Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation : La circulation océanique

Présentation de l'animation

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation.


Cette animation rend compte des mécanismes et de l'organisation de la circulation océanique. Après une brève introduction portant sur l'inégale répartition de l'énergie solaire à la surface de la Terre, les circulations océaniques de surface sont présentées comme un des facteurs de transfert d'énergie des zones équatoriales où l'océan absorbe le plus d'énergie solaire (Température moyenne de l'eau : 31,32°C) vers les plus hautes latitudes (Température moyenne de l'eau : -1,9°C). Les cartes de courants marins de surface et des vents présentent une grande similitude. Cette comparaison permet de comprendre le moteur de cette circulation superficielle : la force de friction du vent qui entraine la formation de courants en surface.

L'étude des circulations superficielles est complétée par celle de la circulation thermohaline abordée ici de manière originale à travers le suivi d'une molécule d'eau dans un modèle d'océan mondial (modèle NEMO-OPA). Des modélisations analogiques sur le rôle de la température et de la salinité de l'eau dans ses variations de densité ainsi que l'exposé du phénomène d'upwelling permettent de comprendre les mouvements subsidents, profonds et ascendants.

A partir de centaines de milliers de trajets simulés, un modèle synthétique, présenté en fin d'animation, a été produit : il permet de quantifier et de comprendre les échanges océaniques inter bassins à l'échelle de globe, sur des échelles de temps de l'ordre du millier d'années, qui, couplés à l'atmosphère, assurent la redistribution de l'énergie solaire et la régulation du climat.

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

Comment s'explique et s'organise la circulation océanique mondiale ?

Notions abordées :

• Inégale répartition de l'énergie solaire,
• Courants océaniques de surface,
• Circulation thermohaline,
• Modèle de circulation océanique global.

Texte(s) de référence

Lycée SVT :

2nde : Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol

Le soleil : une source d'énergie essentielle

« L'énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète. »

« La photosynthèse en utilise moins de 1%. Le reste chauffe l'air par l'intermédiaire du sol et l'eau ce qui est à l'origine des vents et courants. »

Bulletin officiel spécial n° 4 du 29 avril 2010

Terminale S spécialité : Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains

Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir

« Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d'une dynamique liée notamment à l'énergie reçue du Soleil. Elles sont en interaction permanente avec la biosphère et la géosphère. Le climat, à l'échelle globale ou locale, est à la fois le résultat de ces interactions et la condition de leur déroulement. »

Bulletin officiel spécial n° 8 du 13 octobre 2011

Capacités et attitudes niveau lycée qui peuvent être mise en œuvre à travers l'exploitation de l'animation

• Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser).
• Recenser, extraire et organiser des informations.
• Comprendre qu'un effet peut avoir plusieurs causes.
• Exprimer et exploiter des résultats, à l'écrit, à l'oral, en utilisant les technologies de l'information et de la communication.
• Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique.
• Manifester sens de l'observation, curiosité, esprit critique.
• Être conscient de sa responsabilité face à l'environnement, la santé, le monde vivant.
• Être capable d'attitude critique face aux ressources documentaires.
• Manifester de l'intérêt pour la vie publique et les grands enjeux de la société.

Introductions des programmes de SVT du Lycée 2010 - 2011

Découpage de l'animation

L'animation La circulation océanique est constituée de trois parties dont la deuxième, la plus longue, est, pour faciliter la compréhension, très fragmentée et permet une progression personnalisée. Elle comporte en outre deux dossiers d'informations complémentaires.

Partie 1 : La circulation en surface

Les courants de surface qui assurent, pour une part, la redistribution de l'énergie solaire inégalement répartie à la surface de la Terre en raison de sa sphéricité sont le résultat de la friction exercée par les vents à la surface des océans.

Partie 2 : La circulation thermohaline

Cette circulation, en ce qui concerne les mouvements subsidents et profonds est la conséquence de variation de densité de l'eau qui s'explique par des variations de sa température et de sa salinité. Les mouvements ascendants sont quant à eux dus notamment au phénomène d'upwelling.

Dossier : Modélisation analogique de la circulation thermohaline.

Dossier : Le phénomène d'upwelling
Dans l'océan austral un courant circumpolaire draine l'eau profonde vers la surface : dans les quarantièmes rugissants les vents sont orientés à l'ouest, couplés à la force de Coriolis, ils génèrent un courant de surface vers le nord, la situation est exactement inverse dans les cinquantièmes hurlants ce qui entraine un écartement des eaux en surface et donc un courant ascendant depuis la profondeur.

Partie 3 : Bilan de l'animation

Un modèle synthétique de la circulation océanique globale est décrit dans cette partie : une molécule d'eau circule d'un océan à l'autre, de la surface aux abysses sur une durée de mille ans en moyenne grâce aux courants de surface et courants profonds qui couplés à l'atmosphère redistribuent l'énergie solaire et régulent le climat.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

On pourra proposer à des élèves de seconde ou de Terminale S spécialité, en binôme, de traiter la problématique suivante ici formulée sous forme de tâche complexe :

En raison de la sphéricité de la Terre, l'énergie solaire est davantage absorbée par les océans dans la zone équatoriale que dans les régions polaires. Une redistribution de cette énergie est en partie assurée par les courants marins à l'échelle du globe.

Comment s'explique et s'organise la circulation océanique mondiale ?

En vous fondant sur les données de la première partie de l'animation La circulation océanique, vous expliquerez, dans un premier temps, le moteur des courants marins de surface. Ensuite, d'après la deuxième partie, vous rendrez compte des mécanismes de la circulation thermohaline et du phénomène d'upwelling. Enfin, vous décrirez le modèle de la circulation océanique globale en précisant les ordres de grandeurs des distances, des profondeurs et des temps de cette circulation.

Capacités évaluées en situation d'apprentissage :

indicateurs de réussite :

Evaluation :

Elève :

Professeur :

• Exploiter des résultats en utilisant les techniques de l'information et de la communication

• Les fonctionnalités de l'animation sont correctement maîtrisées.

   

• La sélection des données est pertinente.

   

• Raisonner avec rigueur

• Les informations de la partie 3 sont reliées de manière claire

   

• Recenser, extraire et organiser l'information

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

   

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

   

• Communiquer dans un langage scientifiquement approprié

• La réponse rédigée est correcte

   

ECA : en cours d'acquisition - A : acquis

Aide à la démarche de résolution :

Partie 1

1. Comparez les cartes mondiales des vents et des courants marins et déduisez-en le moteur des courants de surface sachant que le vent exerce une force de friction sur l'eau à l'interface océan-atmosphère.

Partie 2

2. D'après le modèle analogique, présentez les deux facteurs capables de faire varier la densité de l'eau puis expliquez l'origine des courants océaniques subsidents et profonds.

3. A partir du dossier « Upwelling », exposez comment les eaux profondes de l'océan austral sont drainées vers la surface.

Partie (2 et) 3

4. Décrivez l'organisation de la circulation océanique globale à partir du modèle présenté en précisant les distances, les profondeurs ainsi que les durées de cette circulation.

Apports de savoir-faire :

Apports de connaissances :

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

 

Ressources complémentaires


Sur lesite.tv :

Le Gulf Stream en danger

Résumé

La circulation permanente à grande échelle de l'eau des océans est engendrée par des écarts de température et de salinité des masses d'eau. La fonte des glaces arctiques provoque la montée de l'eau douce à la surface des océans. Celle-ci, par définition légère, agit comme un couvercle et va empêcher le mélange vertical des eaux, c'est-à-dire que les eaux salées plongent en profondeur. En empêchant cette plongée des eaux denses, depuis la surface vers le fond, le risque est de stopper la circulation océanique globale qui transporte la chaleur et le sel à l'échelle de la planète. Le Gulf Stream, courant océanique, est directement menacé par cette circulation dite thermohaline... :

http://www.lesite.tv/videotheque/0846.0004.00-le-gulf-stream-en-danger

Dissolution, le sel de la mer

Résumé

Jean-Louis Etienne, médecin et explorateur, venu étudier les courants froids profonds au nord de la Norvège, décrit comment le sel peut influencer les courants des mers et des océans. Rendez-vous sur la banquise ! :

http://www.lesite.tv/videotheque/0264.0411.00-dissolution-le-sel-de-la-mer