Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation : Ozone stratosphérique, le fragile équilibre


Présentation de l'animation

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation.


Cette animation présente, de manière simple mais précise et grâce à un commentaire s'appuyant sur de nombreuses séquences animées claires et accessibles, la localisation de la « couche d'ozone » stratosphérique, son rôle protecteur pour le vivant, les modalités de sa formation ainsi que le rôle des CFC anthropiques à l'origine du « trou » se développant dans cette couche durant le printemps austral et les moyens mis en œuvre depuis 1987 pour contrer son extension et permettre un retour à l'équilibre naturel de l'ozone à l'horizon 2060.

Une particularité de cette animation est d'exposer le cycle de formation/destruction de l'ozone (cycle de Chapman) et l'action destructrice pour l'ozone des produits de dissociation des CFC (chlorofluorocarbures) grâce à des équations bilans animées qui favorisent grandement la compréhension des phénomènes décrits.

La problématique de cette animation pourrait être formulée de la manière suivante :

Comment assurer le retour à l'équilibre naturel de l'ozone stratosphérique, indispensable aux êtres vivants, que les activités humaines ont perturbé au point de générer un déficit entrainant la formation d'un « trou » saisonnier au dessus de l'antarctique ?

Notions abordées :

• Couche d'ozone stratosphérique
• Ozone stratosphérique / UV A, B, C / Vivant
• Mesure de la concentration d'ozone : unité Dobson
• La destruction de l'ozone dans le vortex austral
• Cycle de Chapman
• Action de l'Homme sur son environnement :

• Déficit d'ozone stratosphérique / « trou d'ozone » saisonnier / CFC
• Interdiction des émissions de CFC - 1987 / Retour équilibre naturel - 2060

Texte(s) de référence

SVT Cycle 4 : Bulletin Officiel spécial n°11 du 26 novembre 2015

La planète Terre, l'environnement et l'action humaine :

Expliquer quelques phénomènes météorologiques et climatiques.

- Météorologie ; dynamique des masses d'air et des masses d'eau ; vents et courants océaniques.

Terminale S enseignement de spécialité -thème  Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir.

Découpage de l'animation

L'animation Ozone stratosphérique, le fragile équilibre est constitué de six parties dont trois comportent des dossiers d'informations complémentaires:

L'animation Ozone stratosphérique, le fragile équilibre est constitué de six parties dont trois comportent des dossiers d'informations complémentaires:

Partie 1 : Localisation de l'ozone stratosphérique dans la structure de l'atmosphère terrestre à travers des vues 3D et un commentaire descriptif.

Partie 2 : Absorption différentielle des UV C, B, A par la couche d'ozone stratosphérique en lien avec son rôle protecteur du vivant (brulures, lésion ADN, cancer de la peau, photosynthèse)

Dossier : Mesure de la colonne atmosphérique d'ozone -
Unité Dobson

Partie 3 : Evolution mensuelle et géographique de la répartition de la colonne atmosphérique d'ozone sur une carte du monde.

Dossier : Cycle de formation/destruction d'ozone (Cycle de Chapman) illustré par des équations bilans animées et commentées.

Partie 4 : Origine et localisation du trou dans la couche d'ozone durant le printemps austral. Mise en évidence du rôle du vortex (vents tournants forts autour du pôle sud qui empêche les échanges) à l'intérieur duquel l'ozone est rapidement détruit.

Dossier : Destruction de l'ozone par les produits de dissociation des CFC anthropiques. Présentation du cycle catalytique du chlore qui détruit l'ozone sous forme d'équation animées et commentées.

Partie 5 : Comblement naturel du trou d'ozone lors de l'été austral mais persistance d'un déficit cumulé.

Partie 6 : Interdiction des émissions de CFC depuis 1987 et retour à l'équilibre naturel de l'ozone attendu pour 2060.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

On pourra proposer à des élèves de troisième en binôme ou de première S dans le cadre de leur groupe de TPE de traiter la problématique suivante ici formulée sous forme de tâche complexe :

L'ozone (O3) est un gaz atmosphérique présent dans la basse atmosphère (troposphère), où il peut être, pour certaines concentrations, à l'origine de troubles respiratoires. Il est aussi présent dans la haute atmosphère (stratosphère) où son interaction avec les rayonnements solaires ultra violets (UV) le rend, à l'inverse, indispensable aux êtres vivants.

Depuis les années 1980, a été constaté un déficit en ozone stratosphérique dont la conséquence la plus directe est la formation d'un « trou » saisonnier dans cette couche d'ozone au dessus de l'antarctique durant le printemps austral.

Comment l'Homme a-t-il agi pour combler ce déficit et permettre un retour à l'équilibre naturel de l'ozone stratosphérique à l'horizon 2060 ?

Pour résoudre ce problème, vous préciserez, à l'aide des fonctionnalités de l'animation Ozone stratosphérique, le fragile équilibre, dans un premier temps la localisation de la « couche d'ozone stratosphérique », les bénéfices pour le vivant de son interaction avec les UV ainsi que les modalités des mesures de la concentration en ozone et du cycle de formation-destruction de ce gaz. Dans un second temps vous rechercher les causes du déficit mesuré depuis les années 1980 ainsi que celles de la formation d'un « trou saisonnier » dans la couche d'ozone dont vous fournirez les caractéristiques spatiales et temporelles. Vous relèverez enfin la mesure prise au niveau mondial qui devrait permettre un retour à l'équilibre naturel de l'ozone stratosphérique à l'horizon 2060.

Capacités évaluées en situation d'apprentissage :

indicateurs de réussite :

Evaluation :

Elève :

Professeur :

• Chercher et sélectionner l'information demandée

• Les fonctionnalités de l'animation sont correctement maîtrisées.

   

• La sélection des données est pertinente.

   

• Saisir et organiser l'information utile pour répondre au problème posé

• Le relevé des données permettant de répondre au problème est complet.

   

• La réponse rédigée est claire.

   

ECA : en cours d'acquisition - A : acquis

 

Aide à la démarche de résolution :

Partie 1

1. Relever l'intervalle d'altitudes dans lequel se trouve l'ozone stratosphérique.

Partie 2

2. Préciser l'action de l'ozone sur les UV C, B et A et indiquer les 4 intérêts majeurs que cela représente pour les êtres vivants.

3. Noter la définition de «unité Dobson » servant à la mesure de la colonne atmosphérique d'ozone à partir du dossier d'information.

Partie 3

4. Préciser comment évolue la répartition de la colonne atmosphérique d'ozone.

5. Expliquer les modalités du cycle de formation-destruction de l'ozone ou cycle de Chapman concourant à son équilibre naturel (concentration constante) au cours du temps à partir du dossier d'information.

Parties 4 (+ dossier d'information) et 5

6. Préciser les causes en détaillant le rôle des produits de dissociation des CFC produits par l'Homme ainsi que la situation spatiale et temporelle du «trou » saisonnier dans la couche d'ozone stratosphérique.

Partie 6

7. Citer quelle mesure permettra le retour à l'équilibre naturel de l'ozone en 2060.

Apports de connaissances :

Se référer aux documents de la rubrique « Ressources complémentaires » ci-dessous.

Ressources complémentaires

Les reportages de science actualités :

http://www.universcience.fr/fr/science-actualites/actualite-as/wl/1248100233933/-/

Un premier trou d'ozone en arctique ?