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Niveau : Terminale S spécialité Notions et contenus : Eau et environnement - Mers, océans ; climat ; traceurs chimiques. Mesure de grandeurs en chimie (température, concentration, conductance, masse volumique) Dosages et titrages. Traitement et incertitudes de mesures. Type d’activité : Apprentissage par problème (APP). Résolution de problème scientifique. Démarche expérimentale. Travail de groupe. Jeu de rôle. Projet d'orientation. Compétence travaillée ou évaluée (à préciser si besoin): S’informer - s’approprier : Identifier une problématique, des modèles, extraire les données nécessaires pour une résolution. Réaliser : mettre en œuvre un protocole Raisonner - analyser – valider : construire un protocole pour répondre à une problématique. Construire un tableau de mesures et choisir une représentation graphique. Estimer la qualité d'une mesure. Comparer plusieurs protocoles. Valider un modèle. Communiquer : à l'écrit et à l'oral (rapport expérimental, poster, défense oral) Etre autonome : travail de groupe (6 à 8 élèves) Résumé (en 5 lignes au plus) : Apprentissage par projet sur 3 séances en vue d'acquérir de l'autonomie dans la démarche scientifique de résolution de problème dans le cadre d'un travail de collectif (type école d'ingénieur INSA, INP). Mots clefs : mer, océans Dosage par étalonnage et par titrage conductimétrique ; titrage par précipitation (Mohr). Auteur, sources, établissement : Eric Martinet, Cité scolaire internationale Europole Grenoble Date de création : décembre 2013 Durée estimée de cette activité : 3 séances de 2h Le problème rédigé de l’APP : Sonde CTD et stratification des océans Organisation de l’APP : Séance 1 : RP1*- Comment mesurer la salinité d'un prélèvement d'une eau océanique ? Séance 2 : RP2* - Comment mettre en œuvre une sonde CTD pour mesurer un profil d'océan stratifié ? Séance 3 : Bilan sous forme de jeu de rôle - entretien d'embauche d'une équipe d'océanographe. Cours de restructuration :

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Niveau : Terminale S spécialitéNotions et contenus : Eau et environnement - Mers, océans ; climat ; traceurs chimiques.Mesure de grandeurs en chimie (température, concentration, conductance, masse volumique)Dosages et titrages. Traitement et incertitudes de mesures.Type d’activité : Apprentissage par problème (APP). Résolution de problème scientifique. Démarche expérimentale. Travail de groupe.Jeu de rôle. Projet d'orientation.Compétence travaillée ou évaluée (à préciser si besoin): S’informer - s’approprier : Identifier une problématique, des modèles, extraire les données nécessaires pour une résolution.Réaliser : mettre en œuvre un protocole Raisonner - analyser – valider : construire un protocole pour répondre à une problématique. Construire un tableau de mesures et choisir une représentation graphique. Estimer la qualité d'une mesure. Comparer plusieurs protocoles. Valider un modèle.Communiquer : à l'écrit et à l'oral (rapport expérimental, poster, défense oral)Etre autonome : travail de groupe (6 à 8 élèves)Résumé (en 5 lignes au plus) : Apprentissage par projet sur 3 séances en vue d'acquérir de l'autonomie dans la démarche scientifique de résolution de problème dans le cadre d'un travail de collectif (type école d'ingénieur INSA, INP).Mots clefs : mer, océans Dosage par étalonnage et par titrage conductimétrique ; titrage par précipitation (Mohr). Auteur, sources, établissement : Eric Martinet, Cité scolaire internationale Europole GrenobleDate de création : décembre 2013Durée estimée de cette activité : 3 séances de 2h

Le problème rédigé de l’APP : Sonde CTD et stratification des océans

Organisation de l’APP :

Séance 1 : RP1*- Comment mesurer la salinité d'un prélèvement d'une eau océanique ?

Séance 2 : RP2* - Comment mettre en œuvre une sonde CTD pour mesurer un profil d'océan stratifié ?

Séance 3 :

Bilan sous forme de jeu de rôle - entretien d'embauche d'une équipe d'océanographe.

Cours de restructuration : (1) Mesure d'une concentration et dimensionnement quantitatif d'un titrage.(2) qualités métrologiques d'une mesure(3) Modélisation expérimentale d'un phénomène physique ; dimensionnement.

Un travail individuel est demandé aux élèves avant chaque séance Un DM (RP3*) et une évaluation individuelle sont également prévus

Ressources ou matériels utilisés :

Matériel pour titrage et dosage conductimétrique; titrage de MohrConductimètres, sondes conductimétriques étanches (connexion électrique scellées au pistolet à colle)Eprouvettes graduées de 500 mL, thermomètres et sondes thermométriques

Eléments de Corrigé : documents de préparation professeur et productions élèves en annexe

*RP = résolution de problème

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Spécialité physique-chimie 2013-2014A. Parisi & E. Martinet

Eau & Environnementmots clés : mer & océans, climat, traceurs chimiques

Salinité des océans,moteurs de la circulation thermohaline & régulation du climat

http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/06mexico/logs/may23/media/ctd_600.html

Approche par Problème (APP n°1)

cSonde CTD et stratification des océanssTuteur : Eric Martinet

Ce livret appartient à : _______________________

Equipe : _______________________

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La situation-problème

Dans le cadre du projet DRAKKAR, une campagne océanographique internationale -qui va rassembler une centaine de personnes- prévoit une série de mesures à bord du Marion Dufresne, qui naviguera dans l'Atlantique Nord entre la

Floride et le Cap Nord (Norvège) pendant plus d'un mois. L’objectif est de connaître plus précisément les mouvements des océans en lien avec la régulation du climat.

Vous faite partie d'une équipe de 5 étudiants en master "Environnement Marin" missionnés par votre laboratoire de recherche, qui allez bientôt embarquer pour cette mission.

Des capteurs CTD* qui renseigneront notamment sur la salinité, la température, la pression de l'eau ou le taux en oxygène seront immergés à différents lieux stratégiques dans les océans. Vous êtes chargé, pour préparer cette mission, de mettre au point la mesure de la salinité de différents prélèvements d'eau de mer, puis de tester un capteur d'une sonde CTD* dans un modèle d'océan stratifié en laboratoire.

*CTD : Conductimetry - Temperature - Depth

1. Afin de choisir judicieusement la technique de mesure de salinité des eaux océaniques que vous embarquerez à bord de la Mission, votre responsable de laboratoire vous demande d'évaluer les performances de différents dispositifs expérimentaux.

Sachant que chaque méthode expérimentale possède ses imprécisions de mesure et ses modalités de mise en œuvre spécifiques, vous devez choisir de mettre en œuvre au moins deux méthodes expérimentales en parallèle parmi les cinq méthodes suivantes :

1. mesure de la masse de résidu sec2. dosage par étalonnage de la densité3. dosage par étalonnage conductimétrique4. titrage par précipitation des chlorures suivi par conductimétrie5. titrage par précipitation des chlorures avec indicateur de fin de réaction (Méthode de Mohr)

Pour chacune des méthodes que vous allez choisir, vous êtes chargé de i) décrire le protocole expérimental permettant de ii) réaliser les mesures. Votre responsable vous a également demandé de iii) évaluer ces méthodes sur les critères suivant :

- temps de réalisation (rapide à lent) et facilité de mise en œuvre (faible à excellente)- caractère destructif ou non de l'échantillon- précision des mesures (faible à excellente)

le sénario

séance 1

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2. Votre responsable de laboratoire souhaite également tester la mise en œuvre du capteur de salinité ou de température d'une sonde CTD dans un modèle réduit d'océan stratifié.

Vous êtes alors chargé de :

1. préparer à l'aide d'une éprouvette graduée un modèle d'océan stratifié en température ou salinité2. mettre en œuvre la mesure d'un profil de salinité ou température un moyen d'un capteur3. faire une comparaison critique du profil mesuré par la sonde à celui préparé dans l'éprouvette

3. Votre responsable souhaite faire le point sur le travail réalisé lors d'une réunion de travail ou chaque équipe présentera par une iii) présentation orale s'appuyant sur une synthèse de vos conclusions présentée sur un ii) poster. Pour préparer cette réunion, votre responsable vous demande de lui fournir un i) dossier contenant le relevé de mesures et leur exploitation, ainsi qu'une fiche résumant vos conclusions

Votre avis sera décisif pour choisir la méthode à utiliser pour récolter les informations fiables nécessaires au projet de recherche de votre laboratoire, compte tenu des contraintes liées à une mission embarquée sur le Marion Dufresne dans le cadre du projet DRAKKAR sur l'influence de la circulation océanique au niveau de l'Atlantique Nord sur l'évolution du climat..

mesures de salinité(Séance 1)

stratification des océansCTD - (Séance 2)

i) dossier méthode 1 : relevés, exploitation, conclusion méthode 2 : relevés, exploitation, conclusion

comparaison bilan

mise en œuvre profil stratifié mesure profil stratifié bilan

ii) poster Comparaison critique des différentes

techniques Conditions de réalisation d'un profil au

moyen d'un capteur

iii) présentation Bilan argumenté sur le choix des techniques et équipements pour la collecte et

analyse des données en vue des recherches liées au projet DRAKKAR

Séance 1 : Mission océanique ; techniques de mesure de salinité Pour préparer la séance 2 : Sonde CTD; un océan stratifié; circulation thermohaline et climat Pour préparer la séance bilan : Observations satellitales, traceurs chimiques et climat.

Organisation de l'APP n°1 - Sonde CTD et stratification des océans

séance 2

séance bilan

documents de travail individuel

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Objectifs de la situation-problème AAP n°1 :

Mettre en œuvre un protocole permettant de déterminer la concentration d'un soluté ioniqueo Mesurer des grandeurs physiques : masse, volume, conductance, ...o Mettre en œuvre un dosage par étalonnage ou par titrage

Manipuler les grandeurs physiques : masse, volume, masse volumique, densité, quantité de matière, concentration, conductance, conductivité, ...

Mettre en œuvre une démarche et utiliser le vocabulaire de métrologie

Evaluer les avantages et inconvénients de différents protocoles de mesure

Réaliser au laboratoire un modèle physique d'océan stratifié en salinité ou température

Mesurer à l'aide d'un capteur le profil de température ou de salinité du modèle physique d'océan stratifié en fonction de la profondeur. Représenter graphiquement ce profil.

Communiquer à l'écrit des résultats de mesure sous forme de dossier-rapport expérimental et un relevé de conclusions argumenté sous forme de représentation schématique sur un poster

Communiquer à l'oral et argumenter sur le choix d'une méthode de résolution optimale du problème suivant :

Comment déterminer la salinité d'un échantillon d'eau océanique ?Comme mesurer un profil de salinité ou température à l'aide d'une capteur ?

Organisation des séances de l'APP n°1 :

du 20 nov.

au 27 nov

Travail personnel (maison)

vidéos, documents et fiches méthodes à travailler à la maison (voir doc p.7)

Date Tâches à réaliser pendant la séance

Séance 127 nov. (4 dec.)

Courte présentation de l'APP (prof., 5 min) et formation des groupesTravail en groupe (15 min)

comprendre le problème de l'APP n°1 : "Comment déterminer la salinité d'un échantillon d'eau océanique ?"

Travail personnel (15 min) lecture de la documentation et proposition individuelle argumentée de résolution

Travail en groupe (15 min) choix argumenté des techniques retenues en fonction de l'objectif

Réponse aux questions (optionnel, prof., 5 min) réponse aux questions des groupes, possible également en fin de séance

Travail en groupe (40 min) mise en œuvre la mesure salinité par deux mesures différentes

Bilan en groupe (10 min) bilan du groupe et répartition du travail pour la séance suivante

séance 1

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du 27 nov. (4 dec.)au 11 déc. (18 dec.)

Travail personnel (maison) terminer la représentation et l'analyse des mesures réalisées Sonde CTD; un océan stratifié; circulation thermohaline et climat -

lire & répondre aux questions (voir doc p.8)

Séance 211 déc. (18 dec.)

Travail de groupe (40 min) bilan du travail personnel et compilation du travail dans un dossier "rapport

expérimental" et brouillon de "relevé de conclusions" des (10 min) choix argumenté d'organisation pour la réalisation d'un modèle stratifié d'eaux

océaniques et la mesure d'un profile de salinité ou température (10 min) mise en œuvre du modèle physique d'océan stratifié (10 min) première série mesures de profiles (10 min)

Réponse aux questions (optionnel, prof., 5 min) réponse aux questions des groupes, possible également en fin de séance

Travail de groupe (45 min) fin de mise en œuvre d'un profile stratifié, mesure à l'aide d'un capteur et

représentation graphique du profile (15 min) comparaison avec le profile préparé et analyse des conditions de mise en œuvre de

la mesure (15 min) fin compilation du travail dans un dossier "rapport expérimental" (ajout de la

mesure du profile) et rédaction du "relevé de conclusions" sous forme de schémas sur un poster (15 min)

Bilan du travail de groupe (10 min) individuellement, complétez le questionnaire sur le travail de groupe comparer vos réponses et tirer un bilan du travail de groupe répartition des rôles pour la présentation orale

du 11 déc. (18 déc.)au 8 jan (15 jan)

Travail personnel (maison) Observations satellitales, traceurs chimiques et climat -

lire & répondre aux questions (voir doc p.9)

Séance bilan8 jan. (15 jan.)

Présentation des posters (25 min) réponse aux problèmes : comparaison des techniques de mesure de salinité

et conditions de mise en oeuvre de profiles par sonde CTDCours de restructuration (prof. 10 min)

réponse aux questions posées compléments sur la circulation thermohaline, les traceur, la complémentarité des

techniques océanographiques (missions, sondes automatiques, observations satellitales)

Evaluation individuelle , QCM (15 min)

Evaluation du 2e trimestre :L'APP donnera lieu à 1 note sur 20 qui comptera pour 20% de la note finale du trimestreLa note sera attribuée en fonction des critères suivants :

qualité de la démarche scientifique travail d'équipe coopératif et professionnalisme de l'équipe

séance 2

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Avant la séance n°1 - Travail individuel APP - Sonde CTD & stratification des océans

Vidéo introduction mission océanographique, rosette & CTD

Big RAPA CTD (Sea it live) http://www.youtube.com/watch?v=qzBG1isL4BA

Eau de mer Wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_de_mer

Histoire mesure salinité http://salinometry.com/

Manuels Bordas et Hatier, Spécialité 2012

Fiches méthode protocoles pour la séance 1

FM10 - Dosage par étalonnage conductimétrique L'eau de mer en Amérique du Nord, BelinFM11- Dosage par étalonnage conductimétrique Mer et océans, Hatier

Reconstitution de l'eau de mer, HatierFM12- Dosage par étalonnage conductimétrique Détermination de la salinité d'une eau de mer,

NathanFM20 - Dosage par étalonnage de la masse volumique Préparer de l'eau de mer, HatierFM21 - Dosage par étalonnage de la masse volumique Un océan stratifié, Belin

Circulation thermohaline et climat, BelinFM30 - Titrage conductimétrique L'eau de mer, une solution plus ou moins salée, BelinFM31 - Titrage conductimétrique Dosage des ions chlorures dans une eau, HatierFM32 - Titrage conductimétrique La survie des artemias, BordasFM40 - Titrage de Mohr Mise en oeuvre des étapes de la résolution

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Avant la séance n°2 - Travail individuel APP - Sonde CTD & stratification des océans

Vidéo CTD rosette et profiles http://www.youtube.com/watch?v=7N2UsPDczTw

Le bateau se dirige-t-il vers le nord ou vers le sud de l'Atlantique ? Quelle est la profondeur de l'océan mentionnée dans la vidéo ? D'où vient la "North Atlantic Deep water" ? Quelle est sa profondeur ? Quelle grandeur physique le capteur

mesure-t-il et pourquoi sa valeur est-elle élevée selon vous ?

Courants atlantiques

http://www.education.noaa.gov/

http://www.youtube.com/watch?v=CCmTY0PKGDs

Repérez le Groenland et le cap de Floride dans la vidéo Comment s'appelle le courant de surface visible le long de la côte est des Etats Unis ?

http://www.youtube.com/watch?v=dSUImcuK-Ps http://www.youtube.com/watch?v=3niR_-Kv4SM

Identifiez la Floride, le Groenland, l'Islande et le Cap Nord (Norvège) dans la vidéo. Comment expliquez vous que les températures du Québec soient beaucoup plus froides que celles de la côte

Atlantique à même latitude ? Repérez la "North Atlantic Deep water" Comment expliquez vous la concentration élevée en oxygène dans la "North Atlantic Deep water" ?

Masses volumique des masses d'eau océaniques

http://lecalve.univ-tln.fr/oceano/fiches/fiche3B.htm

Expliquez en quoi la salinité de l'océan ,S = 35 correspond environ à une concentration massique de 35 g/L, et un pourcentage massique de 3,5%

http://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_de_mer

Comment mesure-t-on la chlorinicité d'une eau ? Justifiez la relation entre Salinité S et Chlorinité Cl selon la définition de

la salinité absolue (1969) Comment mesure-t-on aujourd'hui la salinité d'une eau ?

http://lecalve.univ-tln.fr/oceano/fiches/fiche3C.htm

déterminez la masse volumique d'une eau à 5°C et de salinité S = 35

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démontrer l'effet de la température et de la salinité sur la masse volumique d'une masse d'eau

Avant la séance n°3 - Travail individuel APP - Sonde CTD & stratification des océans

Ai-je compris les concepts physico-chimiques essentiels liées aux mots-clés du thème ?

A. http://earth.nullschool.net/#current/wind/isobaric/1000hPa/orthographic=-359.79,53.95,438 B. http://www.youtube.com/watch?v=xusdWPuWAoU C. http://www.youtube.com/watch?v=3niR_-Kv4SM

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Associer chaque vidéo à son image. Quels sont les deux mouvements qui sont couplés l'un à l'autre ?Quels sont les mouvements qui dépendent de la rotation de la Terre sur elle-même ?

Suis-je devenu "compétent" ?

S'entrainer pour l'écrit du baccalauréat (DM à rendre 15 février, par groupe de 3)

1. La salinité pour surveiller les océansSpécialité : analyse de document scientifiques (ADoc) - pratique expérimentale (Exp)Mots clés : Océan / Climat - sondes CTD et sondes automatiques ARGO http://www.argo.net/notions et contenus : densité/masse volumique - salinité - controle de qualité par dosagecompétences : extraire et exploiter des informations - calculer

2. Dilatation thermique et élévation du niveau des océans (voir DM , annexe 5 p. 18)Spécialité : analyse de document scientifiques (ADoc) - Résolution de Problème (RP)Mots clés : Océan / Climat / Surveillance - surveillance par satellites d'observation altimétriques

http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Jason-mesure-niveau-des-oceans.xmlnotions et contenus : densité/masse volumique - salinité compétences : extraire des informations d'un texte ou d'un graphique - être autonome dans la résolution de problème - estimer un ordre de grandeur - utiliser un modèle calculer

3. Le carbone 14 (14C) : un traceur océanique (manuel Hachette p. 25)Spécialité : Résolution de Problème (RP)Mots clés : Océan / Climat / Traceurs chimiques - circulation thermohaline, régulateur du climat

http://www.educapoles.org/assets/uploads/flashanims_files/cze_base_02_en.swfnotions et contenus : radioactivité, horloge, temps caractéristiques compétences : extraire des informations d'un texte ou d'un graphique - utiliser un modèle - calculer

S'entrainer pour l'épreuve d'Evaluation des capacités expérimentales (QCM individuel en classe)

Protocole de dosage par étalonnage ou titrage, choix raisonné des concentrations, voir QCM

Liste annexes :

Annexe 1 : exemple de poster élèves : travail séance 1, présenté en séance 3

RP1 - Comment mesurer la salinité d'un prélèvement d'une eau océanique ?

Annexe 2 : exemple poster élève : travail séance 2, présenté en séance 3

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RP2 - Comment mettre en œuvre une sonde CTD pour mesurer un profil d'océan stratifié ?

Annexe 3 : corrigé : mesures professeur séance 1 et séance 2

Annexe 4 : Carte conceptuelle : contenu du cours de restructuration en séance 3

Annexe 5 : DM pour séance 3 : Dilatation thermique et montée des océans

RP3 - Comment expliquer la montée du niveau des océans

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Annexe 1 : exemple de poster élèves : travail séance 1, présenté en séance 3

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Annexe 2 : exemple poster élève : travail séance 2, présenté en séance 3

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Annexe 3 : corrigé : mesures professeur séance 1 et séance 2

Séance 1 - Salinométrie : comparaison de différentes techniques expérimentales

mesure de la masse du résidu après évaporation (attention ne pas perdre de résidu) titrage de Mohr des ions chlorures dosage par étalonnage conductimétrique titrage conductimétrique des ions chlorures par argentimétrie dosage par étalonnage densimétrique (attention : long et mesures très précises nécessaires)

Les 3 premières méthodes sont les méthodes "historiques" successives

Matériel :

matériel conventionnel pour les dosages et titrage ci-dessus (voir fiches méthodes doc élève) bec électrique, pince bois, lunettes de sécurité, bécher pyrex pour résidu à sec verrerie jaugée et balance de précision (0,01 g) sel fin, matériel de pesée, dissolution et dilution flacons de solutions de concentration massique connue pour dosage par étalonnage

Afin de rendre plus réaliste la mise en situation, un modèle de CTD est fabriqué constitué d'un panier grillagé servant à contenir les tubes à essais (la "rosette") , suspendu à une ficelle, sur lequel sont accrochés une sonde de conductimétrie et une sonde conductimétrique, et contenant 3 flacons fermés étiquetés A, B, C, contenant respectivement des solutions de NaCl à 30, 35 et 40 g/L.

Dosages conductimétrique :

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Courbe d'étalonnage

Régime de Korlausch

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Séance 2 - Modélisation d'un océan stratifié et profil de salinité (principe d'une CTD)

Matériel :

éprouvette de 500 mL ou 1 L papier bulle pour isolation thermique, élastiques, potences thermomètres à alcool, sondes thermométriques sonde conductimétrique : sceller au pistolet à colle l'arrivée des fils de connexion électrique pour

rendre la sonde étanche à l'eau tableur ou papier millimétré réglet pour étalonner la profondeur (cm vs mL éprouvette)

Echantillonnage d'un profil vertical de concentration

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Echantillonnage d'un profil de température

Profil de densité

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Annexe 4 : Carte conceptuelle : contenu du cours de restructuration

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Annexe 5 : DM pour séance 3 : Dilatation thermique et montée des océans

DILATATION THERMIQUE ET MONTÉE DES OCEANS Analyse documents & Résolution Problème

Si l'on demande au grand public de nommer la cause de l'élévation du niveau des océans suite au changement climatique, quelle serait la réponse la plus fréquente, d'après vous ?

A. Analyse de documents : extraire et exploiter des informations

Document 1 : Depuis 20 ans, en effet, les scientifiques disposent d'un outil d'une précision exceptionnelle et capable de suivre l'évolution du niveau marin en tous points de la Terre. Il s'agit des radars altimétriques, embarqués sur les satellites de l'Agence spatiale européenne ERS-1, ERS-2 et Envisat et des satellites dédiés à cette seule mission, Topex-Poséidon, Jason-1 et Jason-2 du Cnes et de la Nasa. Le graphique ci-dessus montre le résultat des mesures de T-P, Jason-1 et Jason-2). Les altimètres radar permettent d’obtenir le profil topographique de la surface le long de la trace du satellite. La mesure précise de la distance entre satellite et la surface de la mer provient du calcul de l’intervalle de temps qui s’écoule entre l’émission et la réception des impulsions électromagnétiques du radar.

Le premier et principal résultat de ces observations minutieuses et de leur traitement par des équipes de géophysiciens est de documenter la hausse générale du niveau marin en réaction au changement climatique. Cette hausse générale est provoquée par la dilatation thermique des eaux, mais également par la fonte des glaciers continentaux, de montagnes ou provenant des calottes polaires de l'Antarctique et du Groënland. Elle se poursuit aujourd'hui au rythme de 3,11 millimètres par an. Toutefois, cette hausse générale ne se traduit pas par une évolution uniforme. Elle est nettement plus forte dans certaines régions, et dans quelques unes on observe même une diminution. Cette variation résulte des courants marins.

http://sciences.blogs.liberation.fr/home/2012/09/le-niveau-des-mers-monte-disent-les-satellites-esa.htmlhttp://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Jason-mesure-niveau-des-oceans.xml

Document 2 :

Le graphique ci-contre précise un peu cette analyse des causes naturelles et anthropiques des variations interannuelles de la température moyenne de la planète (par convention cette dernière correspond à celle de l'air mesurée au dessus des sols et à celle de la surface des mers et océans).

http://sciences.blogs.liberation.fr/home/2013/01/climat-2012-

confirme-le-r%C3%A9chauffement.html

Questions :

1. Montrez d'après le document 1 que l'élévation des océan est en moyenne de 6,2 cm pour une période de référence de 20 ans (1980-2000)

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2. Montrez que d'après le document 2, l'élévation de température suit une évolution d'environ 0,4°C pour une période de référence de 20 ans (1980-2000)

Document 3 : Fonte des glaces, dilatation thermique de l'eau et montée du niveau marin

Question « Selon vous parmi ces 2 facteurs, fonte des glaces et dilatation de l'eau due à l'élévation de température, quel est le plus impliqué dans la montée du niveau marin ? » Réponse Depuis un siècle, le niveau moyen des mers est monté d'une quinzaine de centimètres. Pendant la même période, la température moyenne de la Terre a augmenté de quelques degrés. Le coefficient de dilatation thermique de l'eau est de 2,6.10 -4 °C-1. La tranche d'eau des océan est divisée par la thermocline, qui sépare les eaux profondes, froides, des eaux superficielles en équilibre avec la température de l'atmosphère. Cette thermocline se situe en moyenne vers 1000 m de profondeur.On peut montrer que l'ordre de grandeur de la dilatation thermique correspond à peu près à la dilatation observée, ce qui permet de dire que pour l'instant la fonte des glaciers n'a qu'un rôle négligeable (ou du moins largement minoritaire).

http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Jason-mesure-niveau-des-oceans.xml

Document 4 : profiles et eaux de surface océaniques Document 5 : modèle dilatation des eaux océaniqueshttp://lecalve.univ-tln.fr/oceano/plan.htm http://lecalve.univ-tln.fr/oceano/ies80/index.html

3. Montrez d'après les document 3 et 4 que l'épaisseur de la couche superficielle des océans influencée par la température de surface est L = 1000 m.

4. Montrez que d'après le document 5, on peut estimer que la valeur du coefficient théorique de dilatation Cth = 1,7.10-

4 °C-1 du même ordre de grandeur que le coefficient de référence Cref = 2,6.10-4 °C-1

B. Résolution de problème raisonner - calculer

Document 6 : La dilatation d'une couche liquide de hauteur L0 et de volume V 0=A× L0, de masse m donnée dans un récipient de section constante A correspond à une élévation du niveau ∆ L=L−L0 , telle que ∆ L/L0=∆V /V 0=C .∆T , où

C=−∆ϱ /ϱ0 est le coefficient de dilatation thermique de la couche d'eau qui est réchauffée.

http://www.educapoles.org/assets/uploads/flashanims_files/cze_base_02_en.swf

Question : peut-on rendre compte de l'ordre de grandeur de l'évolution du niveau moyen des océans par le seul effet de dilatation thermique de la couche supérieure des océans du fait du réchauffement climatique ?

5. A partir de vos réponses aux questions de la partie A et estimez l'élévation du niveau moyen des océans lors de la période de référence 1980 - 2000 (20 ans) et conclure.

Données :

Mesures par satellites altimétriques : Paramètres de la modélisation :

La masse volumique de l'eau océanique autour de la température T0

s'exprime par : ρ (T )=ρ (T 0 ). (1−C . (T−T 0 )), où C (°C-1)est le coefficient de dilatation thermique de l'eau.

On montre que C= −∆ ρρ0∆T

=ρ (T 0 )−ρ (T )ρ (T0 ) . (T−T 0 )

Page 21:  · Web viewet une évaluation individuelle sont également prévus Ressources ou matériels utilisés : Matériel pour titrage et dosage conductimétrique; titrage de Mohr ...

- élévation de température mesurée : 0,4 °C- élévation du niveau moyen de la surface : 6,2 cm

- Epaisseur de la couche dilatée (thermocline) : 1000 m- Coefficient de dilatation : 2,6.10-4 °C-1