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DST SCS2 – terminale ES (50 minutes) Calculatrice non autorisée

Exercice 1. QCM. 2 points. 5 minutes. Cocher la ou les bonnes propositions directement sur l’énoncé pour chaque série de propositions.

Indiquer le ou les indicateurs du réchauffement climatique : O les vendanges sont de plus en plus précoces en France O à l’été 2020, nous avons connu une canicule

O il peut neiger en mai à Paris et la température peut être de 25°C en février O la récurrence des épisodes de canicule augmente

Sous l’effet de l’augmentation de température, la montée du niveau des océans est causée par la : O dilatation de l’eau de mer seulement O fonte de la banquise et la dilatation de l’eau de mer

O fonte des glaciers et la dilatation de l’eau de mer O fonte de toutes les glaces et la dilatation de l’eau de mer

Les paramètres qui amplifient le forçage climatique sont : O une diminution de l’albédo O une augmentation des concentrations en GES

O une augmentation du couvert végétal O une augmentation du niveau marin

La reforestation et la végétalisation des villes ont pour objectif de limiter le réchauffement à court terme : O en créant une source de CO2 O en augmentant l’évapotranspiration

O en créant un puits de CO2 O en diminuant l’évapotranspiration

Exercice 2. Le protoxyde d’azote. 4 points. 10 minutes. D’après E3C

« Troisième gaz à effet de serre au monde, le N2O (protoxyde d'azote) joue un rôle important dans le réchauffement du climat ; à quantités égales, il contribue environ 300 fois plus au réchauffement de l’atmosphère par effet de serre que le dioxyde de carbone. » (Météo France, 2020). À l’échelle mondiale, une part de sa production est d’origine naturelle (majoritairement issue des sols et dans une moindre mesure de l’océan) et l’autre part est d’origine anthropique.

On cherche à étudier l’implication du protoxyde d’azote (N2O) comme gaz à effet de serre.

1. Utiliser vos connaissances pour choisir la (ou les) proposition(s) correcte(s) dans chacune des séries a), b), c), et d). Entourer directement sur l’énoncé la (ou les) lettres correspondantes. 2 points a) Le sol terrestre émet un rayonnement dans :

1. Le visible 2. Les rayons X 3. L’infrarouge (IR) 4. Les ultraviolets.

b) Un gaz à effet de serre se caractérise par le fait qu’il : 1. absorbe une partie du rayonnement visible. 2. réfléchit une partie du rayonnement visible. 3. absorbe une partie du rayonnement IR. 4. réfléchit une partie du rayonnement IR.

c) Les deux principaux gaz à effet de serre impliqués dans le forçage radiatif sont : 1. le dioxyde de carbone (CO2) 2. le dioxygène (O2) 3. le méthane (CH4) 4. la vapeur d’eau (H2O) 5. le diazote (N2)

d) Depuis un siècle, l’ordre de grandeur d’augmentation de la température moyenne du globe est de : 1. 0,2°C 2. 1°C 3. 2°C 4. 5°C 5. 20°C

2. Sachant que le sol émet un rayonnement de longueur d’onde comprise entre 7 et 15 μm, montrer que le protoxyde d’azote est un gaz à effet de serre, en exploitant le document. 2 points

Document 1 : spectre d’absorption infrarouge du protoxyde d’azote (N2O)

Longueur d’onde (en µm)

D’après la base de données du National Institute of Standard and Technologie (USA)

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Exercice 3. La géo-ingénierie pour lutter contre le réchauffement climatique. 7 points. 20 minutes. D’après Enseignement scientifique terminale Le Livre Scolaire 2020.

La géo-ingénierie recouvre l’ensemble des techniques visant à lutter contre le réchauffement climatique. Une des pistes étudiées est l’ajout de dioxyde de soufre dans l’atmosphère, comme cela se produit lors de certaines éruptions volcaniques (exemples : celles du Pinatubo aux Philippines en juin 1991 ou d’El Chichón au Mexique en 1982 qui ont libéré beaucoup de particules dans l’atmosphère et des gaz, dont le dioxyde de soufre SO2). Ces pistes sont néanmoins sujettes à controverse en raison des problèmes potentiels (pluies acides, risques sanitaires, etc.).

Document 1. Variation de la puissance radiative reçue à la surface de la Terre entre 1985 et 1999. La référence correspond à la valeur moyenne sur la période 1985 à 1989.

Source : Trenberth (K.-E.), et al., Geophysical Research Letters, 2007.

Document 2. Variation des précipitations et de la décharge des fleuves entre 1985 et 1999.

La décharge des cours d’eau correspond à la quantité d’eau déversée à chaque seconde. Elle est déduite ici de la mesure sur 925 fleuves et rivières.

Source : Trenberth (K.-E.), et al., Geophysical Research Letters, 2007.

Document 3. Variation de la température moyenne de surface terrestre entre 1990 et 1994.

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Document 4. Comparaison des rendements agricoles juste après l’éruption du Pinatubo par rapport aux années précédentes.

Ces travaux ont pu modéliser l’effet des paramètres climatiques sur le rendement des cultures dans de nombreux pays.

Source : Proctor (J.), et al., Nature, 2018.

Questions. 1. Utiliser les quatre documents pour indiquer les conséquences possibles de la libération de

dioxyde de soufre dans l’atmosphère. 6 points

2. Expliquer comment cette idée a pu émerger pour lutter contre le réchauffement climatique. 1 point.

Exercice 4. Foraminifères et température. 10 minutes. 5 points. D’après TES Hachette Education 2020, modifié 2020.

Neogloboquadrina pachyderma forme un genre de foraminifères planctoniques (Eucaryotes unicellulaires ayant un squelette externe carbonaté perforé). On retrouve les squelettes des foraminifères morts dans les sédiments océaniques. Le sens d’enroulement des coquilles vers la droite (dextre) ou vers la gauche (sénestre) dépend de facteurs environnementaux tels que la température.

Document 1. Répartition des Neogloboquadrina pachyderma suivant les latitudes.

Latitude 0° = équateur. Latitude 90° = pôles.

Document 2. Nombre d’individus dextres et sénestres à partir d’un échantillon de sédiments prélevés par carottage.

Questions. 1. Démontrer que les Neogloboquadrina pachyderma constituent un indicateur du climat. 2. Justifier quel pouvait être le climat au moment de la formation de l’échantillon analysé (caractéristiques : profondeur de 150 cm, âge de 28 660 ans) et préciser sur quel principe repose la méthode (l’énoncer).

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DST SCS2 – terminale ES (correction)

Exercice 1. QCM. 2 points. 5 minutes. Indiquer le ou les indicateurs du réchauffement climatique :

O les vendanges sont de plus en plus précoces en France O la récurrence des épisodes de canicule augmente

Sous l’effet de l’augmentation de température, la montée du niveau des océans est causée par la : O fonte des glaciers et la dilatation de l’eau de mer

Les paramètres qui amplifient le forçage climatique sont : O une diminution de l’albédo O une augmentation des concentrations en GES

La reforestation et la végétalisation des villes ont pour objectif de limiter le réchauffement en : O augmentant l’évapotranspiration O créant un puits de CO2

Exercice 2. Le protoxyde d’azote. 4 points. 10 minutes. 1. Utiliser vos connaissances pour choisir la (ou les) proposition(s) correcte(s). 2 points a) Le sol terrestre émet un rayonnement dans : l’infrarouge b) Un gaz à effet de serre se caractérise par le fait qu’il : absorbe une partie du rayonnement IR c) Les deux principaux gaz à effet de serre impliqués dans le forçage radiatif sont : CO2 et H2O d) Depuis un siècle, l’ordre de grandeur d’augmentation de la température moyenne est de : 1°C 2. Montrer que le protoxyde d’azote est un GES, en exploitant le document. 2 points On voit que le protoxyde d’azote absorbe les IR vers 7,5 à 8 µm. Or, la Terre émet un rayonnement IR dans les longueurs d’ondes comprises entre 7 et 15 µm : une partie de ces IR seront donc absorbés par le N2O, ce qui contribue à l’effet de serre. N2O est donc un GES. Exercice 3. La géo-ingénierie pour lutter contre le réchauffement climatique. 7 points. 20 minutes.

1. Indiquer les conséquences possibles de la libération de SO2 dans l’atmosphère. 6 points - Les éruptions volcaniques (ex : Pinatubo) ont libéré beaucoup de gaz dans l’atmosphère, dont SO2. - On constate une variation de la puissance radiative reçue à la surface de la Terre : elle est passée sous la moyenne 1985 à 1989 suite à l’éruption du Pinatubo (perte d’environ 6 W.m-2). Cette chute a été transitoire. - On constate concomitamment une baisse de la décharge continentale vers les océans (moins d’eau déversée par les cours d’eau) et une baisse des précipitations sur les continents (une valeur attendue) : le climat s’assèche. - Par ailleurs, les températures ont baissé durant cette année 1991 (et un peu 1992) : perte de 0,60 avant la remontée. Le climat se refroidit (note : la baisse a cependant commencé avant l’éruption). - On constate des modifications du rendement avec une baisse des températures, plus fortes pour le maïs et le soja. - Une baisse d’ensoleillement diminue aussi le rendement (mais de façon moindre, et surtout la baisse d’ensoleillement n’a pas été démontrée en question 1). - Une baisse des précipitations n’a pas de réel effet sur les rendements. De même que la nébulosité. - Si l’on conjugue tous les paramètres, on constate quand même une nette à très nette baisse des rendements pour les cultures étudiées. - Par ailleurs, la libération de SO2 provoque des problèmes potentiels (pluies acides, risques sanitaires, etc.).

2. Expliquer comment cette idée a pu émerger pour lutter contre le réchauffement. 1 point. Libérer du dioxyde de soufre dans l’atmosphère pourrait avoir les mêmes effets qu’une éruption volcanique violente comme celle du Pinatubo, avec un refroidissement temporaire L’idée a été envisagée par certains scientifiques comme un moyen de lutter contre le réchauffement climatique. En mimant certaines activités naturelles, certains scientifiques pensent contrer des effets liés aux activités humaines. Exercice 4. Foraminifères et température. 10 minutes. 5 points. 1. Démontrer que les Neogloboquadrina pachyderma constituent un indicateur du climat. Np existe sous deux formes, sénestre et dextre. Comme le sens d’enroulement dépend notamment de la température, on peut penser que la forme majoritaire par rapport à l’autre donnera les conditions climatiques. (1)

2. Justifier quel pouvait être le climat au moment de la formation de l’échantillon analysé (caractéristiques : profondeur de 150 cm, âge de 28 660 ans) et préciser sur quel principe repose la méthode (l’énoncer).

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J’observe qu’à la profondeur de 150 cm, il n’y a pas de forme dextre, mais uniquement des individus sénestres (180). (1) Or je sais que les formes sénestres sont trouvées à des latitudes élevées, là où les températures sont basses. C’est l’inverse pour les formes dextres (latitudes plus basses). (1) Je conclus donc qu’à 150 cm, soit 28 660 ans, les conditions étaient plutôt froides au niveau du site de prélèvement. (1) Cette méthode repose sur le principe d’actualisme : on considère que dans le passé les Np avaient les mêmes préférences climatiques qu’actuellement. (1)