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Introduction au Cours de Géodynamique Externe
Définition
ensemble des phénomènes météorologiques (couverture nuageuse, ensoleillement, température, pression, vent, humidité, précipitations) qui caractérisent l’état moyen de l’atmosphère en un lieu donné à une certaine période del’âge de la terre. La moyenne temporelle du climat est normalement 30 ans.
Les éléments régissant le climat sont (Figure 1) :
- l’atmosphère formant la limite du système climatique avec le reste de l’univers,
- l’océan (97% de l’eau terrestre +éléments divers),
- la cryosphère (glace marine et terrestre : où l’eau est présente à l’état solide),
- les continents (lithosphère),
- la biosphère (incluant l’homme).
Ces éléments – en interaction – ont des propriétés physiques différentes et sont alimentés en énergie de façon quasi exclusive par le rayonnement solaire.
est consacrée à l’étude des climats. Les observations météorologiques archivées sur le plus grand nombre possible de sites géographiques (en surface et en altitude), et d’années pour chaque site, constituent le matériel statistique grâce auquel la climatologie étudie l’état physique moyen de l’atmosphère et ses variations dans le temps et l’espace.
est l’étude de la variation à courte échéance des paramètres atmosphériques, et la prévision de cette variation.
modification des caractéristiques du climat, sur une période de temps longue (au minimum plus de trente ans) et sur une surface étendue (au moins une région).
Structure verticale de l’atmosphère terrestre en couches
1. La couche troposphère
Elle commence, vers le bas, à la surface du sol et sa limite supérieure, appelée tropopause, se situe vers 6 km au-dessus de pôles et vers 17 km au-dessus de l’équateur. Dans les conditions normales, la température y décroît lentement avec l’altitude pour ne plus atteindre que -50 à -60 °C à son sommet.
C’est la région de l’atmosphère où la vie se développe. Elle contient 80 % de la masse totale de l’air atmosphérique, dont la pression diminue avec l’altitude, et pratiquement toute sa vapeur d’eau. C’est donc là que se forment les nuages et que les principaux phénomènes météorologiques se manifestent.
2. La stratosphère
La stratosphèresurmonte la troposphère et est limitée vers le haut par la stratopause, située aux environs de 50 km d’altitude. L’air y est de 10 à 1 000 fois moins dense que près du sol et sa température y augmente lentement vers le haut jusqu’à atteindre environ 10 °C en été. Cette augmentation de température est due principalement à la présence d’ozone qui, bien qu’en proportion infime, absorbe intensément le rayonnement ultraviolet du Soleil.
La couche d’ozone (ou ozonosphère) dans l’atmosphère
Dans la stratosphère, sous l’effet des rayons ultraviolets, certaines molécules de dioxygène (O2) sont dissociées, puis les atomes d’oxygène s’associent à des molécules de dioxygène pour former l’ozone (O3). Cet ozone est naturel et a un rôle protecteur en filtrant les UV solaires
3. Mésosphère
La mésosphère correspond à la troisième couche de l’atmosphère. Elle se situe entre 50 et environ 80 kilomètres d’altitude, au-dessus de la stratosphère. Elle est séparée de la stratosphère par la stratopause et de la couche supérieure (la thermosphère) par la mésopause.
Avec une température minimale d’environ -100 °C, la mésosphère est la couche la plus froide de l’atmosphère. La vapeur d’eau peut y geler formant des nuages particuliers, les nuages noctulescents (noctilucent en anglais), à l’aspect irisé.
4 Thermosphère (ou ionosphère)
La thermosphère correspond à l’une des couches supérieures de l’atmosphère et commence vers 80 à 100 kilomètres d’altitude. Elle est séparée de la couche inférieure, la mésosphère, par la mésopause et se termine au niveau de l’exosphère, ultime couche de l’atmosphère terrestre. Elle comprend, dans sa partie inférieure, l’ionosphère (une couche ionisée située entre 80 et 600 kilomètres d’altitude qui commence dans la mésosphère) et se termine dans la partie basse de l’exosphère.
Dans la thermosphère, la température augmente avec l’altitude et monte bien au-delà de 1.000 °C. La pression y est en revanche très faible.
5 Exosphère
L’exosphère est la couche la plus externe de l’atmosphère d’un corps céleste. Cette couche se définit comme la région de l’atmosphère où les collisions entre particules sont rares, considérées comme négligeables. En effet, la densité de particules y est extrêmement faible. Les atomes s’y comportent donc librement.
L’exosphère est la plus haute couche de l’atmosphère terrestre. Elle se situe au-dessus de la thermosphère, au-delà de 600 kilomètres. Sa densité est de l’ordre de 106 particules par centimètre cube à environ 700 km d’altitude. À 5 000 km d’altitude, celle-ci n’est plus que de l’ordre de 100 par centimètre cube, densité équivalente à celle du milieu interplanétaire.
Physique et composition de l’atmosphère
L’air atmosphérique est constitué de molécules de gaz qui sont retenues piégées autour de la Terre par le champ gravitationnel. Sa composition a évolué lentement depuis la formation de la Terre et le taux d’oxygène actuel n’est atteint que depuis 500 millions d’années (fin du cambrien). Cette composition de l’atmosphère continue d’évoluer, à un rythme très élevé aujourd’hui, sous les effets anthropiques. Mais à l’échelle de la météorologie opérationnelle, la composition chimique moyenne de l’atmosphère terrestre peut être considérée comme stable.
Les gaz atmosphériques
L’atmosphère est essentiellement constituée d’un mélange gazeux, l’air. Cet air que nous respirons est considéré comme un mélange d’air sec et de vapeur d’eau. L’air sec est lui-même un mélange de plusieurs gaz dont les plus importants (99,97 % de l’air sec) sont dans des proportions quasi uniformes jusqu’à environ 100 km d’altitude : ce sont les gaz dits « permanents ». Les autres gaz présents dans l’air sec sont représentés dans des proportions très inférieures et variables dans l’atmosphère : ils constituent avec la vapeur d’eau les gaz dits « variables »
L’eau joue un rôle extrêmement particulier dans l’atmosphère terrestre : la vapeur d’eau est le seul gaz à y présenter une concentration très variable dans le temps et dans l’espace. Les autres gaz, eux, ont une concentration relativement stable et homogène, même s’il y a évidemment des fluctuations.
L’eau se rencontre essentiellement dans les premiers kilomètres de l’atmosphère. On la trouve sous forme de vapeur, et aussi sous forme liquide (dans les nuages, brouillards…) et solide (dans certains nuages). Insistons sur le fait que la vapeur d’eau est un gaz invisible, présent partout dans l’atmosphère.
Le nombre de molécules de gaz par mètre cube diminue constamment à mesure que l’on s’élève dans l’atmosphère, jusqu’à atteindre les concentrations très faibles, caractéristiques de l’exosphère. Ainsi, la 50% de la masse de l’atmosphère se situe au-dessous de 5,5 km, les 75% au-dessous de 10 km, les 90% au-dessous de 16 km ; 99 % de la masse de l’atmosphère se situe entre 0 et 30 km. Dans cette couche, la composition chimique de l’air est relativement homogène.
…
Plan du Cours
Topographie et Roches sédimentaires
I – GENERALITES SUR LES ROCHES
A – Définitions
B – Classification des roches
1 – En fonction de la composition minérale
2 – En fonction de l’homogénéité
3 – En fonction de leurs modes et milieux de formations
C – Roches sédimentaires
1 – définition
2 – cycle sédimentaire
II – PROCESSUS DE FORMATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES
A – Altération physique (mécaniques)
1 – Désagrégation physique (mécanique)
2 – Variation de la température
3 – Action du gel
4 – Action des végétaux
B – Altération chimique
1 – Dissolution
2 – Oxydations / réductions
3 -Hydratation
4 – Décarbonatation
5 – Hydrolyse
6 – Altération et formation du sol
C – Érosion
1 – Définition
2 – Principaux agents d’érosion
D – Transport
1 – Principaux agents de transport
2 – Force des agents de transport
3 – Durée du transport
E – Processus de sédimentation
1 – Sédimentation et formation des strates
2 – Caractéristiques des milieux de sédimentation
F – Diagenèse
1 – Définition
2 – Quelques agents de diagenèse
3 – Principaux processus de la diagenèse
III – MILIEUX DE SEDIMENTATION
A – Milieux continentaux
B – Milieux intermédiaires
C – Milieux marins
IV – CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES
A – Classification selon leur mode de formation
B – Classification selon leur nature
V – INTERET DE LA GEOLOGIE DES ROCHES SEDIMENTAIRES
A – Intérêt scientifique
B – Intérêt économique
Hydroclimatologie
Chapitre 1 : Notions de climatologie
1 Définitions
2 Structure de l’atmosphère
1.1 Structure verticale de l’atmosphère terrestre en couches
2.2 Physique et composition de l’atmosphère
2.3 Les gaz atmosphériques
3 Paramètres climatiques
3.1 Rayonnement solaire
1.2 Température de l’air
3.2 Précipitations et évaporation (voir chapitre 2)
Chapitre 2 : Notions d’hydrologie
1 La vapeur d’eau dans l’air (Diagramme de phases de l’eau)
2 Cycle de l’eau et ses composantes
2.1 Cycle global de l’eau à la surface de la Terre (cycle externe)
2.2 Cycle de l’eau interne
2.3 Les composantes du cycle de l’eau
3 Bassin versant
3.1 Les caractéristiques géométriques
4 Bilan hydrologique
Chapitre 3 Notions d’hydrogéologie
1 L’eau souterraine
1.1 Aquifère et nappe
1.1.2.1.1 Nappe libre
1.2 Approvisionnement en eau
1.3 Types d’eau dans les aquifères
1.4 Caractéristiques hydrogéologiques du complexe eau/réservoir
1.5 Les eaux dans les roches karstiques
1.6 Hydrothermalisme continental
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