MATH ' ITARD

Suite à la visite , le 30 janvier 2009,
du centre de recherche européen ( JRC ) d'Ispra ( Lombardie )
par la classe de seconde B du lycée Stendhal de Milan,
les élèves ont produit les articles suivants, encadrés par
Mme Menny en français, Mme Minervini pour l'article en italien,
et M. ALEXIS en mathématiques ;

les articles validés par les chercheurs qui nous ont reçus,
 sont signalés par un

Les préventions sismiques

Les reproductions de séismes en laboratoire

La diminution d'émission Co2: une solution au rechauffement climatique?


La deforestazione

Déforestation par brûlis ( correction en cours par les élèves ....)

Les Feux de Forêt

La déforestation et les images satellites

L'EQUILIBRE ECOLOGIQUE DE NOTRE PLANETE 

SECTION « MATHEMATIQUES » du CDI

Erika Alfarano, Nausicaa Dell'Orto et Alice De galzain
Groupe 1


La Deforestazione
Article en cours d'élaboration

  Una deforestazione ecologica..ma da tenere sotto controllo...!!! 

La deforestazione, o disboscamento, esiste ed è praticata sin dall’alba della civiltà.

È infatti dall’antichità che l’uomo usa la foresta, per scopi che hanno subito grandi evoluzioni. Il fatto di tagliare alberi è inizialmente servito ad ottenere legna, da bruciare per riscaldarsi o da impiegare come materiale di costruzione. Ben presto però quest’abbattimento si è esteso e, con la sedentarizzazione dell’uomo, è diventato un modo di ottenere terreni coltivabili, tagliando la vegetazione e poi incendiando il sottobosco rimanente, rendendolo così maggiormente fertile.

Dalla rivoluzione industriale fino ad oggi, il disboscamento è quindi diventato un fenomeno mondiale: in paesi come il Brasile, la Colombia, il Congo, le foreste sono ormai motori di un vero e proprio commercio, che ruota attorno alle risorse naturali, rendendole un ottimo “serbatoio”. Ciò nonostante, il ruolo che la vegetazione possiede nel nostro ecosistema è fondamentale: è dunque in atto un efficace sistema di controllo dell’evoluzione della flora, il quale “braccio destro” sono i satelliti.

Quali sono i limiti di questo controllo satellitare??

La deforestazione  consiste nell’abbattimento degli alberi di una foresta, effettuato principalmente per scopi commerciali o per ottenere terreno coltivabile. Questo fenomeno interessa in modo particolare le foreste tropicali.                           

Il taglio della vegetazione comporta numerosi effetti negativi negli equilibri della biosfera. In primo luogo, comporta un decremento della fertilità del suolo e l’incremento dei processi di erosione. L'acqua piovana che dilava il suolo, erodendolo, trascina il relativo materiale in direzione dei corsi d'acqua; la sedimentazione e l’accumulo dei detriti ha così effetti negativi sugli ecosistemi acquatici.

Se l’ecosistema forestale viene sostituito da colture, il ciclo della materia dell’ecosistema viene alterato. Il prelievo dei raccolti rappresenta un’asportazione dei nutrienti senza che la materia possa tornare a circolare, come avviene nell’ecosistema.                                                                                            

 Il suolo della foresta tropicale, soggetta a intenso disboscamento, è fisiologicamente poco fertile. Lo sfruttamento agricolo che consegue alla deforestazione e i sistema di coltivazione adottati risultano dunque particolarmente dannosi perché poco adatti a tale clima e condizioni ambientali, il tutto conducendo il suolo alla sterilità.

Le problematiche relative alla corretta gestione delle foreste tropicali, che dagli anni 50 sono ormai sfruttate, e quindi continuamente soggette alla deforestazione, non sono di semplice soluzione. Anche se per molti paesi il legno è la principale risorsa, il disboscamento eccessivo va però tenuto sotto controllo, va dunque limitato.

   Situazione delle foreste in Congo
Gli alberi sono numerosi e sono visibili unicamente due strade: la deforestazione è quindi ad uno stadio ridotto.

I metodi per controllare per ridurre la deforestazione sono numerosi.

Una corretta gestione delle foreste è alla base di tutto. Alla Conferenza di Rio del 1992 si è proposto un sistema gestione forestale sostenibile (GFS), con lo scopo di controllare il patrimonio e gli ecosistemi forestali a livello mondiale. A questo è seguita la formazione di alcune organizzazioni come il Forest Stewardship Council, attivo per la salvaguardia delle foreste tropicali, del Nord America e dell'Europa: FSC certifica i prodotti costituiti da materie prime che non consumano il patrimonio forestale.

Per quanto riguarda i satelliti, sono un ottimo mezzo utilizzato per lo sviluppo sostenibile.

È dal 2001 che il giornale lombardo ESA ha attivato un programma, TESEO (technologies and systems on electronic and optics), proprio per mostrare la fattibilità dell'uso dei satelliti a supporto delle convenzioni. Nel programma è incluso il controllo dell'inquinamento marino, il controllo di oltre 73 milioni di ettari di terre nelle quali l'acqua è un fattore climatico fondamentale (come certe zone costiere, acquitrini, plaudi ecc.), il controllo della deforestazione e della desertificazione.

Questi mezzi hanno permesso all'Europa di rallentare la corsa al disboscamento.

L'impatto del controllo satellitare della deforestazione è stato positivo anche nelle altre regioni del mondo come nell' Amazzonia brasiliana dove il disboscamento è diminuito del 29 per cento per l'anno 2006-2007, rispetto al periodo anteriore.

Il CCR, centro di ricerca europeo, di Ispra (Lombardia) identifica le zone di deforestazione clandestina e non clandestina e realizza delle carte nel laboratorio di difesa della natura diretto da Andrea Todisco per tenere informato il mondo a proposito di paesi dell'Africa (centrale e meridionale) o dell'America del Sud . 

Questo lavoro viene effettuato anche da molte compagnie informatiche come GOOGLE che metterà a disposizione dei propri consumatori, un software chiamato: google forest.

Queste iniziative, basate su ampie ricerche al livello satellitare, permettono dunque lo sviluppo della protezione dell'ecosistema. Ne possiamo intuire che, in generale, l'osservazione della terra dallo spazio può dare un contributo rilevante alla salvaguardia dell'ambiente.

Ma, la tecnologia ha dei limiti.

Il disboscamento clandestino può essere identificato dai satelliti nello spazio e può essere segnalato alle autorità del paese in questione, ma dopo, sono le autorità locali ad occuparsene, a prendere degli provvedimenti per fermare le azioni illegali.

Purtroppo, molte volte quei provvedimenti non bastano perché l'illegalità prolifera, anche se a volte il governo non prende le decisioni giuste per fermare il vandalismo.

D'altra parte, il disboscamento legalizzato non porta vantaggi ecologici, così il controllo satellitare non è di alcuna utilità.

I risultati del disboscamento possono infatti variare da una lenta degradazione forestale ad improvvisi incendi, e questo non giova sull'ecosistema.

Il controllo satellitare diventa inutile, perché individuare un disboscamento clandestino impunito non ha alcun interesse, perciò, le vere riforme riguardano la popolazione mondiale e il governo deve assolutamente collaborare, per migliorare l'ambiente e vivere in un mondo migliore.

La deforestazione è quindi un fenomeno che da sempre interessa la flora del pianeta. Per tenerla sotto controllo, esistono i satelliti che cercano di limitarla, con l’aiuto d’immagini, tecnici, di una sorveglianza dunque continua. Visti i limiti che esistono, però, si può sperare in un futuro dove, compiuti i miglioramenti su questo tipo di tecnologia, lo stadio di osservazione della “situazione vegetale terrestre” si avvicini, in modo da coincidere a quello di azione, di intervento, per quindi rendere le foreste del pianeta assolutamente protette.

Article de Pelosoff Etienne, Papa Anne-Sophie,
Guillemin Pauline & Malerba Lorenzo.

 ( en italique, les commentaires de  Jean-Philippe Putaud, chercheur à l'EMEP )

         Le réchauffement climatique est un phénomène qui devient de plus en plus envahissant dans l’actualité mondiale mais aussi dans la vie de tous les jours. Il est reconnu qu'une part du réchauffement provient de phénomènes extérieurs a l'atmosphère (activité solaire, orbite de la terre, etc...) qui ne permettent cependant pas d'expliquer l'évolution climatique observée au cours du XXe siècle . Qu'en est-il du rôle de l'activité humaine?  La diminution d’émission de CO² est-elle une solution efficace pour palier le réchauffement climatique? Pour résoudre ce problème complexe, il sera intéressant de découvrir avec précision la situation actuelle, les différentes solutions proposées par les gouvernements et les chercheurs .


          Pendant les dernières années, on observe et on constate que des faits importants se déroulent sur notre planète comme la constante augmentation de la température moyenne, la disparition de certaines espèces animales, la diminution des calottes polaires... Ces évènements  ont entraîné des conséquences assez importantes qui amènent les scientifiques à en rechercher la cause. On appelle ce phénomène le réchauffement climatique . Le réchauffement climatique n'engendre pas seulement une hausse globale de la température de l'air, mais aussi une perturbation des gradients de température entre les pôles et l'équateur, une augmentation de la température des océans, une hausse du taux d'évaporation, qui induisent d'autres conséquences climatiques, comme des changements de distributions spatiales et temporelles des précipitations (sans parler de l'élévation du niveau de la mer par simple dilatation de l'eau).

Les causes du réchauffement climatique sont attribuées à l'augmentation de l’effet de serre qui est un processus naturel de réchauffement de la Terre . Cet effet de serre résulte du fait qu'une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre reste piégée par les gaz à effet de serre ce qui provoque donc l’augmentation de la température de la basse atmosphère terrestre .  Ce que les scientifiques  recherchent est l’origine de l'augmentation de l’effet de serre:   c’est-à-dire s' il est d’origine exclusivement humaine ou d’origine naturelle.  La thèse « naturelle » est la suivante :  l'augmentation de la concentration des gaz a effet de serre (GHGs) est une conséquence du réchauffement climatique initié par des phénomènes non-atmosphériques (activité solaire, orbite, ...), et du a la respiration des plantes, a une diminution de la solubilité du CO2 dans l'eau de mer, au relargage de méthane par les sols dégelés.

D’autres scientifiques soutiennent la thèse que ce réchauffement est attribué aux rejets de gaz à effet de serre provoqués par les activités humaines et par la constante augmentation de dioxyde de carbone (et autres GHGs) dans l’air. Il semble en effet que plus la planète se « modernise » plus elle se réchauffe, et donc que seul l’homme serait le principal responsable du réchauffement terrestre.


Précisons maintenant en quoi consiste ce phénomène d'effet de serre :

          Le rayonnement solaire qui parvient à la surface de la Terre est absorbé par cette dernière et provoque son échauffement. La Terre émet alors un rayonnement infrarouge. Certains gaz présents dans l’atmosphère absorbent ce rayonnement et le  renvoie en partie vers le sol, renforçant l’échauffement initial : ce phénomène est l’effet de serre. Il est donc dû à l’action combinée de différents gaz présents dans l’atmosphère.


Les principaux gaz à effet de serre sont :

• la vapeur d'eau (H2O)
• le dioxyde de carbone (CO2)

• le méthane (CH4)

• le protoxyde d’azote(N2O)
• l'ozone (O3) 
  
  

              Malheureusement les concentrations dans l'atmosphère des gaz à effet de serre augmentent depuis le XIX siècle, avec une croissance toujours plus forte. Le phénomène est probablement dû aux activités humaines, telles que :

   - l'utilisation massive de combustibles fossiles : charbon, les produits pétroliers, le gaz naturel.

    - la déforestation : une forêt mature est un réservoir important de carbone. La disparition de surfaces toujours plus grandes de forêt au profit de cultures ou de pâturages a pour effet des rejets considérables de CO2 dans l'atmosphère. Car la combustion des déchets forestiers et la perturbation des sols génère bien  plus de carbone que ce que les jeunes plantes n’en absorbent. 

L’augmentation de la concentration de CO2+CH4+N2O+O3 dans l'atmosphère semble être un des facteurs du réchauffement climatique.

Ainsi, en 2007, le GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'évolution du Climat) indiquait que l'homme est en partie responsable du changement climatique.


             Le Protocole de Kyoto se donne comme objectif de stabiliser, puis de réduire les émissions de gaz à effet de serre afin de limiter le réchauffement climatique .

              Les émissions de gaz à effet de serre issues des activités humaines sont en effet considérées comme les principales responsables de l'augmentation des températures sur la terre et dans les mers, c'est pourquoi leurs éliminations sont considérées comme une solution capable de limiter le réchauffement climatique .
Les conséquences de ce réchauffement climatique sont alarmantes et ont fait de la lutte contre les rejets de gaz à effet de serre tel le CO2 une préoccupation internationale. De nombreuses initiatives ont été mises en place par des associations ainsi que par les Etats pour promouvoir le développement durable et réduire les rejets de CO2 dans l'air. Depuis la prise de conscience de la gravité de la situation, la France agit en incitant à un développement des énergies renouvelables, en accordant donc des subventions pour aider aux investissements écologiques et, inversement, en instaurant une taxe carbone aux plus pollueurs, notamment aux propriétaires de véhicules qui rejettent plus de 160 g de CO2 / km .
Des associations comme Greenpeace ou WWF se battent aussi pour essayer d'enrayer ce phénomène climatique, à l'aide de dons de nombreux bénévoles engagés dans cette cause, avec l'objectif de réduire de 20% les émissions de gaz à effet de serre en Europe, par rapport à leurs niveaux de 1990.
Cette préoccupation qui ne touchait auparavant qu'une poignée d'écologistes, est devenue en quelques années un phénomène si médiatisé qu'elle est parfois même utilisée comme argument de persuasion publicitaire. De nombreux constructeurs automobiles, par exemple, utilisent des arguments écologiques comme un atout pour de nouvelles gammes de produits moins polluants. C'est ainsi que l'image d'un ours polaire privé de son habitat peut être utilisé dans une publicité qui vante les mérites d'une voiture écologique.

Cependant la recherche scientifique actuelle apporte des précisions importantes quant au mécanisme de l'effet de serre.
  Les processus de combustion qui émettent du CO² produisent aussi dans l’air de petites particules appelées aérosols. Ces particules sont noires, blanches... ou grises. Les particules noires absorbent les rayons du soleil et ré-émettent un rayonnement infra rouge (chaleur) qui réchauffe l’air. Quant aux particules blanches, elles reflètent le rayonnement solaire vers l'espace et refroidissent l’atmosphère. Les effets physiques des aérosols sur le bilan énergétique de la Terre sont très complexes. Des scientifiques du JRC étudient ces particules. Ils analysent au quotidien la composition de l’air dans le cadre du réseau de l’EMEP ( programme scientifique international supportant la convention des Nations Unies sur la qualité de l'air). A partir de ces études ils doivent expliquer à la Commission Européenne quels sont les effets de la pollution et quelles sont les meilleures méthodes à mettre en oeuvre pour diminuer la pollution et limiter le changement climatique.  En effet, en diminuant la pollution, le nombre d’aérosols diminue, les particules noires mais aussi les blanches. Les scientifiques ont donc anticipé que la diminution d’émission de CO² entraînerait dans un premier temps un réchauffement plus rapide du au manque de particules blanches, l’inverse du résultat souhaité. C'est le prix a payer pour sauver le climat du XXIe siecle. En attendant, on peut se consoler en considérant que la diminution de la pollution a tout de même des conséquences positives comme des effets moins nocifs sur la santé humaine, sur les forets, les cultures et les lacs..

           Le réchauffement climatique est donc un phénomène fortement médiatisé et souvent vulgarisé avec des approximations, que les recherches scientifiques permettent de nuancer.  Certaines activités humaines contribuent fortement au réchauffement de la planète, mais la réglementation de ces activités ne sera bénéfique qu'à longue échéance.

Une petite musique pour accompagner votre agréable lecture... !

Il existe beaucoup de problèmes liés à la déforestation. Ils sont souvent méconnus, mais  certaines organisations, comme le centre de recherche JRC à ISPRA¹, les étudient , entre autre grâce aux images satellites. L’utilisation de ces images peut-elle réellement contribuer à la sauvegarde des forêts dans le monde?

Nous définirons la déforestation, ainsi que les satellites et leur fonctionnement, nous verrons dans quelle mesure ils participent à la préservation des forets.

  Voilà une carte montrant la déforestation dans le monde.

La déforestation est un phénomène de régression des surfaces couvertes de forêts. Elle résulte des actions de déboisement puis de défrichement, résultant de l'extension des terres agricoles,  d'une exploitation excessive ou anarchique de certaines essences forestières et de l'urbanisation. Ce phénomène est très ancien. Il a commencé dès la fin de la préhistoire, en accompagnant l'homme presque partout où celui-ci s'est sédentarisé. L'agriculture reste encore aujourd'hui la principale cause de déforestation; elle est suivie de près par le besoin en bois de chauffage. Dans la seconde moitié du XXème siècle, les trois grandes zones de déforestation active, par taille décroissante de surfaces concernées, étaient: l'Amazonie, l'Afrique équatoriale, et l'Indonésie/Malésie. Selon la FAO², c'est en Amérique du Sud que la perte nette de forêt a été la plus élevée de 2000 à 2005 (environ 4,3 millions d'hectares par an). Le principal problème que pose la déforestation est la destruction d'habitats de milliers d'espèces animales et végétales, souvent condamnées  alors à disparaître.

Pour évaluer la déforestation, on utilise les images satellites.

 Un satellite est constitué de deux grandes parties :
- la charge utile qui varie en fonction de la mission du satellite. On y trouve des instruments de télécommunication ou des instruments d’observations.En l'occurrence des instruments d’optiques qui vont permettre de recueillir ces images. 
- la plate-forme qui est l’endroit où l’on trouve les équipements permettant d’assurer le bon fonctionnement du satellite. Parmi ces équipements, on trouve un ordinateur de bord, des réservoirs, des petits moteurs qui permettent de replacer le satellite sur son orbite en cas de dérive, ainsi que des radios de liaison avec la terre.

Le satellite destiné à l'acquisition d'images est, par ailleurs, équipé d'un radiomètre, appareil mesurant la quantité de lumière provenant de la partie de la planète visée. Ce radiomètre est constitué d'une grille de détecteurs, grâce auxquels le rayonnement du terrain va être perçu.

Le signal numérique va ensuite pouvoir être interprété pour obtenir une image :
- soit une photographie en noir et blanc avec des codes d'octets³ particuliers qui devront être décryptés.
- soit une photo couleur, obtenue grâce à trois détecteurs qui captent des octets correspondants aux couleurs vert, rouge, ou bleu. (Voir l'article ACQUISITION DES IMAGES SATELLITES )

Le satellite permet donc de réaliser des mesures au sol auxquelles sont associées différentes couleurs comme nous l'avons annoncé précédemment. Il existe deux échelles d'images satellites : l'échelle micro locale (1km) complète les informations de la photographie aérienne, l'échelle planétaire (10.000km) apporte une vision unique et globale de la géographie du monde. Ces images satellites, et notamment celles du satellite SPOT⁴, doté de l'instrument végétation, permettent de surveiller l'évolution de la déforestation et de protéger les forêts, en prenant le relais de la surveillance humaine.

Il est difficile pour l’homme de contrôler toutes les forêts, à chaque instant. Les zones forestières représentent, en effet, 30% de la surface terrestre (les océans non compris).  
« Nous ne pouvons pas être partout, la région est gigantesque. C’est pourquoi nous avons besoin de l’intelligence et de la technologie pour concentrer nos ressources »⁵ . L’homme est donc obligé d'avoir recours à des images satellites. La télédétection est ainsi utilisée dans de nombreux domaines de la foresterie, notamment pour les inventaires forestiers, la santé des forêts, les feux de friche, la chimie des forêts, la comptabilisation du carbone forestier, et enfin la cartographie de la couverture terrestre. Les scientifiques grâce à ces images, peuvent être informés au cours des ans, de l’évolution du parc forestier.


Ici, l'évolution de la forêt du Borneo et ses prévisions (catastrophiques!).

Cette évolution résulte du développement naturel des forêts ; même si malheureusement, il s’agit majoritairement d’une diminution de l'espace, en raison notamment des exploitants forestiers, qui sont bien trop envahissants. Les images seront utilisées comme preuves dans des procès contre des centaines de déboiseurs illégaux. Il est difficile d’empêcher l'activité, plus particulièrement dans les pays les plus défavorisés (qui sont ceux où il y a le plus de forêts!). En Amérique du Sud, seulement 8% de l’ensemble des sanctions et amendes contre la déforestation illégale sont actuellement perçues par le gouvernement. Les images de haute résolution permettent en revanche de voir les endroits où les déboiseurs prévoient de couper les arbres, ce qui donne aux autorités une chance de prévenir la déforestation avant qu’elle ne se produise. A titre d’exemple le Brésil a réussi en deux ans à réduire de 52% la déforestation en Amazonie.


Nous voyons ci-dessus les principales causes de la déforestation.

Enfin, les images satellites se révèlent utiles dans un troisième domaine: elles aident à protéger des feux destructeurs. Pendant des générations, on pensait que les feux nuisaient aux forêts et que pour cette raison, on devait les combattre ou les maîtriser. Aujourd'hui cependant, les scientifiques ont compris que les feux jouent un rôle important dans le renouvellement des écosystèmes forestiers. Les images satellites sont donc utilisées dans le cadre de cette gestion des feux et permettent de protéger les forêts des feux destructeurs causés par l’homme. Pendant la première partie de la saison sèche, les feux sont bénéfiques, car ils enlèvent les mauvaises herbes. Lors de la deuxième partie de la saison sèche, ces feux, combinés au vent, deviennent cependant ravageurs, et provoquent de graves incendies.
Mais tous les pays n'ont pas les moyens de s'offrir cette technologie. Par exemple, le Canada, pays riche, consacre de 400 à 800 millions de dollars par année à la gestion des feux. Les pays plus défavorisés, comme le Brésil, où le Congo, n’ayant pas assez de ressources économiques, ne peuvent pas assurer une aussi bonne protection. Cependant des établissements, comme le centre de recherche JRC, aident ces pays : ce centre s’occupe en effet de pays plus défavorisés, comme le Congo.

Dans le domaine forestier, les images satellites visent donc à protéger la population, les ressources forestières, ainsi qu'à gérer convenablement les feux, et à protéger la faune ; et tout cela en maintenant un équilibre entre le respect des critères environnementaux, sociaux et économiques. Cependant l'utilisation de ces images satellites contre les déboiseurs illégaux reste limitée et tous les pays n'ont pas suffisamment de ressources pour assurer la gestion des forêts.