Les changements du climat des 700 000 dernières années

DU CLIMAT PASSE AU CLIMAT FUTUR
INTRODUCTION : Le climat actuel de la planète change ; on prévoit une variation du niveau de la mer.
La modification de l’atmosphère semble être une cause du changement de climat et du niveau de la mer.
Quels mécanismes peuvent expliquer le changement de climat ? Quels sont les impacts du soleil
et de l’activité humaine ? Comment les variations climatiques anciennes aident-elles à prévoir le
climat futur ? Quelles variations du niveau de la mer peuvent en découler ?
PLAN
I : CHANGEMENTS RECENTS DU CLIMAT (700.000 ANS)
A. Les témoins des variations : glace polaire, calcaire océanique, pollens continentaux
B. Succession des variations climatiques : cycles (100.000, 41.000, 23.000, 19.000 ans)
C. Recherche de mécanismes explicatifs : paramètres astronomiques, albédo, taux de CO2.
II : CHANGMENTS CLIMATIQUES A GRANDE ECHELLE DE TEMPS
A. Crétacé : 100MA : réchauffement et CO2.
B. Carbonifère : 300MA : refroidissement et CO2.
III : VARIATIONS DU NIVEAU DE LA MER
A. Mise en évidence des variations du niveau marin : variations de 100m à 1 cm ; par MA ou par A
B. Mécanismes expliquant ces variations : dorsale, fonte des glaciers, dilatation
IV : CLIMAT DU FUTUR
CONCLUSION

I : CHANGEMENTS RECENTS DU CLIMAT (700 000 ANS) plan
Quels indices marquent les variations climatiques ? Quelles variations peut-on constater ?
Comment peut-on les expliquer ?
A. LES MARQUEURS DE VARIATION CLIMATIQUE ou « paléo-thermomètres ».
1. Dans la glace : L’eau est un mélange d’isotopes 18O et 16O. Le rapport 18O des glaces dépend de la
température : Plus il fait froid plus le 18O de la glace est faible.
La glace emprisonne des bulles de CO2, CH4 dont le taux est lié à la température :
Plus il fait froid, plus leur concentration est faible
2. Dans l’océan : Le carbonate de calcium (CaCO3) des foraminifères du plancton contient un mélange
d’isotopes 18O et 16O. Plus il fait froid plus le 18O des carbonates est fort.
3. Sur les continents : Les pollens et spores, caractéristiques d’espèces végétales, permettent
d’identifier la couverture végétale et les conditions climatiques, ainsi que leur évolution dans le temps.
B. SUCCESSION DES VARIATIONS CLIMATIQUES
On peut penser que « ce qui est vrai actuellement, l’était autrefois ». Ce « principe d’actualisme »
permet de déduire les variations de climat à partir du 18O, des taux de CO2/CH4/D, des pollens…
Leurs mesures concordent sur tout le globe et montrent une alternance de climats :
 des maximums glaciaires tous les 100.000 ans : 7 cycles depuis 700.000 ans, entrecoupés
 alternances réchauffement/refroidissement entre 2 glaciations, de 43.000, 24.000 et 19.000 ans
Glaciations et genre HOMO http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/Origine/methodologie/sch_glace2.swf

C. RECHERCHE DE MECANISMES EXPLICATIFS plan
1. Observation des cycles astronomiques
 L’orbite terrestre devient plus circulaire tous les 100.000 ans : elle reçoit moins d’énergie en été.
 L’axe de rotation augmente son inclinaison par cycle de 41.000 ans : l’hémisphère Nord reçoit
moins d’énergie : les hivers sont plus froids, les calottes glaciaires augmentent.
 L’axe de rotation tourne et fait augmenter la distance au soleil pour une saison donnée, par
cycle de 23 ou 19.000 ans.
Les cycles de ces paramètres correspondent aux cycles mesurés des variations du climat.
Cycles animés : http://www.educnet.education.fr/svt/anim/ticeparisnov2003/hf/tp_o18/milanko.htm
Toutefois les variations de ces paramètres ne provoquent que des variations de dixièmes de degrés et
n’expliquent pas à elles seules les variations de plusieurs degrés.
2. Variations de l'albédo (= rapport énergie lumineuse réfléchie/énergie lumineuse incidente)
Plus il fait froid plus il y a de la glace. Or, la glace a le plus fort albédo, c’est-à-dire qu’elle réfléchi le
plus le rayonnement solaire, sans émettre de chaleur : plus il y a de glace plus il fait froid.
Le refroidissement s’amplifie (à l’inverse pour le réchauffement)
3. Variations du taux de CO2 (= GES : Gaz à Effet de Serre)
Le CO2 renvoie les infrarouges vers le sol : la température de l’air augmente : Plus le taux de CO2
atmosphérique augmente, plus la température atmosphérique augmente.

Or, lorsque la température augmente, la solubilité du CO2 baisse : il passe de l’océan à l’air : Plus la
température augmente plus l’atmosphère contient du CO2. Le réchauffement s’amplifie.
Animation youtube Effet de serre : http://fr.youtube.com/watch?v=iEiyJ5yCMxc
4. Hypothèse de mécanismes à l’origine des variations de climats plan
Cycliquement, les paramètres astronomiques déclenchent des petites variations d’insolation sur terre à
l’origine de petites variations de température de quelques dixièmes de degrés, tous les 100.000, 41.000,
23.000, 19.000 ans.
L’albédo et l’effet de serre amplifient ces petites variations cycliques jusqu’à des variations de plusieurs
degrés de moyenne.
Lien vers un site simple de climatologie : http://la.climatologie.free.fr/glaciation/glaciation.htm
Cité des sciences : http://www.cite-
sciences.fr/francais/ala_cite/expo/tempo/planete/climax/comprendre.php?HTML=1#
BILAN :
Le rapport 18O, les taux de CO2 et CH4, les pollens marquent les variations du climat ; ils
montrent une glaciation tous les 100.000 ans et des cycles de réchauffement/refroidissement de
43.000 ans, 24.000 ans, 19.000 ans.
Les paramètres astronomiques sont susceptibles de déclencher des petites variations de
température, l’albédo et le taux de CO2 atmosphérique sont capables de les amplifier.

II : LONGUES VARIATIONS CLIMATIQUES plan
Les périodes glaciaires et interglaciaires apparaissent brèves par rapport aux variations de millions
d’années : les cycles astronomiques ne peuvent pas expliquer l’installation de ces grandes variations.
Quels peuvent être les mécanismes responsables des longues variations climatiques ?
A. LE CLIMAT IL Y A 100 MA Crétacé (-135/-65 MA)
1) Témoins climatiques : ● coraux présents jusqu’à 40° de latitude N et S
 palmiers, évaporites, bauxite en Alaska et Groenland (50° N)
 charbons sur toutes les latitudes
 absence de glace sur toute la terre
Le climat global est chaud ; la température moyenne est supérieure de 10°C à l’actuelle.
Continents au crétacé : http://www.scotese.com/lcretcli.htm
Terre et Europe au crétacé : http://pedagogie.ac-montpellier.fr/svt/litho/terre_cretace.htm
2) Mécanisme de réchauffement : à cette période, l’Atlantique est en expansion
 les dorsales et les points chauds dégazent CO2 dans l’atmosphère.
 Les dorsales produisent du plancher océanique : le fond océanique monte : la mer recouvre une
plus grande partie des continents : la surface océanique augmente : le plancton marin se
développe : la fabrication de carbonate de calcium : Ca2+ +2 HCO3 –→ CaCO3 + CO2 + H2O. :
Or, la précipitation du carbonate de calcium libère du CO2 dans l’atmosphère.
Ce climat chaud vient d’une élévation de CO2 atmosphérique issu des dorsales actives et d’une
forte activité planctonique, combinée à une baisse de l’albédo et l’emballement de l’effet de serre.