Enseignement scientifique Terminale
Durée 1h – 10 points – Thème « Science, climat et société »
Sujet n°ENSSCI3187 et n°ENSSCI3176
Télécharger l’exercice en PDF :
Partie 1 – Le changement climatique récent et la nature du savoir scientifique
Sur un plateau de télévision un essayiste, monsieur X., prend la parole pour mettre en lumière ce qu’il qualifie des « mensonges du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat » (GIEC) :
« Nous n’allons pas du tout aller en enfer car le GIEC a titré son nouveau rapport « le réchauffement climatique s’accélère » mais quand on regarde la courbe de la température terrestre, la température de la Terre a baissé ».
Document 1 – Qu’est-ce que le GIEC et comment travaille-t-il ?
Le GIEC est une organisation intergouvernementale autonome chargée d’évaluer l’ampleur, les causes et les conséquences du changement climatique en cours. Le GIEC est composé d’experts scientifiques de 195 pays membres. Les évaluations du GIEC sont fondées sur de très nombreuses publications scientifiques dont les auteurs opèrent une synthèse critique. Le GIEC assortit ses conclusions d’un qualificatif du degré de confiance ainsi que de la probabilité des résultats.
« Chaque conclusion se fonde sur une évaluation des éléments probants et de leur degré de concordance. Cinq qualificatifs sont utilisés pour exprimer le degré de confiance : très faible, faible, moyen, élevé et très élevé. Le degré de confiance d’un résultat est indiqué après celui-ci, entre parenthèses et en italique, comme ceci : (degré de confiance moyen).
Les qualificatifs ci-après sont utilisés pour indiquer la probabilité évaluée d’un résultat : quasi-certain (probabilité de 99 à 100 %), très probable (90 à 100 %), probable (66 à 100 %), à peu près aussi probable qu’improbable (33 à 66 %), improbable (0 à 33 %), très improbable (0 à 10 %), extraordinairement improbable (0 à 1 %). La probabilité évaluée est indiquée en italique, par exemple : très probable. Sauf indication contraire, les crochets [de x à y] indiquent la fourchette estimée comme très probable, correspondant à l’intervalle de confiance à 90 %. »
Source : d’après GIEC, Changement climatique 2021. Les bases scientifiques physiques https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WG1_SPM_French.pdf
1- À partir du document 1 et de vos connaissances sur la nature du savoir scientifique, expliquer pourquoi le GIEC utilise des qualificatifs du degré de confiance ainsi que de la probabilité des résultats présentés dans ses rapports.
Le changement climatique est un phénomène complexe, dont l’évolution comporte des incertitudes inhérentes à l’étude de tels phénomènes.
En raison des variations des données et des modèles scientifiques, des qualificatifs sont utilisés pour nuancer les conclusions et indiquer le niveau de certitude associé à chaque résultat.
C’est pourquoi le GIEC emploie des qualificatifs du degré de confiance et de la probabilité.
Cela permet d’éviter des interprétations erronées ou exagérées des informations et de prendre des décisions éclairées sur la base d’une compréhension transparente du phénomène.
Selon le GIEC (2019), « les activités humaines ont provoqué un réchauffement planétaire d’environ 1 °C au-dessus des niveaux préindustriels. Il est probable que le réchauffement planétaire atteindra 1,5 °C entre 2030 et 2052 s’il continue d’augmenter au rythme actuel (degré de confiance élevé). »
2- À partir du document 1 et de vos connaissances, indiquer si vous accorderiez votre confiance aux conclusions du GIEC ou à celles de monsieur X. Justifier votre réponse.
Le GIEC s’appuie sur une méthodologie rigoureuse et sur l’examen de nombreuses publications scientifiques.
De plus, les conclusions sont assorties du qualificatif « probable » (66 à 100 %).
Les propos de monsieur X négligent l’approche scientifique en se basant sur une interprétation simpliste des données, sans référence aux incertitudes.
Ainsi, je choisirais d’accorder ma confiance aux conclusions du GIEC.
Partie 2 – Taux de CO2 atmosphérique et changement climatique récent
Dans la suite de son intervention, monsieur X énonce que : « La quantité de CO2 dans l’atmosphère est négligeable, le CO2 ne peut pas avoir une influence sur le climat ». On s’intéresse dans cette partie au rôle du CO2 dans le changement climatique.
L’anomalie de température représente l’écart par rapport à une année de référence.
Source : d’après https://www.ncei.noaa.gov
Il existe une corrélation entre les variations du taux de CO2 atmosphérique et l’augmentation des anomalies de température.
3- À l’aide de vos connaissances, expliquer les relations de cause à effet entre l’augmentation du taux de CO2 et l’augmentation des températures.
Le CO2 est un gaz à effet de serre.
L’augmentation du CO2 dans l’atmosphère renforce l’effet de serre, piégeant la chaleur émise par la Terre et provoquant ainsi une élévation des températures.
À partir de l’allure du nuage de points du graphique présentant les anomalies de température en fonction du temps (en années), un tableur permet de proposer une modélisation mathématique par une fonction.
4- Indiquer laquelle des trois fonctions ci-dessous vous parait le mieux modéliser ce nuage de points en justifiant votre réponse.
- y = 0,0189x – 37
- y = -0,0189x – 37
- y = 33 e0,037x
La courbe est une droite d’équation y=ax+b (on élimine la proposition c qui est une exponentielle).
La courbe est croissante : le coefficient directeur « a » est positif (on élimine la proposition b qui a un coefficient directeur négatif).
Ainsi, la fonction qui parait le mieux modéliser ce nuage de points est la proposition (a) y = 0,0189x – 37
La 21e Conférence des Parties (COP21) qui s’est déroulée à Paris a permis d’aboutir à un accord international en 2015 sur le climat applicable à tous les pays. Il vise à maintenir le réchauffement mondial à 1,5-2 °C.
5- À l’aide d’un calcul, déterminer à partir de quelle année l’augmentation de température sera supérieure à +2 °C.
$y=0,0189x-37$
$y$ représente l’augmentation de température et $x$ représente le temps en année.
On cherche à savoir, à partir de quelle année l’augmentation de température sera supérieure à +2 °C. On cherche $x$ pour $y=2$.
$y=0,0189x-37$
$0,0189x-37=y$
$0,0189x=y+37$
$$x=\frac{y+37}{0,0189}$$
$$x=\frac{2+37}{0,0189}$$
$$x=2063$$
Ainsi, à partir de l’année 2063 l’augmentation de température sera supérieure à +2 °C.
Les activités humaines conduisant à la production et à l’émission de CO2 sont de 30 Gt par an. Par ailleurs, on peut poser l’équivalence suivante : 1 ppm = 7 Gt. On considère que ces émissions sont constantes sur les 60 dernières années.
6- Calculer quelle devrait être l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère, en ppm, entre 1960 et 2020. On considère une valeur initiale de 315 ppm en 1960.
| 30 Gt | 1 an |
| Augmentation | 60 ans (entre 1960 et 2020) |
Augmentation = $\frac{60 \times 30}{1}$
Augmentation = 1800 Gt
| 1 ppm | 7 Gt |
| Augmentation en ppm | 1800 Gt |
Augmentation en ppm = $\frac{1800 \times 1}{7}$
Augmentation en ppm = 257 ppm
L’augmentation du CO2 dans l’atmosphère, entre 1960 et 2020 devrait être de 257 ppm.
7- Comparer le résultat obtenu aux données du document 2 et expliquer les différences observées.
On considère une valeur initiale de 315 ppm en 1960.
Pour une augmentation de 257 ppm entre 1960 et 2020 on doit obtenir 315+257=572 ppm en 2020.
Graphiquement on lit qu’en 2020 le taux est de 410 ppm.
Les différences observées peuvent s’explique par le fait que :
- L’augmentation n’est pas constante entre 1960 et 2020.
- Une partie du CO2 émis est absorbée par les océans, les forêts et autres puits de carbone, limitant ainsi l’augmentation de la concentration atmosphérique.
- Des efforts de réduction des émissions de CO2, ont pu atténuer partiellement l’augmentation attendue.
8- Décrire deux stratégies qui peuvent limiter l’augmentation des températures associée aux activités humaines.
Pour limiter l’augmentation des températures associée aux activités humaines, deux stratégies peuvent être mises en œuvre.
La première est la transition énergétique, qui consiste à remplacer les énergies fossiles par des sources d’énergie renouvelables telles que le solaire, l’éolien, l’hydraulique ou la géothermie. Cela permet de réduire les émissions de CO2.
La seconde stratégie est le captage et stockage du dioxyde de carbone dans des puits de carbone.