Le climat en mathématiques

Normales et variabilité

Normales et variabilité

Au mois de janvier 2015, la météo de Montpellier a-t-elle été conforme aux normales saisonnières ?

Objectifs :

Il s'agit, à partir d'informations recueillies sur le site de Météo-France, de comparer la météo locale (températures, ensoleillement, pluviométrie) du dernier mois écoulé avec les normales saisonnières.

Après avoir rangé les données recueillies en classes,  les élèves sont invités à calculer des fréquences afin d'élaborer une argumentation et de présenter leurs conclusions.

Données météo du site :

  • Données locales sur un mois de la ville la plus proche
  • Données moyennes sur le même mois de la même ville

Points mathématiques abordés :

  • Tri de données en classes
  • Fréquences
  • Utilisation d'un tableur : écriture d'une formule, recopie, représentation en diagrammes circulaires
  • Interprétation des résultats

Public visé :

À partir de la classe de cinquième.

Prérequis :

Cette activité vient en conclusion de chapitre « Gestion de données ». Le tri d'informations sous forme de tableau, le calcul de fréquences et les diagrammes ont donc déjà été étudiés.

Matériel :

Ordinateur ou tablette avec connexion internet (ou relevé des données au préalable)

Vidéoprojecteur pour montrer certaines procédures si besoin

Durée en heures :

0.25 + 2 + 0.25

Scénario/ dispositif de classe :

1e partie : en classe entière discussion sur le problème posé et définition du vocabulaire

2e partie : en salle informatique par binômes ou individuellement

  • récolte des données sur le site météo
  • classement des températures en inférieure ou supérieure à la normale
  • calcul de fréquences et réalisation de diagrammes circulaires

3e partie : réponse à l'écrit à la question après analyse des résultats

Développement du scénario

1e partie : Après avoir lu l'intitulé de l'activité, on pourra interroger les élèves sur leur ressenti : la météo leur a-t-elle semblée « normale » le mois dernier ? La nécessité s'impose alors d'utiliser différents indicateurs pour décrire la météo ainsi que de définir ce que l'on entend par « normale ».

On présentera alors à la classe les quatre types de données qui seront utilisées : température minimale, température maximale, ensoleillement et pluviométrie. On expliquera ensuite que la notion de « normale saisonnière » correspond à une moyenne calculée à partir de mesures prises sur de nombreuses années (de 1981 à 2010 sur le site de Météo-France).

2e partie : Dans un premier temps, les élèves recherchent sur le site de Météo-France les normales saisonnières de température, ensoleillement et pluviométrie pour le lieu étudié. A partir d'un graphique annuel (voir fiche élève), ils sont d'abord amenés à donner une description sommaire du climat sur l'année, puis à relever les normales du dernier mois écoulé.

Image 1-1 : affichage des données

Dans un deuxième temps, ils chercheront à comparer les données journalières réellement relevées au cours de ce mois avec les normales de référence. L'objectif final est de regrouper les jours en classes selon l'écart entre leur température réelle et la température normale (pour les températures minimales et maximales).

A partir des recensements effectués dans la première partie, et à l'aide du tableur, les élèves doivent calculer les fréquences de chaque classe et réaliser des diagrammes circulaires.

3e partie : À l'aide des informations recueillies et du travail d'analyse effectué sur tableur, les élèves doivent rédiger un texte répondant à la question initiale. Un débat oral peut aussi être envisagé.

Production attendue :

  • La fiche élève dûment complétée
  • Le fichier tableur contenant les tableaux avec formule de calcul des fréquences et les graphiques
  • Le bilan rédigé

Remarques/observations :

Le site de Météo-France permet d'obtenir les données concernant un grand nombre de villes. Cependant, pour les collèges situés dans de petites communes, il faudra déplacer l'étude sur une autre ville du département ou choisir une station météo à proximité (la carte de France disponible sur le site, dans l'onglet « Climat » permet d'en localiser facilement). D'autre part, il importe de faire travailler les élèves sur un mois totalement écoulé. Ainsi, sur toute la fiche élève, le lieu et le mois de l'étude sont indiqués en bleu afin de pouvoir être facilement modifiés.

Cette activité est prévue pour être exécutée avec le tableur d'OpenOffice. Certaines adaptations seront peut-être nécessaires si une autre suite bureautique est utilisée.

Selon la saison et la région, le calcul de l'écart entre température normale et la température réelle peut amener à manipuler et comparer, voire soustraire, des nombres négatifs. Cependant, même si cette notion n'a pas encore été abordée en classe, cela se fait relativement intuitivement et ne génère pas de grosse difficulté. On peut donc considérer que cette activité permet soit de réinvestir la notion, soit d'en donner une première approche.