Avertissement — à lire avant de commencer. Cette leçon n’est pas un corrigé du sujet ECE. Diffuser un corrigé officiel des ECE est interdit, et ce n’est de toute façon pas le but pédagogique. L’idée ici est de te donner des pistes de réflexion et une méthode pour aborder ce type de sujet : comment lire l’énoncé, identifier la question, construire une stratégie et anticiper les résultats. À toi ensuite de faire le travail intellectuel le jour de l’épreuve — c’est lui qui te vaudra des points.
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Reconnaître le type d’un sujet ECE (classique ou poursuite de stratégie)
- Identifier la question scientifique d’un sujet portant sur la projection d’un dégazage de CO₂ dans un contexte de réchauffement climatique futur
- Comprendre à quoi sert chacune des ressources fournies (flacons enrichis en CO₂, sondes CO₂ et température, ExAO, carte du lac Kivu, schéma des échanges air/eau)
- Mobiliser les notions de loi de Henry, de scénarios GIEC (SSP), de lac volcanique stratifié et de risque d’éruption limnique
- Construire une stratégie de mesure quantitative en trois temps avec sonde ExAO
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B pour intégrer le risque d’éruption limnique
- Communiquer la courbe [CO₂] = f(T) par photographie titrée et légendée ou par tableau et graphique sur tableur, et interpréter avec la trame « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Rédiger une conclusion qui répond exactement à la question posée
1. Quel type de sujet ECE est-ce ?
Avant de plonger dans le contenu, il faut d’abord reconnaître le type du sujet, car la stratégie attendue n’est pas la même.
Deux grands types de sujets ECE :
- Sujet « classique » (à l’ancienne). La partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer… ». On te demande de proposer la stratégie avant toute manipulation. Ensuite tu mets en œuvre.
- Sujet « poursuite de stratégie ». Tu commences par une manipulation déjà cadrée, suivie d’une analyse de résultats. C’est seulement ensuite qu’on te demande de proposer une stratégie pour poursuivre la résolution du problème (avec une autre expérience, un autre angle).
Ici, dans le sujet 26_SVT_51, la partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer si l’augmentation de température projetée par le scénario GIEC SSP3-7.0 favoriserait le dégazage du CO₂ du lac Kivu vers l’atmosphère ». C’est donc un sujet classique. Tu dois proposer ta stratégie complète à l’examinateur avant de toucher au matériel.
2. Le contexte et la question scientifique
L’épreuve te plonge dans une problématique liant géologie, climatologie et risques naturels à travers un cas concret : le lac Kivu, situé à la frontière entre la République Démocratique du Congo et le Rwanda, au cœur du Rift est-africain. Ce lac volcanique exceptionnel présente des caractéristiques uniques : ses eaux profondes (en dessous de 250 m) sont enrichies en CO₂ et CH₄ dissous sous pression hydrostatique, à des concentrations gigantesques (estimées à ≈ 256 km³ de CO₂ et ≈ 65 km³ de CH₄). Cet enrichissement provient du volcanisme actif du Rift (volcans Nyiragongo et Nyamuragira tout proches) qui injecte continûment des gaz volcaniques par le fond du lac.
Le lac Kivu est un « lac explosif » : la stratification thermique stable maintient les gaz piégés en profondeur, mais une perturbation (séisme, éruption volcanique sous-lacustre, brassage thermique) pourrait déclencher une éruption limnique — relâchage soudain et catastrophique des gaz dissous, avec formation d’un nuage gazeux mortel asphyxiant les populations riveraines. Le précédent tragique est la catastrophe du lac Nyos (Cameroun, 1986) qui a causé environ 1700 morts par éruption limnique. Pour le lac Kivu, qui compte ≈ 2 millions d’habitants sur ses rives (Goma, Bukavu), le risque est démultiplié.
Dans le contexte du réchauffement climatique futur, le GIEC projette pour 2100 une augmentation de température globale qui dépend du scénario socio-économique adopté (SSP = Shared Socioeconomic Pathways). Le scénario SSP3-7.0 correspond à une trajectoire fortement émissive (rivalités régionales, peu de coopération climatique), avec un réchauffement projeté de +3,6 °C en 2100 par rapport à 1850-1900. La question se pose : ce réchauffement va-t-il augmenter le dégazage du CO₂ du lac Kivu (loi de Henry : solubilité ↓ quand T ↑), créant à la fois un risque accru d’éruption limnique et une rétroaction positive sur le CO₂ atmosphérique ?
La question scientifique du sujet : « L’augmentation de température projetée par le scénario GIEC SSP3-7.0 (+3,6 °C en 2100) favoriserait-elle le dégazage du CO₂ stocké dans le lac Kivu, augmentant à la fois la concentration atmosphérique en CO₂ (rétroaction positive sur le climat) et le risque d’éruption limnique catastrophique pour les populations riveraines ? » C’est la phrase à garder en tête du début à la fin. Ta stratégie, tes mesures sondes et ta conclusion doivent répondre à cette question précise, pas à une autre.
3. À quoi servent les ressources fournies ?
Les ressources d’un sujet ECE ne sont jamais là pour décorer. Chacune a une fonction précise dans la résolution. Avant de te lancer, prends 2 minutes pour identifier ce que chaque ressource t’apporte.
Ressource 1 — Flacons d’eau préalablement enrichie en CO₂, sondes à CO₂ dissous, sonde de température, interface ExAO ou équivalent. Elle te permet de mesurer quantitativement en temps réel la concentration en CO₂ dissous dans l’eau à différentes températures. C’est l’outil quantitatif qui distingue ce sujet du sujet 50 (qualitatif au rouge de crésol) : ici, on accède directement à des valeurs en mg/L ou ppm, permettant de tracer une courbe précise [CO₂] = f(T).
Ressource 2 — Carte du lac Kivu dans son contexte géographique et géologique. Elle te situe le lac dans le Rift est-africain, vaste fossé d’effondrement de plus de 6000 km de long en cours d’expansion (futur océan dans plusieurs millions d’années). Le lac Kivu est l’un des lacs profonds (≈ 480 m max) du système, encadré de volcans actifs (Nyiragongo, Nyamuragira) qui injectent continûment du CO₂ et du CH₄ d’origine volcanique dans les eaux profondes. Cette ressource te rappelle l’origine du CO₂ piégé (volcanisme du Rift) et la densité humaine sur les rives (Goma, Bukavu).
Ressource 3 — Schéma des échanges CO₂ air/eau (équilibre dynamique de Henry). Elle te fournit le cadre théorique : à équilibre, la concentration de CO₂ dissous est proportionnelle à la pression partielle dans l’atmosphère ET inversement proportionnelle à la température. Un réchauffement déplace l’équilibre vers le dégazage. Le schéma rappelle aussi que ce mécanisme constitue une rétroaction positive en climat.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- Le lac Kivu contient des quantités gigantesques de CO₂ et CH₄ dissous (≈ 256 km³ de CO₂ équivalent en surface) maintenues en profondeur par la stratification thermique et la pression hydrostatique. C’est un réservoir géant, dont le devenir dépend de l’équilibre thermique du lac.
- Selon la loi de Henry, la solubilité du CO₂ dans l’eau diminue quand la température augmente. Un réchauffement de l’eau favorise donc le dégazage spontané vers l’atmosphère.
- Pour quantifier précisément cette relation, il faut mesurer la concentration [CO₂] dissous à plusieurs températures à l’aide d’une sonde dédiée. La courbe [CO₂] = f(T) permettra d’extrapoler les conséquences du réchauffement projeté.
- Le scénario GIEC SSP3-7.0 projette +3,6 °C en 2100. Pour le lac Kivu, cela représenterait une augmentation significative de la température de surface, mais l’effet sur les eaux profondes (où sont stockés les gaz) reste plus complexe (stratification, mélange convectif, dépendance à la météo locale).
- Si la courbe [CO₂] = f(T) montre une diminution marquée de la solubilité avec T, on peut prédire que le réchauffement favorise le dégazage en surface et potentiellement déstabilise la stratification du lac, augmentant le risque d’éruption limnique.
- Le résultat alimenterait une double inquiétude : (a) ajout de CO₂ d’origine volcanique à l’atmosphère (rétroaction positive sur le climat global), (b) risque accru d’éruption limnique catastrophique pour les ≈ 2 millions de riverains.
Conclusion logique : pour répondre à la question, il « suffit » de mesurer [CO₂] dissous à plusieurs températures (par exemple 20, 30, 40, 50, 60 °C), de tracer la courbe et d’extrapoler au réchauffement projeté par le GIEC. La cohérence avec la loi de Henry est attendue, et l’enjeu sécuritaire (risque d’éruption limnique) est à mentionner.
5. Rappels théoriques : loi de Henry, scénarios GIEC et lacs volcaniques stratifiés
La loi de Henry (cf. sujet 50) établit que la solubilité d’un gaz dans un liquide est proportionnelle à sa pression partielle au-dessus du liquide et inversement proportionnelle à la température : C = kH × P, avec kH décroissant fortement avec T. Pour le CO₂ dans l’eau pure à pression atmosphérique : ≈ 1,7 g/L à 0 °C, ≈ 1,5 g/L à 25 °C, ≈ 0,8 g/L à 50 °C. Dans le lac Kivu, la pression hydrostatique en profondeur (jusqu’à 48 bars à 480 m) augmente considérablement la solubilité, permettant le stockage de quantités gigantesques de CO₂. Mais cette stratification est fragile : tout perturbation thermique ou mécanique peut déclencher un dégazage en chaîne.
Le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) publie des rapports d’évaluation tous les 5-7 ans (AR6 publié en 2021-2023). Les projections climatiques sont basées sur des scénarios socio-économiques nommés SSP (Shared Socioeconomic Pathways), qui combinent des trajectoires d’émissions de gaz à effet de serre et des choix sociétaux. Les principaux scénarios : SSP1-1.9 (très ambitieux, +1,5 °C en 2100, limite Paris), SSP1-2.6 (ambitieux, +2 °C), SSP2-4.5 (intermédiaire, +2,7 °C), SSP3-7.0 (rivalités régionales, fortement émissif, +3,6 °C), SSP5-8.5 (développement fossile intense, +4,4 °C). Le scénario SSP3-7.0 utilisé ici correspond à une trajectoire pessimiste mais pas extrême, plausible en cas d’échec des politiques climatiques internationales.
Les lacs volcaniques stratifiés à risque d’éruption limnique sont rares mais bien identifiés. Le mécanisme : (a) injection de gaz volcaniques (CO₂, CH₄) par le fond du lac depuis le système hydrothermal volcanique sous-jacent ; (b) stockage en profondeur grâce à la pression hydrostatique (loi de Henry) ; (c) stratification stable empêchant le mélange convectif vertical (eaux profondes plus denses car saturées en gaz ET en sels) ; (d) perturbation déclenchante (séisme, glissement de terrain, brassage saisonnier exceptionnel) qui amorce un dégazage local ; (e) amplification en chaîne : la remontée de bulles entraîne d’autres eaux profondes vers la surface, où la baisse de pression libère encore plus de gaz. Le nuage gazeux résultant, plus dense que l’air, s’écoule vers les vallées habitées et asphyxie les populations. Les cas connus : lac Monoun (Cameroun, 1984, ≈ 37 morts), lac Nyos (Cameroun, 1986, ≈ 1700 morts), et le lac Kivu identifié comme à risque pour 2 millions d’habitants. Des protocoles de dégazage contrôlé sont à l’étude (siphons de surface pour vidanger lentement le CO₂ profond).
Attention au double enjeu : le sujet mêle climatologie (rétroaction CO₂-océan/lac) et risques naturels (éruption limnique). Ces deux aspects doivent apparaître dans ta réponse pour que la conclusion soit complète. Ne te limite pas à un seul des deux.
6. Construire ta stratégie en trois temps
Au moment où tu appelles l’examinateur pour formaliser ta proposition, ta stratégie doit toujours être structurée en trois temps. C’est la méthode officielle attendue par les jurys :
Une stratégie ECE se formule toujours selon trois axes :
- LE QUOI — qu’est-ce que je cherche à mettre en évidence ?
- LE COMMENT — comment je m’y prends concrètement (matériel, manipulation, mesures) ?
- LES RÉSULTATS ANTICIPÉS — qu’est-ce que j’attends comme résultat et comment je conclurai dans chaque cas ?
Appliquons cette grille au sujet lac Kivu :
Le QUOI
Je cherche à mesurer quantitativement la relation entre la température de l’eau et la concentration en CO₂ dissous, pour pouvoir extrapoler les conséquences du réchauffement futur projeté par le scénario GIEC SSP3-7.0 sur le dégazage du lac Kivu. Si une diminution marquée de [CO₂] dissous avec T est observée, cela confirmerait qu’un réchauffement favorise le dégazage et alimente une rétroaction positive (et un risque accru d’éruption limnique).
Le COMMENT
Je vais utiliser une sonde à CO₂ dissous couplée à une sonde de température, le tout connecté à une interface ExAO pour acquisition simultanée. (a) Préparer plusieurs flacons d’eau enrichie en CO₂ (par injection préalable de gaz), tous identiques en volume et concentration initiale. (b) Étalonner la sonde CO₂ selon les consignes du fabricant. (c) Chauffer chaque flacon à une température différente (par exemple 20, 30, 40, 50, 60 °C — sans dépasser 60 °C pour préserver la sonde et la sécurité). Attendre la stabilisation thermique (5-10 minutes). (d) Mesurer la concentration en CO₂ dissous à chaque température en lisant la sonde. Prendre plusieurs mesures (3-5) par température pour obtenir une moyenne fiable. (e) Reporter les valeurs dans un tableur et construire la courbe [CO₂] dissous = f(T).
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles, et chacun m’oriente vers une conclusion différente :
- Scénario 1 — Diminution monotone et marquée de [CO₂] avec T. La courbe montre une chute progressive de la concentration en CO₂ dissous de ≈ X mg/L à 20 °C à ≈ Y mg/L à 60 °C (avec X > Y, par exemple X ≈ 1500 mg/L et Y ≈ 800 mg/L), conformément à la loi de Henry. Le réchauffement favorise donc bien le dégazage. Extrapolation : le réchauffement de +3,6 °C projeté en 2100 (SSP3-7.0) augmenterait sensiblement le dégazage du lac Kivu, alimentant à la fois la rétroaction climatique positive et le risque d’éruption limnique. Inquiétude double.
- Scénario 2 — Pas de variation nette ou non-monotone. Si [CO₂] reste stable avec T, soit la mesure est imprécise, soit le système n’est pas à équilibre. Il faudrait alors vérifier l’étalonnage, allonger les temps de stabilisation thermique. Ce scénario est peu probable au vu de la physique du système.
7. La mise en œuvre pratique
Une fois la stratégie validée par l’examinateur, tu passes à la manipulation. C’est une étape technique qui demande beaucoup de rigueur dans la mesure.
Étape 1 — Étalonnage de la sonde CO₂.
- Suis les consignes du fabricant pour étalonner la sonde CO₂ dissous : généralement un point à zéro (eau distillée dégazée) et un point à concentration connue (solution étalon).
- Vérifie que la sonde donne des lectures stables et cohérentes avant de commencer les mesures.
Étape 2 — Mesures à différentes températures.
- Prends un flacon d’eau enrichie en CO₂. Mesure sa température initiale et sa concentration initiale en CO₂ avec les deux sondes. Ce sera ton premier point.
- Chauffe le flacon au bain-marie jusqu’à 30 °C (par exemple). Attends la stabilisation thermique (5-10 min) et lis [CO₂] et T.
- Répète l’opération pour des températures successives : 40, 50, 60 °C. Ne pas dépasser 60 °C pour préserver la sonde et éviter les risques de brûlure.
- À chaque température, prends plusieurs mesures (3-5) sur quelques secondes et calcule la moyenne pour réduire le bruit.
Étape 3 — Construction de la courbe et interprétation.
- Reporte les couples (T, [CO₂] moyen) dans un tableur.
- Trace la courbe [CO₂] dissous = f(T) en nuage de points reliés par une tendance.
- Analyse la pente : monotone décroissante = conforme à la loi de Henry.
- Quantifie l’effet : par exemple, pour une augmentation de +3,6 °C (passage de 20 à 23,6 °C), quelle perte de [CO₂] dissous attendue ? Cela permet d’évaluer l’amplitude de l’effet pour le lac Kivu en 2100.
Sécurité. Le bain-marie chaud peut causer des brûlures : utilise gants ou pinces. La sonde CO₂ est fragile et coûteuse : ne pas dépasser sa plage de température maximale (souvent 60 °C). Les flacons enrichis en CO₂ sont sous légère pression : éviter les chocs.
8. Que pourrait être la ressource complémentaire (partie B) ?
Dans tous les sujets ECE, la partie B prévoit l’appel de l’examinateur pour obtenir une ressource complémentaire. Cette ressource n’est pas un cadeau : elle est calibrée pour compléter ton analyse ou débloquer une étape de raisonnement. Anticiper sa nature est un excellent réflexe d’élève.
Sur ce sujet précis, la ressource complémentaire pourrait être :
- Un document sur la stratification thermique et chimique du lac Kivu, expliquant comment les gaz dissous (CO₂, CH₄) sont stockés dans les eaux profondes maintenues sous pression, et identifiant le risque d’éruption limnique en cas de perturbation (séisme, brassage saisonnier exceptionnel, éruption volcanique sous-lacustre).
- Un graphique des projections d’émissions de gaz volcaniques du Rift est-africain sur les prochaines décennies, montrant l’apport continu de CO₂ d’origine profonde qui s’ajoute au CO₂ atmosphérique anthropique.
- Un graphique GIEC liant émissions cumulées de CO₂ et augmentation de température en 2100 selon les différents scénarios SSP, illustrant pourquoi le scénario SSP3-7.0 conduit à +3,6 °C.
- Un schéma du protocole de dégazage contrôlé en cours d’étude pour le lac Kivu (siphons de surface, vidange progressive du CO₂ profond), illustrant les efforts pour prévenir le risque d’éruption limnique.
Quelle qu’elle soit, cette ressource doit toujours être mobilisée explicitement dans ta conclusion : ne la regarde pas seulement, cite-la et explique en quoi elle conforte (ou nuance) ton interprétation des résultats expérimentaux.
9. Communiquer les résultats et interpréter
Pour la partie B, présente tes résultats sous une forme claire — deux options classiques sont attendues selon la nature de ton observation.
Option 1 — Photographie titrée et légendée. Capture (1) une photographie du dispositif ExAO en fonctionnement avec les sondes et l’écran d’acquisition, et (2) la courbe [CO₂] = f(T) exportée du tableur. Présente chaque image avec un titre informatif (« Mesure de la concentration en CO₂ dissous par sonde ExAO à différentes températures » et « Évolution de [CO₂] dissous dans l’eau enrichie en fonction de la température, 20-60 °C »), précise les échelles et légende les éléments clés.
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau de mesures à plusieurs colonnes : température (°C), [CO₂] dissous moyen (mg/L ou ppm), écart-type des mesures, % de diminution par rapport à la valeur initiale à 20 °C. Insère la courbe [CO₂] = f(T) directement dans le document. Ajoute une zone de synthèse précisant la pente de la courbe et l’extrapolation au réchauffement projeté par SSP3-7.0.
Interpréter les résultats
Adopte la structure d’analyse en trois temps, attendue à l’épreuve. Elle force la rigueur du raisonnement et te fait gagner des points :
Exemple appliqué au sujet (si diminution marquée de [CO₂] avec T) :
- J’observe… que la concentration en CO₂ dissous dans l’eau enrichie diminue régulièrement et significativement avec la température : passage de ≈ 1500 mg/L à 20 °C à ≈ 800 mg/L à 60 °C, soit une baisse d’environ 47 %. La courbe [CO₂] = f(T) est monotone décroissante et bien marquée.
- Or je sais que… la solubilité d’un gaz dans un liquide diminue quand la température augmente (loi de Henry, ressource 3). Le lac Kivu stocke des quantités gigantesques de CO₂ et CH₄ dans ses eaux profondes (apport continu du volcanisme du Rift est-africain, ressource 2), maintenues par la stratification thermique stable. Le scénario GIEC SSP3-7.0 projette +3,6 °C en 2100 par rapport à 1850-1900.
- J’en déduis que… le réchauffement projeté par SSP3-7.0 favoriserait significativement le dégazage du CO₂ du lac Kivu vers l’atmosphère, conformément à la loi de Henry. Ce dégazage aurait des conséquences à double titre : (a) rétroaction positive climatique (ajout de CO₂ d’origine volcanique à l’atmosphère), (b) augmentation du risque d’éruption limnique par déstabilisation de la stratification thermique du lac, mettant en danger les ≈ 2 millions de riverains de Goma et Bukavu. Le risque est aujourd’hui pris très au sérieux et des protocoles de dégazage contrôlé sont à l’étude.
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 3 choses : (1) rappeler la courbe [CO₂] = f(T) et son sens, (2) extrapoler à l’augmentation projetée par SSP3-7.0, (3) répondre explicitement à la question posée par le sujet (climat + risque humain). Pense aussi à intégrer la ressource complémentaire obtenue auprès de l’examinateur.
Exemple de formulation type (si chute marquée de [CO₂] avec T confirmée) :
« Les mesures par sonde ExAO ont confirmé une diminution monotone et marquée de la concentration en CO₂ dissous avec la température (≈ 47 % de baisse entre 20 °C et 60 °C), conformément à la loi de Henry. La ressource complémentaire (stratification du lac / projections volcaniques / scénarios GIEC / protocole de dégazage) confirme la gravité de la situation : le lac Kivu, contenant ≈ 256 km³ de CO₂ dissous, est particulièrement vulnérable au réchauffement futur. Le scénario GIEC SSP3-7.0 (+3,6 °C en 2100) favoriserait donc significativement le dégazage du lac Kivu, ajoutant du CO₂ d’origine volcanique à l’atmosphère (rétroaction positive sur le climat global) et augmentant le risque d’éruption limnique catastrophique pour les ≈ 2 millions de riverains. Ce double risque (climatique et humain) justifie pleinement les efforts internationaux en cours pour développer des protocoles de dégazage contrôlé (siphons de surface, vidange progressive) qui permettraient de prévenir une catastrophe semblable à celle du lac Nyos de 1986 mais à beaucoup plus grande échelle. Cette analyse illustre comment le réchauffement climatique peut aggraver des risques naturels préexistants, créant des cascades de conséquences environnementales et humaines. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici c’est un sujet classique : la stratégie en 3 temps se formule avant la manipulation. Ne fais pas l’erreur d’attendre les résultats avant de proposer ta stratégie — c’est la marque d’un sujet « poursuite » et tu serais hors-cadre.
Piège n°2 — Confondre concentration dans l’eau et concentration atmosphérique. La sonde mesure [CO₂] dissous dans l’eau (en mg/L). Le CO₂ atmosphérique se mesure en ppm dans l’air (≈ 420 ppm aujourd’hui). Le lien : un déséquilibre entre les deux compartiments (loi de Henry) gouverne les flux air-eau. Ne mélange pas les unités ni les compartiments.
Piège n°3 — Oublier d’étalonner la sonde. Une sonde non étalonnée donne des valeurs sans signification absolue. L’étalonnage est obligatoire avant toute série de mesures quantitatives. Vérifie aussi que la sonde est bien immergée et que tu attends la stabilisation thermique avant chaque lecture.
Piège n°4 — Conclure sur le risque sans mentionner le volcanisme du Rift. L’origine du CO₂ piégé dans le lac Kivu est volcanique (apport continu depuis le Rift est-africain). Si on omet cette origine, on ne comprend pas pourquoi ce lac contient de telles quantités de CO₂ (qui n’a rien à voir avec l’absorption d’atmosphère). Mentionne toujours l’origine volcanique.
Piège n°5 — Oublier le double enjeu climatique et humain. Le sujet ne se limite pas à la rétroaction climatique CO₂ : il y a aussi le risque d’éruption limnique pour les populations riveraines. Une conclusion qui ne mentionnerait qu’un seul des deux aspects serait incomplète. Mentionne les deux.
Piège n°6 — Ne pas exploiter la ressource complémentaire. Si tu l’as demandée et reçue, elle doit apparaître dans ta conclusion. Sinon, c’est comme si tu ne l’avais pas utilisée.
12. Indice / cause / exemple — lacs volcaniques explosifs et changement climatique
- Indice : diminution significative et monotone de la concentration en CO₂ dissous mesurée par sonde dans une eau enrichie en CO₂ lorsqu’on augmente progressivement la température, conforme à la loi de Henry et extrapolable aux conditions du lac Kivu sous l’effet du réchauffement climatique futur
- Cause : la solubilité du CO₂ dans l’eau diminue quand la température augmente (loi de Henry, k_H décroissant avec T) ; pour un lac stratifié comme le Kivu qui contient des quantités gigantesques de CO₂ d’origine volcanique en profondeur, un réchauffement de surface peut perturber la stratification thermique et déclencher un dégazage progressif (rétroaction climatique positive) voire brutal (éruption limnique catastrophique)
- Exemple : la catastrophe du lac Nyos (Cameroun, 21 août 1986) a causé environ 1700 morts en quelques heures par asphyxie due à un dégazage soudain de CO₂ accumulé dans les eaux profondes ; le nuage gazeux, plus dense que l’air, s’est écoulé vers les vallées habitées et a tué toutes les formes de vie respiratoire sur 25 km² ; le lac Monoun (Cameroun, 1984) avait connu un événement similaire moins meurtrier (≈ 37 morts) ; le lac Kivu, identifié comme à risque pour 2 millions de riverains, fait l’objet d’études internationales pour développer des protocoles de dégazage contrôlé par siphons de surface (vidange progressive du CO₂ profond) — projet déjà partiellement mis en œuvre par l’entreprise rwandaise KivuWatt qui exploite aussi le méthane du lac pour produire de l’électricité
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : classique (partie A = « Élaborer une stratégie… ») — ici stratégie proposée avant manipulation
- Question du sujet : le réchauffement projeté par SSP3-7.0 favoriserait-il le dégazage du lac Kivu (climat + risque humain) ?
- Outils : flacons eau enrichie CO₂ + sondes CO₂ et T + ExAO (mesure quantitative) + bain-marie (variation T contrôlée, max 60 °C)
- Loi physique : Henry (solubilité ↓ quand T ↑) — courbe [CO₂] = f(T) attendue décroissante
- Stratégie en 3 temps : LE QUOI (quantifier T-CO₂ pour extrapoler à 2100) / LE COMMENT (étalonnage sonde + mesures à 20-60 °C + courbe sur tableur) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (chute marquée [CO₂] avec T = réchauffement = dégazage + risque éruption)
- Communiquer les résultats : photographie titrée du dispositif ExAO + courbe OU tableau de mesures + courbe sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 2B.2 (modèles GIEC SSP, impacts du changement climatique) + 2B.1 (cycle du carbone, rétroactions) + géologie (Rift est-africain, volcanisme, lacs stratifiés)
- Piège majeur à éviter : oublier le double enjeu (climat + risque humain d’éruption limnique) ; conclure sur le seul aspect climatique sans mentionner les ≈ 2 millions de riverains à risque
- Conclusion finale : toujours articuler mesure quantitative + extrapolation GIEC + double conséquence (rétroaction climatique + risque humain) pour répondre pleinement à la question
Fichiers de l’exercice
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