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Fiche de cours

Sciences de l'environnement : état des lieux, processus et scénarios

Sciences of the Environment: present state, processus and scénarios

Faculté de gestion: Faculté des géosciences et de l'environnement (FGSE)

Responsable(s): Christian Arnsperger, Pietro De Anna, Suren Erkman, Pascale Schwab Castella, Eric Verrecchia

Période de validité: 2014 ->

Horaires du cours (Hebdomadaire)

Date Lieu Remarque Thématique Intervenant(s)
2018/2019 : Mercredi 10:15-12:00 (Hebdomadaire) Anthropole/1129    
2019/2020 : Mercredi 10:15-12:00 (Hebdomadaire) Anthropole/1129    

Cours-TP (travaux pratiques)

Semestre d'automne
26 heures par semestre
Hebdomadaire
Langue(s) d'enseignement: français
Public: Non
Crédits: 0

Objectif

Les objectifs du cours sont :
Présenter les bases conceptuelles et méthodologiques des sciences de l'environnement, et les différentes approches possibles des principaux enjeux environnementaux.

Les objectifs du TP sont :
- Acquérir les bases d'une démarche de rédaction académique
- Acquérir les bases de la recherche documentaire académique
- Sensibiliser à la problématique du plagiat

Objectifs spécifiques du cours :
Pédologie et biogéochimie
A la fin du cours l'étudiant est capable de :
- Comprendre et décrire les processus majeurs de formation du sol, selon une structure quadridimensionnelle et selon des processus d'altération de la roche à l'argile.
- Distinguer différents types de sols et nommer ce qui caractérise un sol.
- Décrypter les grands cycles de matière et d'énergie ayant lieu sur terre, et notamment le cycle du carbone et du CO2 naturel et anthropogénique.
- Présenter et expliquer quelques grandes réactions chimiques de l'altération des roches, au sein des sols et en lien avec le CO2
- Décrire l'effet de serre et expliquer les mécanismes qui l'influencent.
- Lister les grands enjeux biogéochimiques liés à une augmentation de l'effet de serre.
- Utiliser le vocabulaire de base associé à l'étude des flux de matière terrestres/planétaires.

Processus environnementaux et méthodes de mesure
A la fin du cours, l'étudiant est capable de :
- Présenter les quatre principales composantes du système climatique
- Nommer les étapes d'une démarche scientifique et expliquer ce qui la rend particulière.
- Décrire le cycle de l'eau sur Terre
- Décrire des notions liées aux flux hydrologiques souterrains : mélange, advection, viscosité, loi de Darcy, flux, gradient, nombre de Reynolds, loi de Fick, ...
- Définir les termes techniques (ou notions de base) de l'écologie et des écosystèmes terrestres.
- Expliquer la notion de biome et en nommer quelques-uns ainsi que leurs caractéristiques.
- Décrire la composition de l'atmosphère terrestre et la distribution de ses couches
- Expliquer l'importance de la mesure et son rôle dans la démarche scientifique

Sciences de l'environnement des milieux anthropisés
A la fin du cours, l'étudiant est capable de :
- Connaître les principaux acteurs et processus du cadre institutionnel global de l'environnement et du développement durable (processus de Rio, Agenda 21, etc.).
- Comprendre la notion d'anthroposphère et les particularités du processus d'industrialisation.
- Comprendre les spécificités du système industriel, en particulier son métabolisme énergétique et matériel.
- Comprendre les interactions entre l'Homme et la Biosphère en caractérisant les problèmes environnementaux selon deux grands enjeux : pollutions et ressources.
- Connaître les bases de la méthodologie de l'analyse des flux et stocks de matière.
- Connaître les principaux nouveaux indicateurs de performance environnementale élaborés dans le cadre de la nouvelle comptabilité publique physique.
- Connaître les bases de l'étude des impacts environnement des activités économiques par la méthodologie de l'analyse du cycle de vie.
- Comprendre la notion d'indicateur environnemental, les différents types d'indicateurs, leurs usages, leur pertinence, leurs limitations.
- Comprendre la notion de système de management environnemental.
- Comprendre les principaux éléments de la dynamique de transformation du système industriel, en particulier les stratégies de décarbonisation (relative et absolue) : cadre institutionnel (négociations climatiques), enjeux technologiques et sociaux.
- Comprendre les spécificités des différentes approches des sciences de l'environnement anthropisé, en particularité la complémentarité entre méthodologies quantitatives et qualitatives.


Humanités environnementales
A la fin du cours, l'étudiant est capable de :
- Présenter quelques grandes questions des humanités environnementales
- Nommer les grands domaines des humanités environnementales
- Présenter les caractéristiques principales de l'anthropocène
- Faire état des principales connaissances actuelles sur l'évolution du climat pré-historique à nos jours
- Présenter les risques posés par l'évolution récente du climat, et les effets des actions mises en place
- Présenter les éléments principaux du concept de "Contraction et convergence" dans le cadre de la crise climatique
- Comprendre et décrire les mécanismes émotionnels, psychologiques et politiques en jeu dans le déni de l'existence des changements climatiques
- Proposer des démarches pour cultiver une conscience climatique
- Présenter le concept des « 5 R »
- Expliquer les principes de l'économie circulaire et de l'économie de fonctionnalité
- Présenter la notion de « découplage » entre l'économie et l'environnement et différencier découplage relatif et découplage absolu
- Porter un regard critique sur les solutions technologiques existantes (croissance verte, économie circulaire, énergies renouvelables) et comprendre l'idéologie sous-jacente
- Nommer les 3 fondements principaux d'une économie « permacirculaire »
- Décrire chacun de ces fondements
- Donner les points principaux du « One Planet Living »

NB. Les points ci-dessus sont purement indicatifs et ne constituent pas une liste de questions d'examen. L'ensemble de la matière, dans tous ses détails allant bien au-delà de la liste ci-dessus, doit être connue et maîtrisée pour l'examen final.




Objectifs spécifiques du TP :
A la fin de ce Travail pratique, l'étudiant.e aura rédigé un premier travail de recherche simple du début à la fin, sous forme d'un bref Rapport. Ce Rapport préfigure les travaux de semestre et surtout les mémoires (Bachelor, Master) que les étudiants seront amenés à réaliser lors de leur cursus.
Par la même occasion, l'étudiant.e aura pu se familiariser avec quelques principes de la démarche de la recherche scientifique.
En particulier, au terme de cet exercice de rédaction, l'étudiant.e devrait être capable de :
- Suivre une démarche structurée pour la rédaction de textes académiques (identifier une problématique, formuler une question de recherche, formuler des hypothèses, décrire une méthodologie, etc.);
- Construire son argumentation de manière explicite, cohérente et documentée;
- Faire la distinction entre les faits et les opinions, et les présenter comme tels;
- Planifier la rédaction d'un travail de recherche simple;
- Effectuer une recherche documentaire en utilisant des outils actuels, différencier les sources en fonction de leur niveau scientifique;
- Citer correctement ses sources et rédiger une bibliographie;
- Respecter des critères de rédaction formels (plan, résumé, mise en page, structure du texte, bibliographie);
- Prendre conscience de la nature itérative du processus de recherche ;
- Auto-évaluer son processus d'apprentissage : en faire ressortir les points de réussite et ceux à retravailler.

Contenu

Le cours comporte une brève introduction et trois grandes parties, présentées par quatre enseignants :

0) Introduction au cours et TP (Prof. Suren Erkman) :
- Contexte, objectifs et organisation du cours et du TP
- Evaluation du cours (QCM) et du TP.
- Articulation du cours avec les autres enseignements propédeutiques, mise en perspective par rapport aux filières Bachelor puis Master.
- Introduction au contexte institutionnel du processus international de l'environnement et du développement durable (processus de Rio, conventions, Objectifs de développement durable, etc.).


1) Sciences naturelles de l'environnement (Prof. Eric Verrechia, Prof. Pietro de Anna) :
a) Des grands cycles de matière à la formation d'un sol : Introduction à la pédologie et à la biogéochimie (Prof. Eric Verrecchia)
Introduction à la pédologie
- Qu'est-ce qu'un sol ? Terrain, organisation interne, approche fonctionnelle, lien entre phases organique et minérale (molécules).
- Notions d'horizons, types d'horizons. Sols typiques de la Suisse. Fonctions du sol. Complexe argilo-humique.
- Mécanismes pédologiques et diversité des sols. Phases de la formation des sols. Facteurs d'influence.

Introduction à la biogéochimie 
- Le CO2, ami ou ennemi pour la planète?
- Suivi du cycle d'une molécule: le CO2
- Réservoir et relations de flux potentiels.
- Les cycles planétaires de la matière.
- L'altération, de la roche à l'argile. Diagrammes de Pourbaix.
- L'altération, les grands principes chimiques. Altération des silicates, mise en solution des carbonates. Puits de carbone. Erosion des sols.

b) Introduction aux processus environnementaux et moyens de mesure (Prof. Pietro de Anna)
L'environnement naturel et l'approche scientifique.
- Principes de la démarche scientifique : descriptive, vérifiable, objective et prédictive.
- Modèles, projections, liens entre causes et effets.
- L'importance de la mesure
- Des problèmes aux processus : l'étude des mécanismes.

Hydrosphère
- Le cycle de l'eau. Stockage, écoulement et transport dans le sous-sol.
- Ordres de grandeur des stocks. Importance des eaux souterraines.
- Mécanismes d'écoulements, viscosité et densité. Loi de Darcy. Mesure sur le terrain.
- Mélanges. Flux et gradient, loi de Fick. Advection et diffusion.
- Réactions chimiques : vitesse de réaction.

Biosphère
- Cycle des éléments et impacts humains sur ces cycles: nutriments, carbone, azote. Notion de biomes.
- La complexité de la biosphère et l'écologie.
- Chaîne trophique et modèles écologiques. Homéostasie.

L'atmosphère
- Composition
- L'étude des phénomènes météorologiques

2)  Introduction à l'étude des milieux anthropisés (Prof. Suren Erkman) 
- Perspective historique: périodes pré-industrielle et proto-industrielle, processus d'industrialisation, dynamique de mondialisation.
- Spécificités de l'époque industrielle du point de vue environnemental, en particulier les enjeux énergétiques.
- Notions d'anthroposphère, de ressources, d'impacts, de découplage (relatif et absolu).
- Métabolisme des activités économiques : principales caractéristiques du métabolisme industriel.
- Introduction à la méthodologie de l'analyse de flux et stocks de matière : exemples d'application à différentes échelles (produits, procédés, régions).
- Bases de la comptabilité nationale physique et nouveaux indicateurs de performance économique basés sur l'analyse des flux et stocks de matière et d'énergie.
- Méthodologie de l'analyse du cycle de vie (ACV) : quantification des impacts à différentes étapes du cycle de vie des produits, notions d'unité fonctionnelle et de flux de référence, méthodologie de l'ACV selon norme ISO14000.
- Stratégies de transformation du système industriel, en particulier décarbonisation (relative et absolue): rappels sur le système énergétique, son contexte institutionnel (OMM, GIEC, CNUCC), comptabilité des flux et stock de carbone fossile, capture, séquestration et utilisation du carbone.
- Introduction à la notion d'indicateurs environnementaux (indicateurs relatifs et absolus, indicateurs d'état, de processus, de performance). Notion de système de management environnemental.
- Epistémologie des études de l'anthroposphère : distinction entre approches factuelles et idéologiques, complémentarité des approches quantitatives et qualitatives.

3) Humanités environnementales : De l'importance de penser l'être humain dans son environnement (Prof. Christian Arnsperger)
Les sciences de l'environnement entre émotion, réflexion et engagement
- Pourquoi faire des sciences de l'environnement ?
- Pourquoi s'intéresser aux humanités environnementales ?
- Les grandes questions des humanités environnementales
- Les grands domaines des humanités environnementales

L'anthropocène et le « développement durable »
- L'anthropocène
- La science des impacts humains
- Un développement humain écologiquement durable

Changement climatique et anthropocène
- Humains et climat : Qu'est-ce que le dérèglement anthropogène ?
- L'anthropocène : Un nouvel âge de la responsabilité collective ?
- « Contraction & convergence » : Un nouveau cadre pour la responsabilité collective ?

Déni ou acceptation : Psychologie et anthropologie du changement climatique
- L'état des débats : Comment sont perçus le changement climatique et la science du climat ?
- Déni et dénigrement : Nos cerveaux sont-ils câblés pour nier le changement climatique ?
- Science et conscience : Comment cultiver une conscience climatique ?

Un humain « hors-sol » ? La relation des humains aux sols comme exemple paradigmatique
- Le sol, c'est quoi ?
- Le sol dégradé, ou la dé-sol-ation
- L'humain hors-humus
- Du hors-sol à l'humilité

Effet-rebond, croissance et motivations humaines : Saisir les rouages de la non-durabilité actuelle
- L'innovation et la quête de l'efficience
- L'effet-rebond
- Comprendre la croissance économique

Une société durable pour demain : (a) Une société industrielle circulaire ?
- L'écologie industrielle et les « 5R »
- « Découpler » l'économie de l'environnement ? Chronique d'une illusion
- Des solutions technologiques à l'horizon ? Décoder les faux messages

Une société durable pour demain : (b) Une société « permacirculaire » ?
- Fondement n°1 : Logique de la suffisance
- Fondement n°2 : Contraction et convergence
- Fondement n°3 : Culture de la permanence
- Objectif : « One Planet Living » et croissance différenciée

Evaluation

Le cours et le TP sont sanctionnés par une note unique, constituée à parts égales de l'évaluation du cours et de l'évaluation du travail pratique.
Cours : L'acquisition des connaissances du cours est évaluée par un examen écrit de 2 heures sous forme de QCM, dont la note compte pour 50% de la note finale.
TP : L'acquisition des compétences rédactionnelles de la partie travail pratique se fait sous la forme d'un rapport de recherche personnelle dont la note compte pour 50% de la note finale.

La participation à l'examen et au rapport de recherche est soumise à conditions obligatoires (contrôlées mais non notées) :
- Module EPIGEUM : suivre le module d'enseignement en ligne (moodle) sur le plagiat et réussir à répondre correctement à plus de 75% du questionnaire
- Module Recherche documentaire BCUL : suivre le module d'enseignement en ligne (moodle) sur la recherche documentaire et avoir répondu aux questionnaires obligatoires (auto-diagnostique et 2 séries d'exercices)
- Travail rédactionnel, 2 rendus intermédiaires en cours de semestre.

Bibliographie

Indiquées par les différents enseignants du cours.

UtilisationCode facultéStatutCrédits
Baccalauréat universitaire ès Sciences en géosciences et environnement, 1ère partie (2014 ->) ›› M1 - Module d'initiation aux orientationsObligatoire0.00
Baccalauréat universitaire ès Sciences en géosciences et environnement, 1ère partie (2017 ->) ›› M1 - Module d'initiation aux orientationsObligatoire0.00
Baccalauréat universitaire ès Sciences en géosciences et environnement, 1ère partie (2018 ->) ›› M1 - Module d'initiation aux orientationsObligatoire0.00
Baccalauréat universitaire ès Sciences en géosciences et environnement, 1ère partie (2019 ->) ›› M1 - Module d'initiation aux orientationsObligatoire0.00
Canton de Vaud
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