There are many different gases that make up our atmosphere. Some of these gases are called greenhouse gases. They help control the climate on Earth by acting like a blanket that keeps our planet warm. This is called the greenhouse effect, because like a greenhouse, the sun’s energy passes through the atmosphere and is trapped as heat when the energy reflects off the Earth’s surface. Some of the greenhouse gases in our atmosphere include carbon dioxide, methane, and nitrous oxide. Ozone, a different kind of the gas high up in our atmosphere, protects us from ultraviolet (UV) radiation from the sun. This UV radiation is why we use sunscreen to protect our skin! Without ozone, we would be even less protected.
We need gases in our atmosphere, but having a lot of greenhouse gases like carbon dioxide and methane can trap too much heat, and increase temperatures on Earth. This is something that causes our climate to change. Carbon dioxide comes from the burning of fossil fuels like coal, oil, and natural gas. Methane is even more harmful than carbon dioxide, and also comes from natural gas.
Collecting Data: Taking Earth’s Temperature
Our planet is not just heating up. In some places on Earth, the temperature is increasing, and in other places, the temperature is decreasing. So how do we know if a certain place is heating up or cooling down? Scientists measure and track the temperature of individual ecosystems. When doing this, there are multiple factors they need to keep in mind.
One of these factors is called albedo. When sunlight hits the Earth’s surface—our land and oceans—some of it is absorbed and turned into heat, while the rest of it is reflected back into space. The amount of light that is reflected is referred to as albedo. The places that reflect the most light, and therefore have the highest albedo, are usually our snow-covered surfaces and glaciers. This is because light best reflects off of light coloured, smooth, and shiny surfaces. On the other hand, light is best absorbed by dark surfaces, such as the ocean. We take albedo into consideration when measuring a place’s temperature since not all the light is kept and turned into heat . Since our glaciers are melting, Earth is losing its surfaces that best reflect light, and is left with its darker surfaces that absorb light, therefore increasing our temperatures.
Another factor that affects our temperature calculations is what we covered earlier—the heat trapped by greenhouse gases in our atmosphere. Some of the light reflected off of Earth passes through the atmosphere into space, but not all of it. When it is trapped by the greenhouse gases in our atmosphere, it heats up the Earth, driving global warming.
When we consider the energy lost because of albedo and the energy kept because of greenhouse gases, we are left with the temperature of our location! If a place is losing more energy than keeping it, the location has a cooling effect. If a place is keeping more energy than losing it, then the location has a warming effect!
Making Change: Recycling Old Farms!
Certain types of ecosystems can actually help keep our planet cool because of their composition! Peatlands are usually found in the Boreal Forest biome. Peatlands are very waterlogged ecosystems and can also be referred to as a “bog” or a “mire.” Peatlands are special because after they have reached a certain age, they take carbon dioxide out of the atmosphere really well. When peatlands are formed, they do the opposite, and produce a lot of greenhouse gas— methane and nitrous oxide. However, once it grows enough plants, or vegetation, it takes more greenhouse gases out of the atmosphere than it produces. Because of this, it creates a cooling effect!
Local Research: Newfoundland Farming!
In Western Newfoundland, researchers Mei Wang, Jianghua Wu, Peter M. Lafleur, and Junwei Luan studied peatland in an area called Robinson’s Pasture. Previously, the land was a bog that had been drained for agriculture. After ten years of farming, the pasture was abandoned for twenty-five years. While it was abandoned, something curious happened. It transformed back into peatland!
A number of measurements were taken over two years to calculate how much greenhouse gases were being produced and absorbed. Some factors that affected their measurements were wind speed and direction, humidity, soil moisture and temperature, and rainfall.
Researchers measured the temperature the same way we have learned: they considered the energy lost because of albedo, and the energy kept because of greenhouse gases in the atmosphere while making their calculations. They were left with the temperature of the peatland. The researchers found that the peatland had a cooling effect. This is because during periods where the land was covered in snow, it had a much higher albedo. During the growing season, it absorbed more greenhouse gases out of the atmosphere than what it was producing. Therefore, energy was both reflected and able to pass through the atmosphere instead of being trapped and absorbed as heat! An area that acts this way is called a carbon sink, because it essentially drains carbon out of the atmosphere.
This research proved that if certain agricultural land is abandoned, it has the potential of becoming a peatland, and a carbon sink. This is a really important finding! This means we may be able to utilise old farmland to cool down places on our planet and fight climate change. It turns out, we can recycle more than just our paper and plastic!
Peatland research area, Robinson’s Pasture. Photo courtesy of Dr. Jianghua Wu
Did you know that...
44 percent of Newfoundland and Labrador is covered by Boreal forests! Boreal forests in southern Labrador form the eastern wing of the Canadian Boreal Shield Zone.
Try This at Home
As we learned from the research on Robinson’s Pasture, vegetation has the potential to absorb greenhouse gases and reflect energy to create a cooling effect. Trees contain a lot of carbon from the carbon dioxide they remove from the atmosphere. Did you know that you can measure how much carbon is in a tree? Try this fun activity in your backyard or community!
1. Pick a tree and identify its species with the help of your science teacher, parent, or the internet. 2. Measure the tree’s height in metres. You can do this by estimating with a tape measure or by comparing the tree to the height of your house. 3. Measure the circumference of the tree trunk from 4.5 feet off the ground. Divide the circumference by pi (3.14) to get the diameter of the tree. 4. The National Forestry Inventory, created by Environment Canada, has a Carbon Biomass calculator. You can find this calculator at: https://nfi.nfis.org/en/biomass_calc 5. Enter your region, tree type, and measurements into the calculator to determine the mass of the tree. 6. Lastly, multiply the total mass of the tree by 0.47 to discover approximately how many kilograms of carbon are stored in the tree!
Climate Action
We all contribute to carbon emissions by consuming energy every day in our electronics. Did you know that your household appliances still use electricity even when they are not in use? This adds up to be a considerable waste of energy. Try to find electronics that are not being used around your home and unplug them to reduce your home’s carbon footprint!
Meet Our Local Science Hero:
Dr. Jianghua Wu
Credit
This Science Spotlight was written based on Mei Wang et al. “Investigation of the climatological impacts of agricultural management and abandonment on a boreal bog in western Newfoundland, Canada.” Science of the Total Environment 711, (2020): 1-10.
Histoire de la genèse : Qu’est-ce que l’effet de serre ?
L’atmosphère est composée de nombreux gaz différents. On appelle certains de ces gaz « gaz à effet de serre ». Ils aident à contrôler le climat sur la Terre en agissant comme une couverture qui tiendrait notre planète au chaud. C’est ce que l’on appelle l’effet de serre, parce que, comme avec une serre, l’énergie du soleil passe à travers l’atmosphère, et est piégée sous forme de chaleur quand l’énergie se reflète sur la surface de la Terre. Certains des gaz à effet de serre dans notre atmosphère comprennent du dioxyde de carbone, du méthane, et de l’oxyde nitreux. L’ozone, une sorte de gaz différente plus haut dans notre atmosphère, nous protège de du rayonnement des ultraviolets (UV) provenant du soleil. Ce rayonnement des UV est la raison pour laquelle nous utilisons de l’écran solaire pour protéger notre peau ! Sans l’ozone, nous serions encore moins protégé.e.s.
Nous avons besoin de gaz dans notre atmosphère, mais avoir beaucoup de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane peut piéger trop de chaleur, et augmenter les températures sur la Terre. C’est ce qui fait que notre climat change. Le dioxyde de carbone vient de la combustion de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole, et le gaz naturel. Le méthane est encore plus nocif que le dioxyde de carbone, et il est aussi un composant du gaz naturel.
Collecter des données : Prendre la température de la Terre
Notre planète n’est pas seulement en train de se réchauffer. À certains endroits de la Terre, la température est en train d’augmenter, et à d’autres endroits, la température est en train de baisser. Alors, comment savons-nous si un endroit donné est en train de se réchauffer ou de se refroidir ? Les scientifiques mesurent et suivent la température d’écosystèmes individuels. Quand ils/elles font cela, ils/elles doivent garder plusieurs facteurs à l’esprit.
L’un de ces facteurs s’appelle l’albédo. Quand la lumière du soleil touche la surface de la Terre, à savoir notre terre et nos océans, une certaine quantité de cette lumière est absorbée et transformée en chaleur, tandis que le reste est réfléchi dans l’espace. La quantité de lumière qui est réfléchie, est appelée « albédo ». Les endroits qui reflètent le plus la lumière, et qui, par conséquent, ont l’albédo le plus élevé, sont généralement les surfaces recouvertes de neige et les glaciers. Cela s’explique par le fait que la lumière est mieux réfléchie par des surfaces de couleur claire, lisses et brillantes. Par ailleurs, ce sont les surfaces sombres, comme l’océan, qui absorbent le mieux la lumière. Nous prenons en compte l’albédo quand nous mesurons la température d’un endroit car ce n’est pas toute la lumière qui est conservée et transformée en chaleur. Comme nos glaciers fondent, la Terre est en train de perdre ses surfaces qui réfléchissent le mieux la lumière, et elle se retrouve avec des surfaces plus sombres qui absorbent la lumière, ce qui contribue à l’augmentation de nos températures.
Nous avons abordé plus haut un autre facteur qui affecte nos calculs de température, c’est-à-dire la chaleur piégée par les gaz à effet de serre dans notre atmosphère. Une partie de la lumière réfléchie par la Terre pénètre dans l’espace en passant par l’atmosphère, mais pas sa totalité. Quand elle est piégée dans notre atmosphère par les gaz à effet de serre, elle réchauffe la Terre, alimentant ainsi le réchauffement planétaire.
Si nous prenons en compte l’énergie perdue à cause de l’albédo, et l’énergie conservée à cause des gaz à effet de serre, il nous reste la température du lieu où nous nous trouvons ! Si un endroit perd davantage d’énergie qu’il n’en conserve, l’endroit en question a un effet de refroidissement. Si un endroit conserve davantage d’énergie qu’il n’en perd, alors l’endroit en question a un effet de réchauffement !
Changer les choses : Recycler de vieilles fermes !
Certains types d’écosystème, en raison de leur composition, peuvent en fait aider à garder notre planète au frais ! On trouve généralement des tourbières dans le biome de la forêt boréale. Les tourbières sont des écosystèmes très saturés d’eau, et on les désigne aussi par les termes « marais » ou « bourbier ». Les tourbières sont spéciales parce qu’une fois qu’elles ont atteint un certain âge, elles retirent vraiment bien le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Quand les tourbières se forment, elles font le contraire, et produisent beaucoup de gaz à effet de serre, comme du méthane et de l’oxyde nitreux. Toutefois, une fois que des plantes ou de la végétation y poussent en quantités suffisantes, elles retirent de l’atmosphère davantage de gaz à effet de serre qu’elles n’en produisent. C’est pour cela qu’elles génèrent un effet de refroidissement !
Recherche locale : L’agriculture à Terre-Neuve !
Dans l’ouest de Terre-Neuve, les chercheur.euse.s Mei Wang, Jianghua Wu, Peter M. Lafleur, et Junwei Luan ont étudié la tourbière dans une zone appelée Robinson’s Pasture (Pâturage de Robinson). Auparavant, cette terre était un marais qui avait été drainé pour l’agriculture. Après dix années d’exploitation agricole, le pâturage a été abandonné pendant vingt-cinq ans. Pendant qu’il était laissé à l’abandon, quelque chose d’étrange s’est produit. Il est retourné à son état de tourbière !
Durant une période de deux ans, de nombreuses mesures ont été prises pour calculer la quantité de gaz à effet de serre qui étaient produits et absorbés. Certains des facteurs qui ont affecté ces mesures étaient la force et la direction du vent, l’humidité globale, l’humidité et la température du sol, et la pluviosité. Les chercheur.euse.s ont mesuré la température de la même manière que celle que nous venons de voir : dans leurs calculs, ils/elles ont pris en considération l’énergie perdue en raison de l’albédo, et l’énergie conservée en raison des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ils/elles ont ainsi obtenu la température de la tourbière. Ils/elles ont découvert que la tourbière avait un effet refroidissant. C’est parce que durant les périodes où la terre était couverte de neige, elle avait un albédo beaucoup plus élevé. Durant la saison de croissance, elle absorbait davantage de gaz à effet de serre contenus dans l’atmosphère que ce qu’elle produisait elle-même. Par conséquent, l’énergie pouvait à la fois être réfléchie et passer à travers l’atmosphère au lieu de rester piégée, et aussi être absorbée sous forme de chaleur ! Une zone qui se comporte ainsi s’appelle un puits de carbone, parce qu’elle draine essentiellement le carbone de l’atmosphère.
Ces travaux de recherche ont montré que si certaines terres agricoles sont laissées à l’abandon, elles ont le potentiel de devenir des tourbières, et des puits de carbone. C’est une découverte vraiment importante ! Cela signifie que nous pourrions être en mesure d’utiliser d’anciennes terres agricoles pour refroidir certains endroits de notre planète et lutter contre le changement climatique. Il apparaît que l’on peut recycler bien plus que le papier et le plastique !
Zone de recherche sur les tourbières, Pâturage de Robinson. Photo gracieuseté de Jianghua Wu
Saviez-vous que...
Des forêts boréales recouvrent 44 pour cent de la province de Terre-Neuve-et-Labrador ! Les forêts boréales dans le sud du Labrador forment l’aile est de la zone du bouclier boréal Canadien.
Essayez ça chez vous
Comme nous l’avons appris grâce aux travaux de recherche réalisés sur le Robinson’s Pasture, la végétation a le potentiel d’absorber les gaz à effet de serre, et de réfléchir l’énergie pour créer un effet refroidissant. Les arbres contiennent beaucoup de carbone du fait du dioxyde de carbone qu’ils retirent de l’atmosphère. Saviez-vous que vous pouvez mesurer combien de carbone il y a dans un arbre ? Essayez cette activité amusante dans votre cour arrière ou au sein de votre communauté !
1. Choisissez un arbre, et identifiez son espèce avec l’aide de votre professeur.e de sciences, ou d’un parent, ou sur Internet. 2. Mesurez en mètres la hauteur de l’arbre. Vous pouvez faire ça en faisant une estimation à l’aide d’un ruban à mesurer, ou en comparant la hauteur de l’arbre à la hauteur de votre maison. 3. Mesurez la circonférence du tronc de l’arbre à 4,5 pieds du sol. Divisez la circonférence par pi (3,14) pour obtenir le diamètre de l’arbre. 4. L’Inventaire forestier national du Canada, créé par Environnement Canada, offre un calculateur de la biomasse de l’arbre. Vous pouvez trouver ce calculateur à l’adresse : https://nfi.nfis.org/fr/biomass_calc 5. Saisissez dans le calculateur votre région, le type d’arbre, et les mesures que vous avez prises pour déterminer la masse de l’arbre. 6. Enfin, multipliez la masse totale de l’arbre par 0,47 pour découvrir combien de kilos de carbone contient l’arbre environ !
Action pour le climat
En utilisant nos appareils électroniques, chaque jour, nous consommons de l’énergie, et nous contribuons donc tous et toutes aux émissions de carbone. Saviez-vous que vos appareils ménagers utilisent de l’électricité même quand vous ne vous en servez pas ? Tout cela s’accumule et constitue un énorme gaspillage d’énergie. Essayez de trouver des appareils électroniques qui ne sont pas en train d’être utilisés chez vous, et débranchez-les pour réduire l’empreinte carbone de votre maison !
Rencontrez notre héros scientique local :
Jianghua Wu
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de l’article Mei Wang et al. « Investigation of the climatological impacts of agricultural management and abandonment on a boreal bog in western Newfoundland, Canada. » (Traduction libre : Enquête sur les effets climatiques de la gestion et de l’abandon de terres agricoles sur un marais boréal de l’ouest de Terre-Neuve, Canada) Science of the Total Environment 711, (2020) : 1-10.
