LE MÉTAMORPHISME

Le métamorphisme

a lieu en profondeur, à l’intérieur de la Terre. N'importe quelle roche peut être métamorphisée. Ce peut être une roche sédimentaire, magmatique ou même une roche métamorphique déjà existante. Selon la nature de la roche de départ on distingue :

•          le para-métamorphisme : c'est une roche sédimentaire qui est métamorphisée

•          l'ortho-métamorphisme : c'est une roche magmatique qui est métamorphisée

•          le poly-métamorphisme : c'est une roche métamorphique qui est métamorphisée

Principe général

Plus on s'enfonce sous terre, plus la température ambiante augmente.

En moyenne l'augmentation est de 3°C tous les 100 mètres, c'est le gradient géothermique moyen.

De même la pression augmente avec la profondeur.  Si à la surface, une température de 1000°C suffit à la fusion de la plupart des roches, en profondeur, cette valeur sera bien plus importante. En effet la pression va s'opposer à la fusion.

Quand une roche s'enfonce, elle subit d'abord les phénomènes de la diagenèse, puis au fur et à mesure que la température et la pression augmentent, des réarrangements ioniques viennent perturber la structure de certains minéraux. Il y a alors métamorphisme.

Le métamorphisme correspond à l'intervalle existant entre la diagenèse des sédiments (faible température et faible pression) et la fusion des roches (par anatexie). La transition entre diagenèse et métamorphisme est appelé Anchimétamorphisme.

Il s’agit en réalité des phénomènes qui se déroulent

au-dessus de 100° C et de 1 kb (= 1'000 bars)

Ainsi le métamorphisme ne concerne que des roches solides.

Malgré les transformations minéralogiques et structurales que subit la roche, celle-ci reste toujours à l'état solide.

Des apports de liquide extérieur peuvent toutefois avoir lieu, entraînant la modification de la composition chimique de la roche par métasomatose.

Les facteurs du métamorphisme

Les principaux sont la température et la pression, mais aussi l’action des fluides.

Température

Une augmentation de température se traduit par une perte d'eau. Cette augmentation a plusieurs origines, elle peut avoir lieu :

par enfouissement : l'augmentation se fait selon le gradient géothermique (3°C /100m), mais il existe des variations selon les zones : les cratons, régions peu actives du globe, appelées aussi boucliers, ont un gradient faible (1°C /60m), les zones actives ont au contraire un gradient élevé (10°C /100m), de même que les zones orogéniques fraîchement érodées où, par équilibre isostatique, le gradient géothermique s'est élevé.

par friction : dans les zones de subduction, l'enfoncement d'une plaque froide entraîne une chute des isothermes au niveau de la fosse océanique puis leurs remontées rapide. L'échauffement provoque la libération d'eau par la croûte subductée.

par intrusion magmatique : c'est le cas des métamorphismes de contact.

Pression

Le poids des roches impose une augmentation de la pression de  250 à 300 bars chaque fois qu'on s'enfonce de 1'000 mètres.

Cette pression est de type lithostatique, c'est-à-dire qu'elle s'exerce d'une manière identique dans toutes les directions de l'espace.

L'augmentation de la pression favorise la formation de minéraux denses. Ainsi, avec l'augmentation de la pression, le disthène, Al2SiO5, se développe au détriment de l'andalousite, qui a la même composition chimique mais qui est moins dense.

En plus de la pression lithostatique, les roches sont très souvent soumises à des pressions orientées dues aux poussées unidirectionnelles qui s'exercent sur les couches dans les zones de subduction.

Les pressions orientées provoquent la fissuration des roches.

Celle-ci favorise la circulation de fluides et facilite du même coup les transformations chimiques au sein de la roche.

Les pressions orientées sont aussi responsables de l'apparition de la schistosité, cette structure en feuillets qui caractérise de nombreuses roches métamorphiques.

Sous l'effet de la chaleur, l‘ H2O qui imprègne les roches ainsi que celle renfermée dans de nombreux minéraux, en particulier les argiles, les micas et les amphiboles, est libérée, devient active, facilitant et accélérant les échanges chimiques entre minéraux.

De même, le CO2 libéré par la dissociation des carbonates, facilite les déplacement chimiques au sein de la roche.

Par exemple, la réaction entre de la calcite et le quartz aboutit à la formation de wollastonite et libère du CO2 selon le schéma suivant

CaCO3       +             SiO2 ⇒ CaSiO3   +            CO2

Calcite  + quartz ⇒ wollastonite + dioxyde de carbone

Ce sont de nombreuses réactions de ce type qui modifient les assemblages minéralogiques

au sein d'une même roche.

Les constituants fluides jouent donc un rôle prépondérant dans ces transformations.

Sans eux, le métamorphisme serait presque inexistant.

Les différents types de métamorphismes

On  distingue 

               3 types de métamorphismes :

                                  Le choc engendre des températures et des pressions énormément élevées qui transforment les minéraux de la roches choquées.

Ex: le quartz se transforme en coesite

Figure dimpact météorite

                                             

                                                                 Les roches sont généralement métamorphisées au contact d'un granite intrusif. C'est principalement la température qui intervient ici, il y a peu de déformation liées à la pression. L'intrusion du magma, en poussant les terrains déjà en place, peut toutefois induire une schistosité. Il n'y a souvent qu'un réarrangement minéralogique sans échange avec d'autres corps que la roche originelle (métamorphisme isochimique).
C'est la chaleur du magma qui est responsable de la transformation des roches qui l'entourent. La zone métamorphisée est réduite et dessine une auréole de métamorphisme autour du magma refroidi.

Lorsque le magma encore très chaud est introduit dans une séquence de roches encaissantes froides, il y a transfert de chaleur (les flèches) et cuisson de la roche encaissante aux bordures.

                                                                                          L'épaisseur de la zone affectée par le métamorphisme

varie d'une situation à l'autre :

-          au contact d'un mince filon, la roche encaissante ne sera affectée que sur quelques centimètres;

-           au contact d'un massif important elle pourra être transformée sur plus d'un kilomètre d'épaisseur.

 

•          Le métamorphisme régional :

Ce métamorphisme affecte des volumes de roches considérables, et les parties qui affleurent en surface s'étendent souvent sur des milliers de kilomètres carrés. Il est dû à l'enfouissement que subissent les roches qui sont entraînées dans les lents bouleversements qu'implique le fonctionnement d’une zone de subduction.

On peut y observer une succession de terrains de plus en plus métamorphisés de même qu'une schistosité de plus en plus poussée.

Cela peut aboutir à un début de fusion (Migmatite) voire même à une fusion complète de la roche (Anatectite).

Le granite obtenu est alors concordant (il n'y a pas de limite franche avec l'encaissant).
La principale cause de ce type de métamorphisme est d'origine tectonique.

C'est pourquoi les minéraux de ces roches métamorphiques sont souvent aplatis et orientés le long des plans de foliation.

Les cristaux ou les particules d'une roche magmatique ou sédimentaire seront aplatis, étirés par la pression sous des températures élevées et viendront s'aligner dans des plans de foliations; c'est la foliation métamorphique .

Les roches métamorphiques

Structure des roches métamorphiques

Les roches métamorphiques subissent souvent des déformations sous l’effet de la pression.

Ces contraintes entraînent l'apparition de structures particulières dans la roche.

On peut en distinguer 3 types qui se succèdent avec l'intensité du métamorphisme :

•          Une stratification qui est issue des phénomènes de sédimentation. Elle est perpendiculaire aux forces en jeu (pression lithostatique). Elle concerne le débit de la roche.

•          Une schistosité où la roche se débite en feuillets de même composition minéralogique. Cette disposition apparait à partir de 5 km de profondeur. Elle est souvent à relier aux contraintes tectoniques. Le plus souvent la schistosité est perpendiculaire ou oblique aux forces en jeu.

•          Une foliation où certains minéraux de la roche se transforment.

Les nouveaux minéraux qui apparaissent s'aplatissent et s'orientent selon la direction de la schistosité. Ils peuvent se regrouper sous forme de lit.

Le front de foliation serait situé vers 10 Km de profondeur. (micaschistes, gneiss).

Au cours du métamorphisme, une même roche subit des modifications minéralogiques. Certains minéraux apparaissent, d'autres disparaissent. Or les minéraux n'apparaissent que dans certaines conditions de températures et de pressions, ce que l'on appelle leur domaine de stabilité.

Pour éviter des erreurs d'interprétations en n'étudiant qu'un seul minéral, on a défini des paragenèses. En fait on observe non pas un minéral, mais une association de minéraux, ou paragenèse.

Les séries métamorphiques

Au niveau du métamorphisme régional il est souvent possible de voir les différentes étapes de transformation des roches.

Ces étapes sont caractérisées par la formation de certains minéraux dont la nature dépend de la roche de départ.

Classification des métamorphismes

On ne peut pas à proprement parler trouver une classification simple de roches métamorphiques. Il s'agit plutôt de trouver ses conditions de formation.

Les isogrades

Ce sont des zones qui définissent un degré d'intensité dans le métamorphisme. Elles sont caractérisées par l'apparition successive de certains minéraux. Par exemple dans la succession chlorite, biotite, staurotide, disthène et sillimanite une zone où apparait la biotite et la chlorite sera moins métamorphisée qu'une zone où apparaît aussi le staurotide.

Les zones de métamorphisme

Elles permettent d'établir une classification en fonction de l'intensité du métamorphisme ramenée à la profondeur :

•          L'anchizone : C'est la zone intermédiaire entre diagenèse et métamorphisme.

•          L'épizone : Elle correspond au métamorphisme de basse pression et de température faible (300 à 500°C). On y trouve de nombreux minéraux hydroxylés.

•          La mésozone : Elle caractérise un métamorphisme moyen, avec apparition de biotite, muscovite, staurotide, amphiboles et disthène.

•          La catazone : Elle correspond à un métamorphisme intense. Température et pression y sont élevées mais il y a peu de contraintes.

Les minéraux que l'on y trouve sont la sillimanite, l'andalousite, les grenats et les pyroxènes ainsi que des plagioclases.

Les faciès métamorphiques

Cette classification s'intéresse à l'ensemble des minéraux et non plus qu'aux minéraux alumineux.

Un faciès est un regroupement de minéraux possédant des conditions de formations voisines et qui caractérisent plus ou moins la composition de la roche.

Ces faciès permettent de caractériser facilement une roche métamorphique et ainsi de déterminer ses conditions de formation. Ils n'impliquent pas forcément la présence du minéral pris en référence dans cette classification.

Les termes désignant une texture, ont aussi une valeur génétique, car les roches qu'ils décrivent correspondent à des conditions de métamorphisme particulières.

Exemples:

 Cornéenne

Roche à grain fin d'aspect corné, sans schistosité marquée, caractérisant le métamorphisme de contact.

 Phyllade

Roche à schistosité marquée, à grain fin non visible à l'oeil nu. Ce sont des roches de faible métamorphisme. L'aspect satiné est dû à l'abondance des minéraux micacés. La fissilité, c’est à dire de la tendance de la roche à se débiter selon une même direction, provient de l'alignement des minéraux tabulaires. Le minéral type est la chlorite.

Marbre

Roche granulaire à aspect saccharoïde, constituée de grains de calcite ou de dolomite, produite par métamorphisme de contact des calcaires ou des dolomies.

Skarn

Calcaire impur, métamorphisé au contact d'une intrusion magmatique avec apport silicaté important, renfermant de nombreux silicates de calcium : diopside, wollastonite, grenats calciques

Quartzite

Roche compacte presque entièrement constituée de grains de quartz soudés les uns aux autres.

Roches vertes

Terme général désignant les produits métamorphiques des roches basiques profondes ou volcaniques, dont la couleur verte est due aux minéraux ferro-magnésiens (pyroxène, amphibole, olivine, chlorite et serpentine).

Amphibolite

Roche constituée d'amphibole et de plagioclase, témoin d'un métamorphisme moyen à intense d'anciens gabbros ou basaltes.

Eclogite

Roche massive constituée de pyroxène vert et de grenat rouge, provenant d'anciens basaltes ou gabbros, caractérisant un métamorphisme de haute pression.

Schiste

Roche à grain fin à moyen, à schistosité marquée, renfermant de nombreux minéraux lamellaires orientés parallèlement les uns aux autres. Le quartz montre une tendance à se séparer des autres minéraux et à se disposer en lits fins. Ce sont des roches de métamorphisme moyen. Les minéraux types sont le quartz, la muscovite et la biotite.

Gneiss

Photos des quelques roches métamorphiques

Roche massive granulaire à schistosité marquée, dans laquelle des lits de minéraux lamellaires de teinte sombre (biotite, hornblende) alternent avec des lits constitués de minéraux de teinte claire (quartz, feldspath). Les gneiss sont l’aboutissement d’un métamorphisme très intense.

	Serpentinite

FABRICATION DE LA LAME MINCE

LAlame mince  sert pour les minéraux de la gangue, utilisée en lumière transmise et elle est couverte.DANS les lignes qui suivent on va vous détaillé les procédures à suivre pour réussir sa fabrication de lame mince. 

On a plusieurs étapes dans laquelle on peut citer :

‒LE SCIAGE

‒LE POLISSAGE

‒LE COLLAGE ET

‒LA REDUCTION DE LA DIMENSION DU PAIN DE SUCRE.

TOUS CES ETAPES VOUS SERONT  EXPLIQUEES CI‒DESSOUS ;

La fabrication de lame mince est avant tout

précédé par le découpage de l’échantillonnage de la roche en morceau(appel pain de sucre ;juste par ce que ça la forme de sucre qu’on voit dans nos télé dans les film              ;une forme adaptée pour la lame porté objet), cette coupe est généralement parallèle (lorsque le but est de voir la tranche de la sédimentation) ou perpendiculaire (si on veut voir diffèrent  dépôt ou soit l’évolution de la sédimentation).le scillage  est réaliségrâce au scie qu’on nomme débiteuse car elle nous aide à obtenir un pain de sucre de forme parallélépipédique .

LE SCIAGE :

L’objectif  visé ici est d’obtenir un morceau de roche qui s’adapte mieux (en forme et en dimension)à la lame porte objet. Ce moreau de roche est appelle «PAIN DE SUCRE ». Le scillage se fait à l’aide d’une scie appelée débiteuse dans la mesure où elle permet  débiter (couper) un morceau de roche de  forme parallélépipédique.

A la scie diamantée est associé un système d’arrosage d’eau.la coupe du pain de sucre se fait sous un jour d’eau abondante dans le but de :=  refroidir la scie afin d’éviter la fusion du bronze imprégné de diamant ; empêcher la production de la poussière.

Lll.2. LE POLISSAGE.

Le but est d’enlever les aspérités en polissant l’une des faces du pain de sucre et mettre ainsi tous les minéraux se trouvant sur cette face au même niveau.  Notons que sur l’autre face on y inscrit les références de l’échantillon.

COMME EXEMPLE : RAT 05 c₋à₋d  roche argileux talqué, échantillon n°05

On utilise des résines comme le baume de canada (ca l’indice de réfraction voisine à celle de quartz) pour le collage de la face dépolie de la lame porte objet au pain de sucre).dans cette étape on chauffera le pain de sucre(surface polie) à100°C pour accélérer la polarisation du baume afin que le durcissement soit rapide, après on laisse coller pendant 24heures . 

On y met également l’orientation du pain de sucre par rapport au sommet et à la base.

Le polissage se fait à l’aide d’abrasifs en poudre sur le lapideur ou de papier émeri (moyen palliatif).le choix de la granulométrie de l’abrasif ou de la dimension du papier émeri dépend de la dureté de la roche. Mais généralement on part du grossier au fin.

Le dépolissage de la lame porte objet.

Pour coller la lame porte objet sur le pain de sucre, il faut commencer par dépolir l’une de ses faces. Cette opération se fait d’abrasif sur le lapideur.

 3. LE COLLAGE.

 Pour  coller la face dépolie de la lame porte objet au pain de sucre, on utilise des résines comme le baume de canada qui a une indice de réfraction voisine de celle du quartz (1, 55).   

Le pain de sucre est mis sur une plaque chauffante à 100c. Dès que la surface polie est chaude, on y met une goutte du baume de canada. Après on applique la face dépolie de la lame porte objet contre le pain de sucre. Et à l’aide d’une baguette, on fait des mouvements de vas et viens pour chasser les bulles d’air qui gêne l’observation au microscope. 

A la place du baume de canada on peut utiliser aussi la « BAGUETTE LAKESIDE ».avec cette baguette on n’exige pas une température mais il faut seulement que la surface polie du pain de sucre soit  chaude. Une fois chaud, on y applique cette baguette plastique. Suite à la chaleur une partie de la baguette va fondre et au procédera ensuite comme on l’a fait dans les cas du baume de canada.  

On peut également utiliser l’ « ANALDITE ».il faut d’abord mélanger la colle et le durcisseur. Ensuite, badigeonner le mélange sur la surface polie du pain de sucre. Il faut y aller vite car le durcissement  est rapide. On peut le faire à chaude ou à froid.

L’objectif est de sortir les aspérités en polissant l’une des faces du pain de sucre et les minéraux se trouvant sur cette face seront au même niveau ; et sur  l’autre face on mettra les référence de l’échantillon. Le polissage est réaliséavec l’abrasif en poudre sur le lapideur  ou soit de papier émeri ou encore papier corindon géologiquement parlant.

Cette dernière étape a lié après 24h de collage :

               

REDUCTION DE LA DIMENSION DU PAIX DE SUCRE :

C’est la dernièreétape dans la confection d’une lame mince.Elle se fait vingt-quatre heures  après  le collage.elle se fait à l’aide des petites scies  destinée à faire le dégrossissage.

La partie coupée est gardée comme témoin.

Après on amène la mince en confection,au lapideur ou  à la moelleuse pour usures jusqu’à 30 microns. L’usure se fait progressivement.Et au fur  et à mesure que l’opération évolue, on observe  contre-jour si elle est transparente ou non on peut également  contrôler  cette épaisseur à l’aide d’unmicroscope  en se servant de teinte de polarisation du quartz qui est un minéral ubiquiste c’est ‒à‒dire qu’on retrouve un peu partout.

Si dans la roche il n’y a pas du quartz, on peut adjoindre à la plaque quelques grains de quartz préalablement polis. On peut utiliser aussi le feldspath qui polarise comme le quartz dans le blanc du premier  ordre à partir de 30 microns. 

Une fois qu’on atteint la teinte jaune, on quitte le lapideur ou la moelleuse .pour continuer l’opération manuellement sur une lame de verre. La suite des opérations se fait ici par des mouvements circulaires  à l’aide des abrasifs très fins alors que sur le lapideur  on utilise les moyens et les grossier. On fait également le control au microscope.

Retenons que les mouvements circulaires permettent d’user toute la surface de la lame. En effet, en mettent la pression au centre, cette dernière va s’étendre sur toute la surface. Le  mouvement latéral permet  d’user beaucoup plus les extrémités car c’est à ces niveaux qu’on met beaucoup de pression.

Dès qu’on atteint l’épaisseur  de  30 microns, on met les références   de l’échantillon sur la lame. On utilise pour ce faire l’encre chine ou une pointe en diamant.

On procède ensuite au collage de la lamelle couvre objet  à l’aide du baume de canada. On procède pour ce fait comme on l’a fait dans le cas de la lame porte objet .cette lamelle n’est pas dépolie et elle protège la surface polie. Pourterminer  on nettoie la lame mince soit dans celui d’alcool dénaturé. A ce niveau la lame mince est prête pour les observations microscopiques.

LE POTENTIEL URANIFERE DU KATANGA MERIDIONAL KATANGA MERIDIONAL (R D. CONGO)

LE POTENTIEL  URANIFERE  DU KATANGA  MERIDIONAL KATANGA MERIDIONAL (R D. CONGO)

La R. D. Congo est historiquement lié au développement de l’industrie nucléaire.

C’est d’une de ses mines, Shinkolobwe, que fût extrait l’essentiel de l’uranium utilisé dans le “Projet Manhattan” au début des années 1940.

Avec une production annuelle de 4 500  lbs, la RDC a produit jusqu’en 1960  65.000.000 lbsd’U3O8 , classant notre pays parmi les principaux producteurs mondiaux de cette commodité

1913 – 1945 :

-Découverte des occurrences uranifères  lors des campagnes de prospection  générale pour le cuivre;

-Extraction des minerais d’uranium seuls ou comme sous-produits de l’exploitation des gisements cuprifères et leur traitement.

1955 – 1958 : Mission URAKAT

 - Prospection radiométrique  aéroportée    (campagne Fairshild);

 - Contrôle systématique des anomalies au sol    et géologie générale;

 - Développement des gisements par sondages    et travaux souterrains

1969 – 1970 : Campagne Hunting

- Prospection radiométrique et magnétique aéroportée couvrant 14 800 km2, correspondant approximativement à l’ancienne concession GECAMINES ;

- Compilation des données et production des cartes d’anomalies radiométriques et magnétiques.

1982 – 1985 : Association Uranium Zaïre (COGEMA-CGEA-GECAMINES)

 - Prospection radiométrique et magnétique sol    de détail;

 - Diagraphies électriques VLF;

 - Géologie de détail et tectonique;

 - Sondages carottant.

Ces travaux ont               conduit  à la  découverte  dans                 l’aire comprise  entre  Lubumbashi  et 

  Kolwezi,           

  de  5 secteurs  uranifères  alignés suivant  une                direc>on globale

Ces déférentes                occurrences présentent des particularités  notamment              au niveau de leur:  extension ;configurationgéologique et tectonique;  nature et  importance de la  minéralisation uranifère;  minéraux  accompagnateurs.

SECTEUR I : LUSWISHI - KISWISHI

Ce secteur est situé à environ 15 km de Lubumbashi et comporte 2 gisements connus : Kiswishi et Luswishi- Est, couvrant une superficie d’environ 2 Km2.

C’est dans ce secteur qu’on a découvert en 1913 les premiers minéraux uranifères en R. D. Congo.

Cartographie géologique et structurale (1/500); Prospection radiométrique détaillée

Structuralement: système d’ouvertures NS affectant  flanc inverse anticlinal  déversé. Fractures injectées de brèche de RAT et de filons de dolomite à uraninite et sulfures. Lithologiquement:pélites talqueuses(RAT) et les dolomies silicifiées (CMN), lorsque brechifiés des travaux de développement -  galeries souterraines -  sondages peu profonds

Luswishi : (106 représentant 2742 m) ; Kiswishi:   (108 totalisant 1443 m)

Zone faillée Lwiswishi-Kiswishi recèle  environ            120.000 t minerai d’U à 1200 ppm d’U3O8            - Présence zones à forte teneur (jusqu’à 40%              U3O8)  représentée principalement par la              pechblende, la gummite, la tobernite, la              vandenbrandéite et la cuprosklowoskitUpsid potentiel Les données    géophysiques des sondages relativement profonds  à l’aval de la minéralisation            en surface pourraient mettre en évidence des                zones minéralisées importantes 

CHANGEMENT CLIMATIQUE

Objectifs

- Mieux appréhender les enjeux et les problèmes relatifs aux changements climatiques afin de prendre des décisions judicieuses.

2. Activités pratiques

-  Analyse des cas concret de changement climatique en RDC et dans le monde.

  - Travaux afin d’identifier les effets de changements climatiques dans les zones de l’Université ou pour des cas proposés aux apprenants

Définition de la climatologie .

La climatologie est une étude très scientifique du climat dans une région particulière ; la climatologie entraîne des observations et des relevés d'un maximum de paramètres possibles comme la température, les précipitations ou la vitesse maximale du vent ; ces observations et ces relevés doivent avoir été fait sur 30 ans pour avoir une idée précise sur le climat du lieu où on pratique les observations et les relevés .

•         La climatologie est certes une science différente de la météorologie mais elle est nécessaire aux météorologues pour déterminer le climat présent dans un endroit précis de la planète. Une définition de la climatologie est la bienvenue pour ensuite déterminer les climats qu'il y a en RDC et dans le monde .

Quelle est la différence entre météorologie et climatologie

•         Les mots «météorologie» (ou «météo»), «climat» et «climatologie» ont pour l'homme de la rue des définitions courantes qui sont plus restrictives que les définitions des scientifiques. Ce sont généralement ces définitions courantes qui apparaissent en premier dans les dictionnaires et encyclopédies. Les définitions scientifiques sont plus larges car l'étude des phénomènes atmosphériques amène à s'intéresser à beaucoup d'autres milieux que l'atmosphère.

«Météorologie» au sens le plus courant

«La météorologie est l'étude des phénomènes atmosphériques et de leurs lois, notamment en vue de la prévision du temps». (Petit Larousse).

•         Un dictionnaire équivalent en langue anglaise donne une définition très proche : «Meteorology: science of the weather; study of the earth'satmosphere and its change».

•         Comme indiqué dans le «Dictionnaire Culturel des Sciences» (édition du Seuil), l'acception commune tend à confondre la météo avec la prévision du temps, plus spécialement du «temps sensible» qui gouverne nos impressions humaines. C'est une définition qui ne sort du milieu atmosphérique que pour étudier ses conséquences humaines les plus directes (sols gelés, inondations, etc...).

•         «Météorologie» au sens le plus scientifique

«La météorologie est la science de l'atmosphère». Cette définition, la plus concise, est donnée par l'EncyclopediaUniversalis qui ajoute : «Plus exactement elle étudie les processus physiques qui en déterminent l'évolution et rend compte des phénomènes essentiellement observés dans sa partie la plus basse».

•         C'est presque aussi la définition que nous  avons retenue pour notre cours :

•         «Science des phénomènes atmosphériques qui permet de prévoir l’évolution du temps sur une durée courte (quelques jours) en fonction de conditions initiales bien déterminées.»

L'atmosphère étant un système ouvert, la météorologie (science de l'atmosphère) doit s'intéresser aux nombreux phénomènes interactifs avec les milieux connexes à l'atmosphère: océan, cryosphère, biosphère, surfaces continentales, espace...

      Pour étudier les processus physiques pertinents, la météorologie doit les analyser et les traiter à toutes les échelles de temps.

«Climat» et «climatologie» au sens le plus courant

D'après sa définition grecque rappelée dans le glossaire : «climat», du grec «klima» (inclinaison), en référence à l'inclinaison de l'axe de la Terre qui fait que le climat varie en fonction de la latitude, le climat est «l' ensemble des qualités de l’atmosphère d’un lieu sur une longue durée».

«Le climat est l'ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérise l'état moyen de l'atmosphère et son évolution en un lieu donné» (Petit Larousse).

•         Un dictionnaire équivalent en langue anglaise indique : «Climate: weather conditions of a place or an area»; et : «Climatology : science of climate».

Au sens le plus restrictif le climat est donc un sous-ensemble de la météorologie, dans lequel on ne retient que les caractéristiques moyennes (sur un mois au moins), ou encore les grandes échelles temporelles (du mois jusqu'à plusieurs millions d'années). Ceci est exprimé dans le Dictionnaire Culturel des Sciences de la façon suivante (qui a l'inconvénient d'introduire une notion encore plus complexe, «l'effet papillon») : «Le climat est ce qu'il reste du temps météorologique lorsqu'on le débarrasse de ses caprices que nul ne peut prévoir au-delà de l'horizon qu'assigne l'effet papillon». Le terme de «climatologie» a eu longtemps pour les météorologistes un sens assez restrictif : l'établissement et l'étude de statistiques relatives aux éléments du climat

«Climat» et «climatologie» au sens le plus scientifique

Mais plus généralement on entend par le mot «climatologie», «la science qui donne une description systématique et une explication de la répartition des climats» (Source: EncyclopediaUniversalis).

On pourrait préciser que la climatologie cherche maintenant à expliquer non seulement la répartition géographique des climats, mais aussi leur évolution au fil des décennies et des siècles, surtout depuis qu'une évolution lente du climat de la planète (vers le réchauffement) est devenue évidente. Pour prendre en compte cette évolution lente, certains ont introduit la notion de «climatologie dynamique». Quant à l'évolution du passé, elle a fait l'objet d'un énorme travail de reconstitution de la part des historiens, glaciologues, sédimentologistes, etc..., travail documenté dans de nombreux ouvrages.

A l'échelle de la décennie ou du siècle, l'évolution de l'atmosphère est largement pilotée par celle des océans (gelés ou pas), des surfaces continentales (couvertes de glace ou pas) et de toute la biosphère. Elle dépend aussi dans une plus faible mesure de facteurs astronomiques tels que l'évolution du rayonnement solaire ou des caractéristiques géométriques de l'orbite terrestre. Pour étudier, comprendre et prévoir l'évolution du climat (souvent en s'aidant de la modélisation numérique), le scientifique est amené à traiter beaucoup de processus physiques extérieurs à l'atmosphère, y compris par exemple ceux affectant l'océan profond et l'hydrologie (lacs, fleuves, glaciers, réserves continentales d'eau profonde) , en fait tous les processus affectant ce qu'on appelle « le système climatique ».

•         Pour le météorologiste chargé de la prévision du temps à quelques jours d'échéance, il n'est pas nécessaire de s'intéresser en détail à tous ces milieux connexes à l'atmosphère, vu qu'ils évoluent beaucoup plus lentement que l'atmosphère elle-même. On peut alors se contenter de modéliser très simplement ces milieux connexes. Ainsi, dans les modèles de prévision opérationnels l'état de l'océan est supposé constant (y compris pour sa température de surface qui pilote directement l'échange d'énergie océan-atmosphère). Sur les continents, la plupart des variables sont aussi maintenues constantes dans un modèle de prévision (végétation, étendue des glaciers, état du sol...), à l'exception notable de la température et de l'humidité des surfaces continentales qui peuvent présenter de fortes variations diurnes, ainsi que de l'épaisseur du manteau neigeux lorsqu'il recouvre le sol.

Ainsi l'ensemble des processus physiques intéressant le météorologiste est souvent plus restreint que celui intéressant le climatologiste. Le «système météorologique» (limité à la prévision du temps) peut donc être vu comme un sous-ensemble du «système climatique», contrairement à l'acception courante du mot «climat» qui peut être vu comme un sous-ensemble de la météorologie

Qu’est ce que le climat

•         Le climat est le temps météorologique moyen qu’il fait en un lieu ou sur une région. Il est donc caractérisé par l’ensemble des paramètres météorologiques qui permettent de décrire le « temps qu’il fait » : température, humidité, pression atmosphérique, précipitations (quantité et type), vent, nébulosité (quantité et qualité), en sont les principaux.

•         Chacun des ces paramètres est à son tour caractérisé par ses valeurs statistiques : moyenne, fréquence, écart type, etc...  On essaye ensuite de trouver des zones au sein desquelles ces différents paramètres sont voisins, cela permet de définir un climat : océanique, continental, méditerranéen, tropical sec, équatorial, montagne tempéré etc.

•         Dans ces conditions lorsque l’on parle de modification du climat on parle de l’évolution de l’ensemble de ces paramètres, la température moyenne n’étant que l’un d’entre eux. On sait par exemple que dans les régions tropicales et équatoriales, parler de la température moyenne en un point, n’a pas beaucoup de sens, du point de vue de la caractérisation du climat, si l’on ne l’accompagne pas de données sur le régime pluviométrique. De la même façon la quantité de précipitations sur Lubumbashi et sur Likasi sont à peu près identiques, par contre le climat de ces deux villes est très différent, si l’on tient compte de la distribution dans le temps des dites précipitations. Dans ces conditions il est bien évident que lorsqu’un climatologiste parle de réchauffement de la planète c’est qu’il donne un des paramètres et il sous entend que les autres paramètres vont aussi se modifier.

Comment le climat est influencé

•         En particulier les variations dans l’occurrence des phénomènes extrêmes : vagues de chaleur, de froid, de précipitations, cyclones et tempêtes tropicales etc., font partie des paramètres aux quels le climatologiste s’intéresse. Pour illustrer ce propos, il faut rappeler que le GIEC, est le Groupe Intergouvernemental d' Expert sur l'Évolution du Climat et non sur le réchauffement de la planète.

•         C’est l’énergie que la terre reçoit du soleil qui fait fonctionner le système climatique. Le mot climat vient de «klima» en grec qui veut dire inclinaison , ici celle du soleil par rapport au zénith qui explique les grandes différences de climat en fonction de la latitude : plus les rayons solaires font un angle important avec la verticale du lieu (zénith) et moins la surface unité de la terre reçoit d’énergie.
Si l’axe de rotation de la terre était perpendiculaire au plan de son orbite autour du soleil il n’y aurait pas de saison car l’énergie moyenne reçue du soleil en un point serait constante. Comme l’axe de rotation de la terre est incliné (environ 23°) la hauteur atteinte par le soleil et donc l’énergie reçue en un point varie au cours de l’année.

Les climats de la terre résultent de la combinaison de trois phénomènes :

•         La répartition sur le globe de l’énergie reçue du soleil

•         La manière dont l’atmosphère et l’océan redistribuent l’énergie reçue

•         L’intensité de l’absorption par l’atmosphère du rayonnement infra rouge émis vers le ciel par la surface de la terre (effet de serre).

Où sont émis les gaz à effet de serre ?

Faible niveaud’émissions

Niveau d’émissionsélevé

Faiblesémissions en Afrique

Les variations naturelles

Outre les variations de l’énergie rayonnée par le soleil (qu'on observe de manière cyclique sur des périodes de 11ans, 80 ans et au-delà) la répartition de l’énergie solaire reçue sur terre en fonction de la latitude dépend de trois paramètres astronomiques principaux qui varient avec des cycles de quelques ou plusieurs dizaines de millénaires :

•         L’inclinaison de l’axe de rotation de la terre sur son orbite qui explique les saisons ne sont pas constantes

•         L’excentricité de l’orbite de la terre varie. La terre décrit autour du soleil une orbite qui n’est pas toujours la même ; c’est une ellipse dont la forme n’est pas constante : elle est plus ou moins allongée si bien que l’évolution de la distance de la terre au soleil au cours d’un cycle annuel n’est pas constante.

•         La précession des équinoxes. Non seulement la forme de l’ellipse est variable mais encore son orientation n’est pas constante si bien par exemple qu’en ce moment la terre est à son point le plus proche du soleil début Janvier alors que dans quelques milliers d’années elle le sera en juin.

C’est la combinaison de ces cycles qui explique l’alternance entre périodes glaciaires et interglaciaires (cycle de Milankovitch). Ils ne sont pas en phase ce qui signifie que l’on ne retrouve jamais deux cycles identiques. Les circulations atmosphériques et océaniques et la composition de l’atmosphère (teneurs en gaz à effet de serre : CO₂, Méthane) dont dépendent aussi les climats réagissent aux variations des paramètres astronomiques. Dans ces conditions on peut dire que, si les grandes tendances liées en particulier aux variations des paramètres astronomiques, sont plus ou moins cycliques, les mécanismes mis en oeuvre dans l'élaboration des climats sur terre ne tendent pas à ramener celui-ci vers une position moyenne stable : il s'agit plutôt de variations qui ont pour conséquences quelques grands traits communs mais pas un rappel vers une position stable. 

L’action de l’homme

Depuis le début de l’ère industrielle, l’humanité émet dans l’atmosphère des quantités importantes de gaz à effet de serre qui absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre. Cette dernière, pour continuer à évacuer une énergie égale à la fraction de l’énergie solaire qu’elle absorbe, est donc contrainte de se réchauffer pour émettre davantage de rayonnement. Le phénomène d’effet de serre est en lui-même naturel. Si l’atmosphère de notre planète n’avait pas contenu de gaz carbonique, le plus important des gaz concernés, sa température aurait été de 30 degrés inférieure à celle que nous connaissons.

Cependant, comme l’avait prévu Arrhénius en 1896, l’homme ne peut changer la composition de l’atmosphère de sa planète sans en changer le climat. Or il émet actuellement par an plus de 6 milliards de tonnes du carbone qui étaient stockés dans son sous-sol depuis les temps géologiques et si l’océan et la végétation absorbent environ la moitié de ce carbone, l’autre moitié reste dans l’atmosphère et y provoque une augmentation de 0,5 % par an de la concentration de CO₂. Les émissions croissent régulièrement et il faut s’attendre à un réchauffement de la planète de plusieurs degrés en moyenne mondiale. Le rythme de cette évolution dépendra de notre capacité à maîtriser nos émissions. En tout état de cause, un réchauffement notable est inéluctable et se maintiendra pendant des millénaires sans aucun espoir de retour à des températures à l’échelle des générations à venir.
Seule notre sagesse permettra de limiter l’amplitude d’un phénomène tendanciel à l’échelle humaine.

Quels sont les secteurs qui produisent des gaz à effet de serre ?

Mondialement le GIEC estime qu’environ 17,5% des émissions proviennent du secteur de la foresterie et du changement d’affectation des terres(déforestation)

En définitive, Le terme «changements climatiques» dans la CCNUCC désigne des changements de climat qui sont attribués directement ou indirectement à une activité humaine altérant la composition de l’atmosphère mondiale …

-Dans les travaux du GIEC, le terme "changement climatique" fait référence à tout changement dans le temps, qu'il soit dû à la variabilité naturelle ou aux activités humaines.

L’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère qui s’est accélérée depuis le début de l’ère industrielle cause un réchauffement climatique.

Aujourd’hui:  plus d’émissions de GES que ce que la terre est capable de résorber pour maintenir l’équilibre.

D’où le réchauffement planétaire et le changement climatique.