mercredi 5 mars 2014 Epreuve orale APTC Sujet 1. Les archives

mercredi 5 mars 2014
Epreuve orale APTC
Sujet 1. Les archives climatiques et leur exploitation
Réflexion sur les objectifs généraux
Il s’agit d’un sujet se rapportant au thème « enjeux planétaires contemporains »
Qu’entend-on par climat ?
Conditions de température de précipitations régnant sur une région géogrpahique
L’objectif des scientifiques
Actuellement le climat se réchauffe (données Giec). Cette tendance est attestée par 3 indicateurs
(température, niveau des mers, surfaces enneigées).
Si le réchauffement se poursuit, cela impactera la biodiversité (modifications des écosystèmes) les
populations humaines (déplacement des populations dans les zones inondables, changement des aires
de répartition des agents infectieux, phénomènes climatiques violents)
Pourquoi se pencher sur l’étude du climat ancien ?
Pour trouver des clés permettant de comprendre le fonctionnement climatique…. et à partir de la
connaissance des paramètres qui contrôlent le climat, d’élaborer des modèles de prédiction du futur
climatique
La démarche globale
2.
On va chercher des clés
de compréhension du
climat dans le passé
1
Présent
Le constat
Comment a varié le
climat ?
Le climat de
réchauffe
Comprendre quels sont
les facteurs qui
contrôlent le climat
Indicateurs
indiquant un
réchauffement
3.
On construit des
modèles prédictifs
pour le futur
Que va-t-il se
passer ?
Les scientifiques
peuvent-ils faire
des prédictions ?
Construction de
modèles
mathématiques de
prévision s
Objectifs pédagogiques
Montrer comment on peut exploiter des indices du passé
Montrer la complexité du système climatique
Montrer le pouvoir prédictif de la science
Faire comprendre ce qu’est un modèle mathématique
Plan général
1. Reconstituer le climat du passé récent pour rechercher les facteurs contrôlant le climat
Reconstituer le climat sur des coutes échelles de temps
Poste 1 exploiter les carottes glaciaires pour reconstituer le climat des 800 000 dernières années
Poste 2 exploiter le pollen fossile pour reconstituer le paléoclimat
2. Reconstituer le climat dans le temps profond pour rechercher d’autres facteurs influençant le
climat
Poste 3. Exploiter les archives climatiques dans le temps profond
3. Exploiter les archives climatiques pour construire des modèles prédictifs
Poste 4. . Exploiter les archives climatiques récentes pour construire des modèles de prévision climatique
Organisation des postes
Poste 1. Exploiter les archives glaciaires
Supports :
Fichiers carottes glaciaires delta D ou delta O Fichier CO2
Carte mondiale
Logiciel Excel
Photo carotte et coupe Antarctique
Phase préliminaire. (Justifier l’activité présentée)
L’Antarctique et le Groenland sont constitués d’une calotte de glace représentant l’accumulation des
précipitations neigeuses des derniers millénaires.
L’accumulation en Antarctique correspond aux précipitations des 800 000 dernières années
On réalise des forages pour remonter des carottes correspondant aux différentes strates de glace.
La datation se fait selon le principe de superposition
Que contient une carotte glaciaire ?
De l’eau gelée
Des bulles d’air emprisonné
Des particules de poussière
Anciennes précipitations
H2O
On étudie les rapports
isotopiques de O et H
Echantillons d’atmosphères
anciennes
On mesure la teneur en CO2
Piégées dans les précipitations
Non étudié au lycée
Expliquer ce qu’est le delta D ou O/Expliquer le lien avec la température
Justifier l’étude du CO2/GES
Connaître les différents isotopes de H et O
Activité : traduire graphiquement les valeurs de delta et de CO2
Compétences méthodologiques : savoir construire un graphique pertinent (titre, axes renseignés,
échelle adaptée)
Mise en corrélation des données delta /CO2
Notions
Variations cycliques (période de 100 000 ans). Avec phases glaciaires et interglaciaires.
Fluctuations au sein de chaque période climatique
Altération du signal au fur et à mesure que l’on remonte dans le temps
Corrélation delta/CO2
Poste 2 exploiter les archives polliniques
Supports
2 Fleurs différentes
Microscope
Echantillon de tourbe/ Filtrat de tourbe traitée
Miel
Carte des grands domaines climatiques
Phase préliminaire
Le pollen est produit :
- en grande quantité par les plantes (pas rare)
-Il se conserve très bien
-Il est caractéristique d’une espèce
La tourbe (mousse fossile) est un bon piège à pollens
On exploite les informations contenues dans les carottes de tourbe
Comment passer du pollen au climat
Comment passer du pollen au climat ?
Actuellement on constate que :
Le climat
Détermine la
végétation
Définie par une
qui produisent du pollen
association de végétaux ou des spores (fougères)
Démarche utilisée pour reconstituer le climat
Climat de l’époque
Application du
principe d’actualisme
4
Reconstruire la
végétation
Identifier les végétaux
qui les ont produits
Récupérer du pollen
fossile
Etablissement d’un
spectre pollinique
Identification des
espèces à partir des
caractéristiques du
pollen
Trouver des « pièges à
pollen » (ex carottes de
tourbe)
3
2
1
Activité
Montrer comment on peut remonter du pollen au climat
Observation de pollens
Observation de filtrat de tourbe (spectre)
Montrer comment se construit un diagramme pollinique
Compétences méthodologiques
Utiliser une clé de détermination
Etablir un spectre pollinique à partir d’un échantillon de tourbe
Construire un diagramme pollinique et l’interpréter
Notions
La palynologie est un autre outil de reconstitution climatique. Il apporte des informations sur d’autres
composantes climatiques que la température.
Poste 3. Exploiter les archives climatiques du temps profond
Support
Roches du crétacé
Carte géologique de la France
Feuille d’arbre
Vernis
Microscope
Caméra Logiciel de traitement d’image
Phase préliminaire
Sur des temps profonds, ne persistent que des indices rocheux exploitables
A partir d’une carte géologique
A partir des fossiles contenus dans la roche
Un exemple, les fossiles de feuille de ginkgo
On sait par des expériences de laboratoire que l’indice stomatique varie selon la température, d’où l’idée
d’établir l’IS sur des feuilles de Gingko fossile
Activité
Faire une empreinte d’épiderme inférieur, capture image et comptage de l’IS
Corréler l’IS avec la température
Otions
Des fortes variations de la teneur en CO2 ont eu lieu dans le passé lointain (à mettre en relation avec l’activité
des dorsales, de la sédimentation calcaire)
Compétences méthodologiques
Réaliser une empreinte correcte
Calculer un IS
Notions
Forts teneurs en CO2 dans le passé
Intervention d’autres facteurs (tectonique des plaques et activité des dorsales, sédimentation carbonatée
Poste 4. Exploiter les archives climatiques récentes pour construire des modèles de prévision climatique
Support
Images satellite de la surface de la banquise
Logiciel Mesurim
Phase préliminaire
Le suivi de la surface de la banquise permet d’établir une tendance pour le futur. Pour cela on recherche
la « courbe de tendance « qui passe au plus près de tous les points. On obtient une courbe dont
l’équation est connue. On peut ainsi se projeter vers le futur
Activité et compétences visées
Mesurer la surface de la banquise
Traduire par une courbe en nuage de points les résultats
Chercher la courbe de tendance la plus appropriée
Discuter sur la validité des modèles
Notions
Les modèles prédictifs permettent d’estimer la date de la fonte totale de la banquise
Conclusion
Complexité du système climatique
Multiplicité des facteurs intervenant
Importance des enjeux