Océan - Séance I.6 Fonte des glaces et augmentation du niveau des mers

Résumé

Les élèves réalisent une expérience montrant que la fonte de la banquise ne fait pas monter le niveau des océans, tandis que la fonte des glaciers continentaux entraine bien une montée des eaux.
Une étude documentaire montre la fragilité de certaines régions du Globe.

Notions

· Depuis la révolution industrielle, les activités humaines émettent des grandes quantité de gaz à effet de serre, et en particulier de CO2

· Depuis plus d'un siècle, la Terre se réchauffe

· La plupart des glaciers continentaux fondent

· le niveau des mers monte

· l'augmentation du niveau des mers va entrainer des migrations de population. On parle de « réfugiés climatiques »

Modalités d’investigation

Expérimentation

Matériel

Pour chaque groupe :

· eau

· un récipient transparent (saladier par exemple)

· des glaçons en quantité (un bac à glaçons par groupe)

· (facultatif : du colorant, pour une meilleure visibilité)

Pour la moitié des groupes :

· une boîte fermée et lestée (elle doit couler) ou un poids

Pour chaque binôme

· une photocopie de la Fiche 6

Lexique

terre immergée, terre émergée

Durée :

1h30

Conseil préalable

Il est préférable de réaliser l’expérience peu avant la pause méridienne, car la fonte de la glace prend du temps (au moins 2 heures).

Question initiale

Si les élèves ont déjà travaillé le thème du changement climatique, l’enseignant peut partir du constat connu (le climat global se réchauffe, et ce réchauffement vaut aussi bien pour l’atmosphère que pour l’océan). Si ce n’est pas le cas, alors on peut distribuer aux élèves la première partie de la Fiche 6, montrant  le réchauffement observé depuis 1 siècle.

Note scientifique

  • Ces graphiques montrent ce que les climatologues appellent « l’anomalie de température », c’est-à-dire l’écart entre la température mesurée et une température de référence. Par convention, cette température de référence est la moyenne des températures observées entre 1960 et 1990.
  • On remarque que l’océan aussi se réchauffe… mais moins vite que l’atmosphère. Ceci est dû à la forte inertie thermique des océans (cf séance précédente)

L’enseignant pose alors la question : qu’est-ce que ce réchauffement peut avoir, comme impact, sur l’océan ?

En général, les élèvent pensent spontanément à la montée du niveau des mers. L’enseignant recueille alors les raisons qui expliquent, selon-eux, cette montée. Le plus souvent, les élèves pensent qu’il s’agit de la fonte des glaces, sans faire de différence entre la fonte de la banquise (ou « des » banquises, car il y a également une banquise antarctique, même si elle est moins connue des élèves) et la fonte des glaces continentales.

L’enseignant demande alors où on trouve de la glace en grande quantité sur Terre, et fait remarquer qu’il y a 2 cas différents : ces glaces peuvent être posées sur la terre ferme (glaciers continentaux, Antarctique, Groenland…) ou flotter sur l’océan (banquises arctique et antarctique). Il demande alors si la fonte de ces 2 types de glace aura le même effet sur la montée du niveau des mers.

Expérimentation

La classe imagine alors un dispositif expérimental permettant de voir si la fonte de la banquise et la fonte des glaciers continentaux font monter, ou non, le niveau des mers.

Une fois le protocole établi, la classe se scinde en plusieurs groupes, la moitié des groupes travaillant sur la banquise, l’autre moitié sur les glaciers continentaux.


Classe de CM1 de Sabine Lanoé (Paris)

L’expérience est très simple : il suffit de placer de l’eau dans 2 bacs (cette eau représente les océans). Dans un des 2 bacs, on verse des glaçons dans l’eau (ce qui représente la banquise). Dans l’autre bac, on pose un objet lourd qui représente un continent et, sur ce continent, des glaçons (qui représentent les glaciers). Si cela n’a pas été évoqué, l’enseignant attire l’attention des élèves sur le résultat hypothétique de leur expérience : Comment saurez-vous que le niveau de l’eau a monté ou bien n’a pas monté ? Les élèves proposent différentes solutions : tracer un trait avec un feutre indélébile, scotcher un papier, scotcher une règle...

AVANT :

APRES :
A gauche : la fonte de la banquise ne fait pas monter le niveau de l’eau.
A droite, la fonte des glaces continentales fait monter le niveau de l’eau.

Notes scientifiques

  •  Le niveau de l’eau doit être noté APRES avoir placé les glaçons !
  •  pour le groupe « banquise » : prévoir assez d’eau pour que les glaçons ne touchent pas le fond du récipient (la banquise flotte !).

Note pédagogique

  •  L’activité ci-dessus est une modélisation … qui prend du sens pour les élèves dès lors qu’ils comprennent bien en quoi le modèle représente la réalité.

La glace plongée dans l’eau fond très vite (en quelques minutes), tandis que celle posée sur le « continent » fond beaucoup plus lentement (en quelques heures). Ce premier constat permet de prendre conscience de la fragilité de la banquise, qui fond plus rapidement que les glaciers continentaux.

Mise en commun

Après avoir suffisamment attendu (après la pause méridienne par exemple), les élèves notent précisément ce qu’ils ont observé et dessinent leur dispositif. C’est l’occasion de travailler sur le dessin d’expérience : titre, date, légende, utiliser le crayon à papier, la règle...

Ils écrivent le résultat de l’expérience et leur conclusion, qui est une interprétation de ce résultat, replacé dans le contexte de l’expérience : Que voulait-on savoir ? Notre résultat répond-il bien à la question ? etc.

Chaque groupe désigne un représentant chargé d’exposer à la classe son travail. Les résultats sont discutés collectivement et donnent lieu à la formulation d’une conclusion commune, qui pourra être notée dans le cahier d’expériences.

Par exemple : Le changement climatique entraîne une fonte des glaces. La fonte des glaces continentales fait monter le niveau des mers, tandis que la fonte de la banquise n’a pas d’effet immédiat sur le niveau des mers.

Note scientifique

  •  Au cours de cette séance, les élèves constatent que la fonte de la banquise ne participe pas à la montée du niveau des mers. Cependant, ce résultat n’est vrai qu’en première approximation. Les deux séances suivantes permettent d’approfondir cette question et de mieux comprendre le rôle de la banquise :

o   Cette banquise est une grande surface blanche, qui agit comme un miroir en renvoyant vers l’espace l’essentiel de l’énergie lumineuse qu’elle reçoit. Par sa présence, elle limite donc la quantité d’énergie que l’océan arctique peut absorber.

o   Si la banquise régresse en partie ou en totalité, l’océan, beaucoup plus sombre, absorbera davantage d’énergie … et se réchauffera en conséquence.

o   L’eau des océans, chauffée, se dilate … et le niveau des mers monte. Ainsi, la fonte de la banquise participe indirectement à l’augmentation du niveau des mers !

  •  La fonte des glaciers continentaux explique 65% de l’élévation du niveau des mers, les seuls glaciers du Groenland et de l’Antarctique comptant pour moitié. Les 35% restants sont dus à la dilatation thermique des océans, phénomène étudié à la séance suivante.
  •  Les différents scénarios prévoient une élévation du niveau des mers allant de 50cm à 1m pour la fin du XXIe siècle… et bien plus au-delà. En effet, le réchauffement d’ores et déjà enclenché devrait conduire, avec quelques siècles de retard lié à l’inertie des océans, à la fonte de toutes les glaces du Groenland, soit une élévation du niveau des mers de 6m. Si l’Antarctique devait lui aussi finir par fondre en totalité (ce qui est peu probable), au cours du prochain millénaire, l’élévation monterait à 70m!

Recherche (étude documentaire)

Après cette première conclusion, l’enseignant distribue la suite de la Fiche 6, qui évoque la montée du niveau des mers et ses conséquences sur les populations. Le document est discuté collectivement.

Conclusion

La classe élabore une conclusion collective, qui est noté dans les cahiers d’expériences. Par exemple :

La fonte des glaciers continentaux entraine une montée du niveau des mers. Des millions de personnes seront déplacées au cours du XXIe siècle : on les appelle les « réfugiés climatiques »

Prolongements

  •  Rechercher quels sont les territoires français les plus concernés par l’élévation du niveau des mers
  •  Etudier ce que représente concrètement la vie d’un réfugié (climatique ou non)

Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte ESA SHOM Expéditions TARA Editions Le Pommier