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L&#039;action de l&#039;homme sur le climat

&quot;Les modèles climatiques qui servent à l&#039;évaluation des conséquences de la croissance de l&#039;effet de serre sont des outils numériques lourds qui reconstruisent le climat de la planète sur la base des équations fondamentales de la physique. Récemment, le progrès des capacités de calcul a permis d&#039;utiliser ces modèles à l&#039;étude des fluctuations lentes de notre environnement global, fluctuations qui mettent en jeu à la fois la dynamique de l&#039;océan et de l&#039;atmosphère. Ces modèles ont obtenu de grands succès et se montrent capables de simuler au moins qualitativement la plupart des régimes naturels de fluctuation du climat. Lorsqu&#039;il sont appliqués à l&#039;évaluation des changements climatiques futurs les modèles existant présentent un accord fort sur certains points : dans tous les cas la réponse aux gaz à effet de serre se traduit par un réchauffement net, plus marqué aux Pôles

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La météorologie

&quot;La météorologie étudie les fluctuations à court terme de l&#039;état de l&#039;atmosphère. Elle se distingue en cela de la climatologie, qui étudie les propriétés moyennes de l&#039;atmosphère sur de longues périodes de temps. L&#039;atmosphère est régie par des lois physiques parfaitement connues. Mais elle constitue l&#039;exemple type d&#039;un système &quot;&quot; chaotique &quot;&quot;, pour lequel une petite incertitude sur son état présent résulte rapidement en une grande incertitude sur son état futur. C&#039;est là que réside fondamentalement la difficulté de la prévision météorologique. La prévision météorologique dépend maintenant entièrement de &quot;&quot; modèles numériques &quot;&quot;, qui calculent de proche en proche l&#039;évolution future de l&#039;état de l&#039;atmosphère. L&#039;augmentation des moyens de calcul va de pair avec une amélioration constante des modèles numériques, qui prennent en compte des processus de plus en plus variés. L&#039;amélioration des systèmes d&#039;observation, et des méthodes d&#039; &quot;&quot; assimilation &quot;&quot; des données, contribue aussi au progrès lent et régulier de la qualité des prévisions météorologiques. Les tempêtes qui ont frappé la France à la fin de 1999 constituent une excellente illustration des forces et des faiblesses actuelles de la prévision météorologique. &quot;

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Le climat : mécanismes et variabilité

&quot;Le climat peut se définir comme la distribution statistique des conditions météorologiques prévalant dans les basses couches de l&#039;atmosphère où vivent les hommes. Celles-ci sont le résultat de mécanismes variés mettant en jeu l&#039;énergie reçue du soleil, le rayonnement tellurique, la composition chimique de l&#039;atmosphère, la rotation de la Terre, la topographie des continents, la dynamique des deux fluides que sont l&#039;atmosphère et océan, le cycle de l&#039;eau, la végétation et l&#039;hydrologie des sols. La circulation de l&#039;atmosphère et de l&#039;océan détermine les climats régionaux et assure le transport de l&#039;énergie des tropiques vers les pôles, et plus généralement, des régions excédentaires vers les régions déficitaires. Les grandes caractéristiques du climat sont associées dans les tropiques, à la circulation de Hadley-Walker qui module les saisons des pluies équatoriales et les déserts subtropicaux

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La Moselle ensauvagée (8/10) - L&#039;homme dans la vallée

Huitième partie de la ressource La Moselle ensauvagée - De l’eau et des forêts dans la vallée de la Moselle ou le retour d’une dynamique naturelle. L’installation de l’homme date des temps préhistoriques, mais la forêt alluviale n’a été vraiment défrichée qu’à la fin du Moyen Age. Les défrichements ont été particulièrement marqués sur les marges de la vallée. Les villages de la vallée sont favorisés par la rivière, qui fournit des espaces pour la pâture, des graviers et des étangs, mais en subissent les contraintes (inondations, destructions). Au cours du 19ème siècle, des tentatives d’irrigation ont été faites par les frères Dutac, qui se sont soldées par un échec. Ces canaux ont été toutefois récupérés partiellement par les industriels et les ingénieurs du Canal de l’Est ainsi que certains particuliers qui ont installé des microcentrales. Les perturbations humaines (défrichements, gravières, microcentrales, corsetage localisé) ont modifié l’hydrologie naturelle de la rivière avec exhaussements ou incision, augmentation de la charge sédimentaire grossière, diminution des embâcles). Actuellement, il est interdit de creuser des gravières dans et en bordure du lit mineur, et les embâcles sont laissées en place. Des techniques végétales douces tentent de limiter les défluviations. Ces mesures permettent de conserver les services écologiques offerts par la rivière (eau de bonne qualité, dissipation de l’érosion). Cette ressource a reçu le prix européen Medea Awards 2016 pour la meilleure utilisation des médias dans l&#039;enseignement supérieur. Elle est sous-titrée en anglais.

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Les batteries et piles dans un environnement durable

Les générateurs électrochimiques transforment l&#039;énergie chimique directement en énergie électrique. Ceux que nous utilisons habituellement sont caractérisés par leur autonomie, leur souplesse d&#039;utilisation et leur discrétion. Une pile transforme de la matière puis est rejetée. Les produits qu&#039;elle contient ne doivent donc pas être gênants pour l&#039;environnement. Un accumulateur utilise mieux les matériaux qu&#039;il contient, car il peut être rechargé électriquement. Le développement de nouveaux accumulateurs Ni-MH , Li-ion, …, prend une importance économique croissante, dans le domaine des télécommunications qui privilégie la miniaturisation, dans le domaine spatial, qui privilégie la fiabilité, dans le domaine du véhicule électrique ou hybride qui privilégie la cyclabilité et l&#039;énergie cumulée. L&#039;énergie embarquée à bord d&#039;un générateur électrochimique apparaît modeste devant celle fournie par la combustion des hydrocarbures. C&#039;est pourquoi se développent les piles à combustible. Comme les moteurs thermiques, elles utilisent l&#039;air ambiant. Les piles à combustible ont un meilleur rendement énergétique et utilisent mieux les carburants fossiles. Elles sont bien adaptées à l&#039;utilisation de l&#039;hydrogène, combustible accessible au moyen des énergies renouvelables. Les baisses de prix attendues leur permettront de trouver une place dans une économie de développement durable.

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L&#039;énergie nucléaire - Bertrand BARRE

Pour faire face à la croissance démographique et aux besoins criants de développement du Tiers Monde, l&#039;humanité va devoir accroître encore une consommation d&#039;énergie déjà sans commune mesure avec celle des siècles passés, sans mettre pour autant en péril son environnement. Depuis la découverte du feu, l&#039;humanité a couvert ses besoins d&#039;énergie grâce au soleil, soit en utilisant plus ou moins directement son flux instantané d&#039;énergie, soit en puisant dans les ressources d&#039;énergie solaire stockées par la planète. Ce n&#039;est que depuis moins de cinquante ans qu&#039;une énergie nouvelle, venue non plus de notre soleil mais des lointaines supernovae, est venue enrichir l&#039;éventail des sources disponibles à l&#039;humanité : l&#039;énergie nucléaire de fission. Déjà équivalente, après un démarrage extrêmement rapide, à toute l&#039;énergie hydraulique du monde, l&#039;énergie nucléaire est aujourd&#039;hui en phase de quasi-stagnation, et se heurte dans de nombreux pays à une opposition presque viscérale. L&#039;énergie nucléaire n&#039;est, en somme, qu&#039;une façon compliquée de faire bouillir économiquement de grandes quantités d&#039;eau, sans émettre de gaz de combustion dans l&#039;atmosphère. Comme toutes les formes d&#039;énergie, elle a des avantages spécifiques, des inconvénients spécifiques, et des champs d&#039;application plus ou moins privilégiés. Et puisque nous aurons besoin de toutes les sources, y compris de l&#039;énergie nucléaire de fission, il faut en maîtriser les inconvénients et tirer durablement parti de ses avantages, là où ils sont le plus valorisables. C&#039;est d&#039;autant plus réalisable qu&#039;il s&#039;agit d&#039;une énergie jeune, qui dispose encore de grandes marges de progrès.

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L&#039;avenir des énergies fossiles

L&#039;avenir des énergies fossiles par Didier HOUSSIN (texte disponible en téléchargement)

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Les moteurs biologiques - Jacques PROST

Moteurs moléculaires biologiques par Jacques prost La vie des êtres unicellulaires ou multicellulaires met en jeu un certain nombre de fonctions parmi lesquelles la synthèse chimique, le mouvement, le transport de matière, la morphogenèse, la duplication etc. Depuis environ une quinzaine d&#039;année, il est apparu de plus en plus clairement que ces fonctions étaient assurées par des machineries d&#039;une complexité redoutable. Le nom générique de moteur moléculaire est associé au plus simples de ces machineries. On distingue couramment les moteurs moléculaires rotatifs des moteurs moléculaires linéaires. Les premiers sont impliqués principalement dans la synthèse du carburant cellulaire essentiel l&#039;ATP (adénosine triphosphate) et dans la propulsion de bactéries telles que E. coli, les seconds sont ubiquitaires dans les cellules eucaryotes. Ils participent au transport intra-cellulaire, à la motilité cellulaire, à la mitose, à l&#039;organisation de la cellule, aux contractions musculaires, aux battements des cils et des flagelles, à la détection du son etc. S&#039;il est aisé de comprendre l&#039;importance biologique des moteurs moléculaires on peut se demander en quoi ils peuvent intéresser les physiciens et les physico-chimistes. La raison est double, bien que l&#039;accent soit souvent mis seulement sur le premier aspect. Premièrement, la faible taille de ces moteurs en fait des objets soumis violemment aux fluctuations thermiques (&quot; bombardement &quot; incessant par les autres molécules), et malgré ces sollicitations stochastiques importantes, ils ont un fonctionnement comportant très peu de &quot; fautes &quot;, leur mouvement est presque déterministe, leur rendement est élevé ( presque un pour certains moteurs rotatifs).On a donc là un problème de physique statistique intriguant. Deuxièmement, et cet aspect est sous-estimé à l&#039;heure actuelle, les moteurs moléculaires sont des acteurs essentiels des processus d&#039;auto-organisation de la cellule. La description de ces processus fait appel à la physique des transitions de phase et des systèmes dynamiques. Ce champ d&#039;activité commence tout juste à être exploré, et présence une très grande richesse.

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Automobiles et véhicules électriques

Il y a un siècle, les moteurs à vapeur, au pétrole et électriques étaient en concurrence pour remplacer la traction animale. Chaque fois qu&#039;il a été possible d&#039;alimenter en permanence, par une source externe, des véhicules évoluant, de ce fait, en site propre ou partagé, c&#039;est l&#039;électricité qui a prévalu : métro, train, tramway, trolley bus. Pour les autres véhicules autonomes qui nécessitent une source d&#039;énergie embarquée, les énergies fossiles et les moteurs à combustion interne ont pris la quasi-totalité du marché pour d&#039;évidentes raisons d&#039;autonomie. Qu&#039;en est-il maintenant alors que, victimes de leur succès, les véhicules routiers engorgent les voies de circulation, émettent des nuisances qui deviennent insupportables aux habitants des villes et qu&#039;il en est de même sur certaines voies d&#039;eau ? Aux enjeux vitaux qui se présentent, l&#039;électricité apporte des réponses multiples. Pour que leur impact soit sensible, les progrès nécessaires des techniques devront s&#039;accompagner d&#039;une évolution des comportements voire contribuer à les susciter.

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Pollution et épuration des eaux

Les problèmes posés par l&#039;exploitation de l&#039;eau, ressource vitale et vulnérable, au bénéfice des sociétés humaines, exigent de la part des scientifiques une approche transdisciplinaire qui reste à construire. Les actions structurantes dans cette optique rapprochent les &quot; sciences du savoir &quot; et les &quot; sciences de la valeur &quot;. Sur cette trajectoire - du savoir au faire valoir - en matière de gestion qualitative de l&#039;eau, le parcours est complexe mais l&#039;exhaustivité n&#039;est pas indispensable. Dans le présent contexte, la conférence fera découvrir quelques &quot; épisodes significatifs &quot; de recherche et d&#039;action. D&#039;ores et déjà on notera que la &quot; technologie curative &quot; est un remède aux pollutions localement contrôlables, mais qu&#039;elle est inapte à &quot; repenser &quot; un hydrosystème où se sont accumulés des contaminants de l&#039;eau dont les conséquences apparaissent graduellement dans le temps.

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