On entend souvent parler d’élévation du niveau des mers en relation avec l’intensification de l’effet de serre. Les mesures prises à différents endroits sur Terre nous disent que le niveau de la mer a augmenté de 10 à 20 cm pendant le 20e Siècle et les chercheurs estiment que la hausse du niveau de la mer va augmenter durant le 21e Siècle.
Les deux processus majeurs contribuant à cette élévation du niveau de la mer sont décrits dans les expériences.
Au préalable, il est important de distinguer deux types de glace : la calotte glaciaire (glace sur la terre) et la banquise (glace de mer) et d’expliquer le phénomène d’expansion thermique.
Calotte glaciaire
Cette glace est formée par l’accumulation de la neige tombant sur les continents, sur plusieurs milliers d’années (figure 1.1A). Cette neige se transforme en glace sous l’effet de son propre poids. Les ice-shelves et les glaciers sont des exemples de cette glace terrestre se trouvant au niveau, respectivement, de la côte et des montagnes. Les icebergs, quant à eux, sont des morceaux de glace terrestre qui se sont détachés de la calotte et flottent sur l’océan.
La majorité de la calotte glaciaire se trouve sur l’Antarctique et le Groenland. Ces deux étendues vastes (plus de 50000 km2) sont appelées Inlandsis. L’épaisseur de la calotte glaciaire au niveau de ces deux Inlandsis atteint une épaisseur de l’ordre de 2 à 4 kilomètres.
Banquise
La banquise est de la glace formée à partir de l’eau de mer qui gèle (figure 1.1B). Son épaisseur peut atteindre quelques mètres.
Source : Le dossier “Expériences sur les changements climatiques” a été réalisé par l’International Polar Foundation.
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Niveau : collège, lycée
Quand la glace fond : élévation du niveau de la mer (expérience)
OBJECTIF
Déterminer l’influence de la fonte de la banquise et de la fonte de la calotte glaciaire sur le niveau de la mer.
MATÉRIEL
2 récipients transparents
Eau
8 glaçons
Papier collant
Cailloux
Un carton « calotte glaciaire », un autre « banquise »
DEROULEMENT
De quel(s) type(s) de glace la fonte provoque-t-elle une hausse du niveau de la mer ? La calotte glaciaire, la banquise, ou les deux ? Formulez votre hypothèse et indiquez-la dans la fiche de travail. Faites cela avant de commencer l’expérience !
Récipient 1
Placer les cailloux en tas, à une extrémité du récipient.
Mettre 4 glaçons sur les cailloux.
Verser de l’eau en s’assurant que les glaçons sur les cailloux soient totalement hors de l’eau.
Marquer le niveau de l’eau avec du papier collant (soyez précis !).
Que représente la glace dans ce récipient ? La calotte glaciaire ou la banquise ? Placer le carton correspondant devant le récipient.
Récipient 2
Placer les cailloux en tas, à une extrémité du récipient.
Mettre 4 glaçons dans le fond du récipient, pas sur les cailloux.
Verser de l’eau en s’assurant que les glaçons flottent.
Marquer le niveau de l’eau avec du papier collant (soyez précis !)
Que représente la glace dans ce récipient ? La calotte glaciaire ou la banquise ? Placer le carton correspondant devant le récipient.
Attendez maintenant que les glaçons fondent... Entretemps, réalisez la 2e partie de l’expérience. Une fois les glaçons fondus, remplissez la fiche de travail. Analysez vos résultats et conclusions sur la fiche de travail. Préparez-vous à expliquer vos résultats devant la classe.
HYPOTHÈSE
La fonte de la calotte glaciaire provoquera une hausse du niveau de la mer. La fonte de la banquise ne changera pas le niveau de la mer.
OBSERVATIONS
Le niveau de l’eau a augmenté dans le récipient dans lequel les glaçons étaient SUR les cailloux, pas dans le récipient dans lequel les glaçons flottaient dans l’eau.
ANALYSE
La fonte de la calotte glaciaire provoquera une hausse du niveau de la mer. La fonte de la banquise, quant à elle, ne changera pas le niveau de la mer.
Dans le cas de la banquise, le poids du volume déplacé est égal au poids des morceaux de glace de mer (Fz).
FA = FZ
Quand la banquise fond, le volume d’eau déplacé est remplacé par de l’eau. Ainsi, le volume de l’eau ne changera pas.
APPLICATIONS
∆ H= ∆ V / S
Fonte de l’inlandsis groenlandais :
∆ V = 25,6 . 1017 kg / 1000 kg/m3
∆ V = 25,6 . 1014 m3
∆ H = 25,6 . 1014 m3 / 361 . 1012 m2
∆ H = 7,09 m
Fonte de l’inlandsis de l’Antarctique : ∆ V = 22,9 . 1018 kg / 1000 kg/m3
∆ V = 22,9 . 1015 m3
∆ H = 22,9 . 1015 m3 / 361 . 1012 m2
∆ H = 63,43 m
∆ H total = 7,09 m + 63,43 m = 70,52 m
Les deux causes principales de l’élévation du niveau des mers sont la fonte de la calotte glaciaire et la dilatation thermique de l’eau.
Les zones qui seront les plus affectées par cette hausse du niveau de l’eau sont les côtes (Bangladesh, îles du Pacifique, par exemple).