Comment étudie-t-on le système planète Terre ?

Comment étudie-t-on le système planète Terre ?

Avec les sciences de la Terre !

Les sciences de la Terre sont interdépendantes les unes des autres. Car la Terre, ses enveloppes liquides et gazeuses et les êtres vivants qui les peuplent, forment un système dont tous les éléments interagissent :

• Géologie : Science qui étudie la structure et l’évolution de l’écorce terrestre.
• Volcanologie : Science qui étudie les phénomènes volcaniques.
• Aéronomie : Science des phénomènes physiques ou chimiques qui conditionnent les propriétés de la moyenne et haute atmosphère de la Terre ou, plus généralement, des planètes.
• Océanologie : Ensemble des activités scientifiques et techniques relatives à l’étude et à l’exploitation du milieu marin.
• Biologie : Science qui a pour objet l’étude de la matière vivante et des êtres vivants. L’embryologie et la génétique étudient la reproduction. L’habitat et l’environnement sont étudiés par l’écologie, le comportement par l’éthologie. La zoologie étudie la biologie animale tandis que la botanique étudie la biologie végétale. La cytologie et l’histologie étudient la biologie cellulaire.
• Écologie : Étude des milieux où vivent les êtres vivants, ainsi que des rapports de ces êtres avec le milieu.
• Astronomie : Science des astres, des corps célestes (y compris la Terre) et de la structure de l’univers.

Comment étudie-t-on le climat sur la planète Terre ?

La climatologie est l’étude des phénomènes climatiques et météorologiques dans les différentes parties du globe. Et elle ne fait pas exception à la nécessaire pensée systémique. En effet, ses modélisations prennent en compte l’atmosphère, les océans, les cycles géochimiques et biologiques :

• On appelle cycle géochimique le processus de transformation des roches terrestres en fonction de leurs composantes, ou cycle géologique.
• On appelle cycle biologique toute succession régulièrement répétitive de la même suite de phénomènes, à intervalles réguliers, dans l’existence d’un être vivant, d’une lignée ou de l’ensemble du monde vivant.
• Enfin, un cycle biogéochimique est un processus de transport et de transformation cyclique d’un élément ou composé chimique entre les grandes réservoirs que sont la géosphère, l’atmosphère, l’hydrosphère, dans lesquels se retrouve la biosphère.

Les cycles les plus importants sont :

• le cycle de l’azote
• le cycle du carbone
• le cycle de l’eau
• le cycle de l’hydrogène
• le cycle de l’oxygène
• le cycle du phosphore
• le cycle du sélénium
• le cycle du silicium
• le cycle du soufre
• les cycles des métaux

De plus, les grands cycles biogéochimiques sont reliés à la tectonique des plaques et à l’océan. Les fonds marins jouent un rôle majeur dans ces cycles.

Comment analyse-t-on le passé climatique de la planète Terre ?

Les progrès réalisés depuis les années 1970 dans la lecture, la datation et l’interprétation des enregistrements climatiques portés par les sédiments, les glaces, les arbres, et globalement tout ce qui a la capacité de retenir le message climatique, permettent d’analyser le système planète sur des périodes de plusieurs milliers puis millions d’années. La climatologie doit donc s’enrichir de toutes les sciences susceptibles d’expliquer les variations du climat dans le temps.

La Terre est principalement composée d’une structure solide qui, à l’échelle d’une année, d’un siècle, voire d’un millénaire, ne présente que peu de modifications, à part quelques éruptions volcaniques ou tremblements de terre, et de temps en temps, des mouvements superficiels et localisés. Cette structure est recouverte par des couches fluides : l’hydrosphère (une couche d’eau non continue) et l’atmosphère (une couche de gaz continue). Ces couches sont très dynamiques et peuvent avoir des mouvements rapides et inconstants, surtout en ce qui concerne l’atmosphère. Ces enveloppes sont principalement le lieu de développement des êtres vivants, d’où l’attention que nous leur accordons. Effectivement, les conditions atmosphériques revêtent une importance prépondérante dans le développement des activités humaines.

Il n’y a guère de différences entre la climatologie et la paléoclimatologie, si ce n’est la précision des mesures de la première comparée à la seconde. D’ailleurs, une définition plus large de la climatologie englobe la climatologie contemporaine, la paléoclimatologie et la météorologie. Quelles différences entre ces trois concepts ?

Définition de la météorologie – Comment étudie-t-on le système planète Terre ?

L’étude de la variation à courte échéance des paramètres atmosphériques (tels que la température, la pression, les vents, la nébulosité, les précipitations, etc.), et la prévision de cette variation est l’objet de la météorologie :

• Météorologie vient du grec ancien μετεωρολογία, meteôrologia (« discours sur les météores »), titre d’un ouvrage d’Aristote et de λόγος, logos (« la raison, la science »).
• Météores vient de l’ancien français metheores (« phénomène qui se passe dans l’atmosphère »), emprunté lui-même au grec ancien μετέωρα, metéōra (« phénomènes ou corps célestes ») et de μετέωρος, metéōros (« élevé, dans les airs »).

La météorologie est donc la science du temps qu’il fait (courtes durées) en des endroits précis du globe terrestre.

Définition de la climatologie – Comment étudie-t-on le système planète Terre ?

Les conditions atmosphériques ont une grande variabilité dans le temps, mais montrent également de grandes variations dans l’espace et notamment de l’inclinaison des rayons du soleil selon les latitudes :

• Climatologie vient du grec ancien κλίμα, klima (« région, zone géographique, climat ») et λόγος, logos (« la raison, la science »).
• κλίμα est un mot dérivé de κλίνω, klínô (« pencher »), avec le suffixe -μα, -ma : κλίμα, klíma \ˈkli.ma\ signifie aujourd’hui « inclinaison, pente » ou encore « Inclinaison de la Terre, latitude, climat. »

Le climat se réfère généralement à l’état physique à long terme de l’atmosphère, en particulier sa température, avec une attention particulière portée à l’eau qu’elle renferme, que ce soit sous forme de vapeur (humidité), de liquide plus ou moins réparti (nuages, brouillards, précipitations) ou de solide (grêle, neige). Le climat se focalise sur la partie inférieure de l’atmosphère, la troposphère. Celle-ci contient la majorité de la masse atmosphérique (80%) et dans laquelle nous nous évoluons habituellement.

Définition de la climatologie par l’Organisation météorologique mondiale, OMM (World Meteorological Organisation, WMO) : « La climatologie est l’étude du climat, de ses variations et de son impact sur diverses activités dont (sans exhaustivité) celles qui affectent la santé humaine, la sécurité et le bien-être. En un sens restreint, le climat peut être défini comme le temps qu’il fait en moyenne. En un sens plus large, c’est l’état du système climatique. Le climat peut être décrit en termes de description statistique de la tendance centrale et de la variabilité d’éléments pertinents comme la température, les précipitations, les vents, ou au travers d’une combinaison d’éléments comme les types de temps caractéristiques d’un lieu, d’une région ou du monde pour une période de temps déterminée. »

 

• Il faut au minimum un an pour lisser l’effet des 4 saisons de l’année
• Toutes les années ne ressemblent pas. On utilise les normales climatiques calculées sur 30 ans (durée arbitraire) pour lisser ces variations.
• En fait, la durée à prendre pour la définition du climat va dépendre des phénomènes que l’on veut mettre en évidence, selon leur fréquence plus ou moins importante. Depuis la mise en évidence d’importantes dérives séculaires, l’OMM recommande d’utiliser des moyennes faites su des durées plus courtes : de 5 à 10 ans.

Pourquoi peut-on prévoir le climat à plusieurs décennies et pas la météo à plus de 10 jours ?