DS n°4_nouméa2004

Devoir Surveillé n°4 TS – Enseignement de spécialité –
Thème : du passé géologique à l’évolution future de la planète Partie II exercice 2 (Nouméa-Nouvelle
calédonie_2004)
La Terre a connu d'importants changements climatiques. Des périodes froides, marquées par la formation de
calottes polaires, ont alterné avec des périodes chaudes.
À partir de la mise en relation des informations tirées de l'exploitation des documents, caractérisez l'évolution du
climat au cours des périodes étudiées.
À partir des résultats précédents et de vos connaissances, proposez une explication possible de ces variations
climatiques
Vous traduirez votre synthèse finale sous la forme d'un schéma légendé accompagné d'un court commentaire explicatif.
Document 1 : la surface terrestre, réflecteur d'énergie lumineuse, à deux périodes de son histoire.
Importance des calottes polaires à -21 000 ans (a) et actuellement (b)
D'après Pour La Science n°300 - Octobre 2002
Document 2 : albédo de quelques surfaces terrestres
L'albédo est le rapport du rayonnement solaire réfléchi par une surface sur le rayonnement solaire incident.
Surfaces planétaires
albédo (en %)
océan
5 à 15
sable sec
25 à 45
neige fraîche
75 à 95
glace
40 à 70
forêt tropicale
forêt de conifères
10
5 à 15
Document 3 : variation de la valeur du δ18O des sédiments carbonatés océaniques et de l'excentricité de la
Terre au cours des 500 000 dernières années
La valeur du δ18O des carbonates est liée à celle de la température de la surface terrestre, la valeur du δ18O
étant d'autant plus élevée que la température est faible.
L'excentricité est un paramètre orbital de la Terre qui correspond à la forme de l'orbite terrestre autour du
Soleil.
0.02
0
excentricité de
l’ellipse (U.A)
0.04
D'après "Sciences de la Terre et de l'Univers" - Vuibert
CORRECTION DS n°4 sur climats des 500.000 dernières années (nouméa- nouvelle calédonie 2004)
Introduction
on cherche à caractériser le climat sur une période de 500.000 années et à proposer une explication possible des changements
climatiques
+ Présentat° docs
Saisie de données (j’observe que)
Conclusion-Interprétation (j’en déduis
que)
Doc1
• On s’intéresse aux surfaces terrestres réfléchissantes actuelles et il y a
1.5
21.000 ans.
• On constate que la surface des calottes polaires était bien plus importante
il y a 21000 ans qu’actuellement (environ 5x plus importante).
• En revanche, la surface océanique était elle moindre il y 21000 ans
Doc 2
• Le doc présente l’albédo de quelques surfaces terrestres.
• On observe que l’albédo varie selon le type de surface (surfaces claires :
albédo élevé / surfaces sombres : albédo faible)
• Par ex : neige 75%<albédo< 95%
océan 5%<albédo< 15%
• L’albédo est le rapport énergie réfléchie/ énergie solaire
1
0.5
1
0.5
Doc 3
• On mesure le δ18O de sédiments océaniques ainsi que l’excentricité de la T
depuis 500.000 ans.
• On observe des variations cycliques pour le δ18O : présence
d’augmentations/diminutions selon environ 5 cycles , soit une période
d’environ 100.000 ans
• On observe le même type de cyclicité pour l’excentricité de la T ces
500.000 dernières années
1
1
• On en conclue donc la neige et la glace
sont des surfaces qui réfléchissent
beaucoup l’énergie solaire, par rapport
à des surfaces comme l’océan ou la
forêt qui absorbent, elles, bien plus
l’énergie solaire incidente.
• On peut donc supposer que l’énergie
solaire incidente il y a 21.000 ans était
moins absorbée par les surfaces
terrestres qu’actuellement, donc que la
température devait être plus faible
qu’aujourd’hui.
• Or, comme on apprend que lorsque la
valeur du δ18O est élevée (3.2‰ ) , la
température est basse , alors les
périodes froides datent d’il y a 20000,
150.000, 250.000, 400.000 ans.
• Quand δ18O est faible (2 ‰), la
température était plus élevée, comme
aujourd’hui, il y a 120.000 ans, 230.000
ans, 330.000 ans.
Synthèse
• Le climat a varié de façon cyclique au cours de ces 500.000 dernières années :
alternance de phases glaciaires et de périodes interglaciaires.
• Durée moyenne d’un cycle : 100.000 ans
Explication de cette variation cyclique ?
Paramètres orbitaux (excentricité de l’ellipse) a une cyclicité de 100.000 ans , et
cette cause orbitale est amplifiée par le facteur albédo.
La variation de l’excentricité initie le phénomène climatique
D’autres paramètres orbitaux (précession des équinoxes, obliquité) et d’autres
phénomènes amplificateurs (taux de CO2 atmosphérique) peuvent s’ajouter aux
causes décrites dans les documents.
Exemple à SCHEMATISER : il y a 21.000 ans ou il y a 120.000 ans :
pour une excentricité forte (0.02)
distance Terre/Soleil importante (car la trajectoire de la Terre est elliptique et
non pas sphérique)
diminution de l’insolation de la T
refroidissement
grand volume de calottes glaciaires (doc1)
albédo important
énergie solaire est fortement réfléchie et peu absorbée
amplification de la baisse de température
ça se vérifie avec le δ18O des sédiments océaniques qui augmente (2‰ à 3,5 ‰ )
1
2
1
6
:
1
1
1.5