondiaux du climat                   Amérique du Nord
                                              Résolution: 480 km
    (GCM) n’ont qu’une résolution très
    limitée car une augmentation de leur
    résolution signifie une augmentation
    du temps de calcul et de l’espace
    mémoire ou de la puissance des
    ordinateurs!!
                                              Résolution: 60 km
•   C’est pourquoi on utilise des modèles
    régionaux du climat. Ce sont des
    modèles qui ne couvrent qu’une
    région du globe, ce qui permet
    d’augmenter la résolution.
                 2. Les outils: les modèles numériques
•    Le système climatique terrestre comporte plusieurs composantes
     interdépendantes qu’il importe de considérer dans une simulation. Les
     modèles actuels gagnent en complexité en couplant de plus en plus
     de composantes pour tenir compte des multiples interactions.
Milieu années 70   Milieu années 80   Début années 90     Fin années 90       Présent             Fin années 2000

    atmosphère       atmosphère         atmosphère          atmosphère          atmosphère          atmosphère

                   terres émergées    terres émergées     terres émergées     terres émergées     terres émergées

                                       glace de mer et     glace de mer et     glace de mer et     glace de mer et
                                           d’océan             d’océan             d’océan             d’océan

                                                          aérosols sulfatés   aérosols sulfatés   aérosols sulfatés

                                                                               aérosols non-        aérosols non-
                                                                                  sulfatés             sulfatés
                    glace de mer et                         aérosols non-
                                       cycle du souffre                       cycle du carbone    cycle du carbone
                        d’océan                                sulfatés
                                      cycle carbone sur                                           dynamique de la
                                                          cycle du carbone
                                       terres émergées                                               végétation
                                       cycle carbone      dynamique de la     dynamique de la          chimie de
                                        dans océans          végétation          végétation         l’atmosphère
                                           chimie de           chimie de           chimie de
                                        l’atmosphère        l’atmosphère        l’atmosphère
  3. Les changements climatiques




GEIC, Résumé à l’intention des décideurs, Bilan 2001 des changements
climatiques : Les éléments scientifiques

				
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posted:10/4/2012
language:French
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