Evaluation de l'albédo terrestre - Exao

Ce TP peut être introduit par un document sur la diminution de la surface des calottes glaciaires et de la banquise ainsi que leurs conséquences sur le climat.

Après étalonnage, on mesure dans l'infrarouge la réflectance de divers échantillons. Les valeurs sont reportées dans un tableur (joint en ressource) afin d'évaluer l'albédo moyen terrestre.

- eau salée pour figurer les océans

- un mélange sable / arène granitique pour figurer les zones désertiques

- de la glace d'eau ou du givre pour figurer les calottes glaciaires

- du gazon ou des feuilles pour figurer la végétation

- du granite pour figurer les chaînes de montagne

Plusieurs mesures sont faites dans la classe pour obtenir des valeurs moyennes. On peut également faire varier les échantillons.

On peut également utiliser un luxmètre comme proposé sur le site de l'académie de Besançon.

L'albédo terrestre actuel est de 30%. Pour l'estimer expérimentalement il faut tenir compte de 2 facteurs :
- La répartition sur Terre des océans, des calottes glaciaires, des déserts etc.
- L'énergie solaire reçue au niveau du sol est proche de 78 % du rayonnement initial car environ 22 % est réfléchie par l'atmosphère. Il faut donc que les élèves modifient leurs valeurs expérimentales avant le calcul de l'albédo terrestre (cf. dernière colonne du tableur)

Le calcul est donc (après modification) :

Exemple de résultats obtenus en classe (en rouge : valeurs moyennes faites sur 12 groupes - tableur fourni en document joint)

Les élèves peuvent alors estimer l'albédo terrestre suite à un réchauffement climatique ou un refroidissement en modifiant la superficie des océans et des calottes terrestres.

Valeurs obtenus en TP :
- réchauffement climatique : albédo = 26.7%
Donc l'albédo terrestre a diminué. Le sol capte plus d'énergie solaire qu'il restituera à l'atmosphère : amplification du réchauffement.
- glaciation : albédo = 32.3%
Donc l'albédo a augmenté. Le sol réfléchit plus d'énergie solaire : amplification du refroidissement.

L'albédo étant une notion assez complexe, le retour des élèves sur cette manipulation est très positif.

Une analyse documentaire est obligatoire pour préparer cette activité, analyser les résultats expérimentaux obtenus et les comparer avec des données réelles.
Exemple de ressource sur le site du CEA.
Exemple de ressource sur le site du CNRS.

Cette activité peut être complétée avec le logiciel SimClimat qui permet de modéliser l'évolution du climat terrestre selon différents facteurs dont l'albédo.

Il faut penser à critiquer la manipulation, notamment la difficulté d'estimer au plus juste la superficie les différents environnements terrestres.
Mais c'est aussi un argument supplémentaire pour comprendre les difficultés de modélisation du climat et de son évolution future.
On rappellera enfin la différence entre calotte glaciaire et banquise.