PHY-3070: Physique Environnementale

Informations générales

Matière couverte

Notes de Cours

Exercices et TPs

Matériel supplémentaire distribué en classe

• Mobiliser ses connaissances physiques afin de formuler et traiter de squestions de naturel environnementales
• Mobiliser les approches, outils et méthodes de la physique afin de modéliser les processus environnementaux
• Établir et approfondir des liens entre la physique, les sciences atmosphériques/océaniques, et la biologie/écologie
• Développer une approche système aux problèmes physique de haut niveau de complexité

Professeur:

• Paul Charbonneau, Professeur Titulaire, Département de Physique, B-3013, paulchar@astro.umontreal.ca

TP-iste:

• Arthur Dupré arthur.dupre@umontreal.ca

Horaire des cours, Hiver 2025:

• Mardi 10:30-12:20, A-3551, Campus MIL
• Mercredi 08:30-09:20, A-2553, Campus MIL
• TP: Mercredi 09:30-10:20, A-2553, Campus MIL

Heures de bureau:

• Mercredi, 12:30-14:30, B-3013, Campus MIL [à confirmer]

Manuels de cours:

Ouvrages de référence généraux:

• Monteith, J.L., et Unsworth, M.H., Principles of Environmental Physics, (4e éd.), Academic Press (2013).
• Hartmann, D.L., Global Physical Climatology (2e éd.),
• Boeker, E., et van Grondelle, R., Environmental Physics (3e éd.), Wiley (2011).

Évaluation:

• Examen partiel, couvrant matière à date, 50% de la note finale;
• Projet d'intégration (plan+rapport), 10%+40% de la note finale.

1. Introduction: les bases
   1. Qu'est-ce que la physique environnementale ?
   2. Propriétés des solides, liquide et gaz
   3. Une brève introduction à la spectroscopie moléculaire
   4. Réservoirs, flux, sources et puits
   5. Lois de conservation

2. L'environnement physique
   1. L'atmosphère
   2. L'hydrosphère
   3. La lithosphère
   4. La biosphère
   5. L'anthroposphère

3. Processus physiques I. Radiation
   1. Équilibre thermodynamique et corps noir
   2. Le spectre électromagnétique du soleil
   3. L'irradiance solaire
   4. L'insolation
   5. L'absorption
   6. Dispersion
   7. Albedo et réflectivité
   8. Absorption au sol
   9. Émission par la surface
   10. Bilan radiatif global

4. Processus physiques II. Matière
   1. La diffusion
   2. Écoulements: transport et mélange
   3. La sédimentation
   4. La percolation

5. Processus physiques III. Chaleur
   1. Les trois manières de cuire un poulet
   2. Conduction thermique
   3. L'équation du transport de la chaleur
   4. Évaporation et évapotranspiration

6. Activité humaine I. Énergie
   1. L'effet dynamo
   2. Énergie éolienne
   3. Énergie hydroélectrique
   4. Énergie marémotrice
   5. La centrale thermique
   6. Énergie solaire
   7. Combustibles fossiles
   8. Énergie nucléaire
   9. L'éléphant dans la pièce

7. Activité humaine II. Bilans de masse
   1. Agriculture et élevage
   2. Déforestation
   3. Exploitation minière
   4. Impacts sur le cycle de l'eau

8. Activité humaine III. Changements climatiques
   1. Le réchauffement global observé
   2. Variabilité climatique naturelle
   3. Variabilité climatique anthropogénique
   4. Les scénarios du GIEC

• Notes complètes, v2, format pdf (10 mars 2025)
• Chapitres 1 à 4, format pdf
• Annexes A et B, format pdf

Des séries d'exercices, seront distribuées au cours de la session. Ce ne sont pas des devoirs à remettre.

Certains TPs consisteront en résolution de problèmes, en équipe avec appui du TP-iste. Les énoncés seront distribués une semaine avant le TP, pour vous permettre de vous lancer.

• TP1 (21 janvier), format pdf
• TP3 (19 février), format pdf
• TP4 (19 mars), format pdf
• TP5 (2 avril), format pdf
  • Code Python
  • Données

Cours 1, 8 janvier 2025 [Introduction au cours, Sections 1.1]

• Plan de cours, format pdf
• Bouquin de Hartmann, format pdf
• Bouquin de Monteith et Unsworth, format pdf

Cours 2, 14 janvier 2025 [Sections 1.2, 1.3]

• Galerie d'images environnementales

Cours 3, 15 janvier 2025 [Sections 1.4 à 2.2]

Cours 4, 21 janvier 2025 [TP 1]

Cours 5, 22 janvier 2025 [Pas de cours, travail individuel ou en groupe]

• Explorer le site web: International Energy Agency
• Lire les sections 2.4 et 2.5 des notes de cours; et discutez en entre vous, si possible.
• Seul.e.s ou en groupe, faites le problème 2.7 et/ou 2.8 à la fin du chapitre 2

Cours 6, 28 janvier 2025 [Cours annulé]

Cours 7, 29 janvier 2025 [TP 2]

Cours 8, 4 février 2025 [Cours en ligne: Retour sur Sections 2.4, 2.5; Sections 3.1 à 3.3]

Cours 9, 5 février 2025 [Sections 3.4 à 3.6]

Cours 10, 11 février 2025 [Sections 3.6.3 à 3.9]

Cours 11, 12 février 2025 [Sections 4.1 à 4.2.2]

Cours 12, 18 février 2025 [Sections 4.2.2 à 4.2.6]

Cours 13, 19 février 2025 [TP 3]

Cours 14, 25 février 2025 [Examen mi-session]

Cours 15, 26 février 2025 [Sections 4.3, 4.4]

• Article d'Abkarian et al., format pdf
• Article de Blocken et al., format pdf

Cours 16, 11 mars 2025 [Sections 4.4 à 5.2]

• Video Youtube sur la percolation statistique (merci Nathaniel)

Cours 17, 12 mars 2025 [Sections 5.3, 5.4]

Cours 18, 18 mars 2025 [Sections 5.4.2 à 6.1]

Cours 19, 19 mars 2025 [TP 4]

Cours 20, 25 mars 2025 [Sections 6.2 à 6.5]

Cours 21, 26 mars 2025 [Sections 6.6 à 6.7]

Cours 22, 1 avril 2025 [Sections 6.8 à 6.10]

Cours 23, 2 avril 2025 [TP 5]

Cours 24, 8 avril 2025 [Sections 8.1, 8.2]

Cours 25, 9 avril 2025 [Sections 8.3, 8.4]

-Dernière révision 4 avril 2025 par paulchar@astro.umontreal.ca.