D

1
Décoder la station météorologique de lUQAM et
découvrir où en sont les chercheurs sur les
changements climatiques

• Présentation par Danahé Paquin-Ricard
• Conception par Caroline Chartrand et Danahé
  Paquin-Ricard

2
Plan

• La météo vs le climat
• Définition et utilité
• Ce quil faut connaître
• Les outils
• Les observations
• Les modèles numériques
• Les changements climatiques
• Leffet de serre
• Son étude
• Que pouvons-nous faire?

3
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 dune
• quantité (comme
• la température ou
• les précipitations)
• et les écarts à
• cette moyenne
• dans le temps et
• dans lespace

4
1. Météo vs Climat les utilités

• Météo
• Navigation maritime, aérienne, routière
• Le public
• Climat
• Prévision saisonnière pour lagriculture, les
  extrêmes climatiques (donc les assureurs, la
  bourse)
• Prévision à long terme (jusquà 100 ans) pour les
  gouvernements, lélectricité (hydro, éolien), le
  développement urbain
• Étudier les impacts de nos comportements présents
  sur le climat futur
• Étudier les climats du passé

5
1. Météo vs Climat les prévisions

• Pour faire une prévision météo, il faut connaître
  la pression, la température, les vents,
  lhumidité.
• Il faut aussi détecter les nuages et la
  précipitation.
• On représente sur une carte géographique
• ces différentes variables à létat 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 quune
• coupe topographique
• Carte topographique lignes diso-hauteur
• Carte météo ligne disobares (même pression),
  disothermes (même température) soit à la surface
  ou en altitude

6
1. Météo vs Climat les prévisions
Coupe topographique
Carte météo
Source prévision faite par le modèle GEM
dEnvironnement Canada http//meteocentre.com/mode
ls/gemreg_12/P1_GZ_D5_PN_006_0000.html http//mete
o.ec.gc.ca/charts/index_f.html
7
2. Les outils nécessaires

• La physique de latmosphère 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 quun cerveau
• Un météorologue ou un climatologue pour
  interpréter les résultats et en tirer des
  conclusions (ou des prévisions)

8
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/
9
2. Les outils la station météo

• Emplacement lenvironnement 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 quelles émettent ou réfléchissent
• Observations représentatives dune région ou dun
  phénomène très localisé?
• Ex la précipitation est très localisé mais la
  température est plutôt uniforme dans une région.
• Incertitudes et erreurs dinstrumentations les
  instruments ne sont pas fiables dans toute les
  conditions atmosphériques.
• Ex sil pleut ou il neige, les instruments qui
  mesurent la radiation seront recouvert deau ou
  de neige, ce qui fausse totalement les mesures!

10
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
11
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 dobserver la présence et le déplacement
  des nuages
• Permet de mesurer la température de la surface
  qui émet dans linfrarouge

12
2. Les outils les modèles numériques

• Pour simuler létat 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.
• Lévolution de ces variables dans le temps est
  calculée par le modèle.

13
2. Les outils les modèles numériques

• Modèle Climatique Représentation virtuelle du
  système climatique planétaire en 4D (tempsespace
  3D) basée sur les lois de la physique
  fondamentale
• Cons. de lénergie
• Cons. du mouvement
• Cons. de la masse
• Loi des gaz parfaits

• Les prévisions météorologiques et climatologiques
  sont donc possibles!

14
2. Les outils les modèles numériques

• Les modèles ne sont pas parfaits, aussi
  dimportantes 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

15
3. Les changements climatiques

• Définition Tout changement systématique de la
  statistique (moyenne, extrêmes) dun 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 lorbite terrestre
  )
• Des causes internes naturelles (éruptions
  volcaniques )
• Des causes anthropogéniques (GES, aérosols,
  déboisement )

16
3. Leffet de serre

• Les rayons solaires sont en partie absorbés par
  la surface terrestre et en partie réfléchis mais
  ils sont très peu absorbés dans latmosphère
• La surface terrestre se réchauffe par cette
  absorption et réémet dans linfrarouge
• Linfrarouge est en partie absorbé par des gaz de
  latmosphère (GES) et ces gaz réémettent

dans linfrarouge 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
17
3. Les planètes

• Quel est la température de la Terre sans effet de
  serre?
• -18 C (15 C avec!)
• Et pour Vénus ?
• -20 C (457 C avec!)
• Et pour Mars?
• -56 C (-55 C avec!)

18
3. Leffet de serre

• Les gaz à effet de serre (GES) sont créés et
  absorbés détruits par lenvironnement de façon
  continue. Les concentrations atmosphériques sont
  stables dans la mesure où les deux processus
  séquilibrent.
• Depuis la révolution industrielle, cet équilibre
  a été brisé et les concentrations de GES ont
  explosées, amplifiant leffet de serre naturel.

Source IPCC SYR fig 9-1a
19
3. Les gaz à effet de serre
Nom commun Symbole Sources principales
Dioxyde de carbone CO2 Combustion, Aménagement du territoire
Vapeur deau H2O Évaporation de la surface
Méthane (précurseur dozone) CH4 Élevage, Décharges Extraction du charbon et du pétrole
Oxyde nitreux N2O Combustion biomasse Activités industrielles agricoles
Gaz industriels halogénés HFCs, PFCs, SF6, CFCs Produits exclusivement synthétisés en industrie
Ozone O3 Réactions chimiques des précurseurs
Oxydes dazote (précurseur dozone) NOx Combustion
Monoxyde de carbone (précurseur dozone) CO Combustion, Industries Déboisement
Composés organiques volatils (précurseur dozone) VOC Solvants Production, distribution et utilisation de carburants
Ces deux gaz ne sont pas des GES mais
contribuent significativement aux réactions de
lozone.
20
3. Les conséquences
Climat

• Par exemple
• laugmentation du nombre et de la fréquence des
  événements climatiques extrêmes (inondations,
  tempêtes, canicules, sécheresse, ouragans)
• la diminution de la quantité et de la qualité
  des réserves deau potable de surface et
  souterraine
• laugmentation du niveau moyen des mers

Végétation
Territoire
Animaux
Homme et ses activités
21
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 denfouir les
  matières organiques dans les dépotoirs
• Sinformer et séduquer

22
Le jeu des pirates

• Règles du Jeu
• Former des équipes de 2 joueurs
• Faire rouler le dé et avancer le pion de
  léquipe en fonction du chiffre indiqué sur le
  dé.
• Lorsque vous arrivez sur une case marquée dun
  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 dun X une bonne prestation
  vous permettra davancer plus rapidement
• Les cases marquées dun X une mauvaise
  prestation vous fera reculer jusquà la case
  indiquée. Une bonne prestation vous permet de
  demeurer en place jusquau prochain tour.
• Les pirates concurrents doivent voter sur votre
  prestation
• Sils sont majoritairement daccord sur ce que
  vous leur avez présenté vous pourrez poursuivre
  votre chemin au prochain tour
• Sils ne sont pas daccord 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
  jusquau coffre

23
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 dhumidité et de température
• Radiomètre net bilan
• radiatif
• Pyranomètre radiation
• solaire
• Baromètre digital
• pression
• Girouette direction
• du vent

24
2. Les outils les satellites

• Les types dimages
• Infrarouge
• Visible
• Les types dorbites
• Polaire
• Géostationnaire orbite à léquateur avec une
  vitesse angulaire égale à celle de la Terre
  (semble immobile de la Terre)

1- Satellite à orbite polaire
2- Satellite géostationnaire
25
2. Les outils le radar

• Les réseaux de radars
• Etats-Unis 158 radars
• Canada 31 radars
• Québec 5 radars
• Ste-Anne-de-Bellevue (Montréal)
• Villeroy (Québec)
• Lac Castor (Saguenay)
• Val dIrène (Gaspésie)
• Landrienne (Abitibi)

26
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 (GCM) nont quune
  résolution très limitée car une augmentation de
  leur résolution signifie une augmentation du
  temps de calcul et de lespace mémoire ou de la
  puissance des ordinateurs!!
• Cest pourquoi on utilise des modèles régionaux
  du climat. Ce sont des modèles qui ne couvrent
  quune région du globe, ce qui permet daugmenter
  la résolution.

Amérique du Nord
Résolution 480 km
Résolution 60 km
27
2. Les outils les modèles numériques

• Le système climatique terrestre comporte
  plusieurs composantes interdépendantes quil
  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 docéan glace de mer et docéan glace de mer et docéan glace de mer et docéan
aérosols sulfatés aérosols sulfatés aérosols sulfatés
aérosols non-sulfatés aérosols non-sulfatés
glace de mer et docéan cycle du souffre aérosols non-sulfatés cycle du carbone cycle du carbone
cycle carbone sur terres émergées cycle du carbone dynamique de la végétation
cycle carbone dans océans dynamique de la végétation dynamique de la végétation chimie de latmosphère
chimie de latmosphère chimie de latmosphère chimie de latmosphère
28
3. Les changements climatiques