Sur terre, l`eau stockée dans les glaces, les océans et l

T.P. 1.1 :
RECHERCHE DE VARIATIONS CLIMATIQUES DANS L’EAU
Sur terre, l’eau stockée dans les glaces, les océans et l’atmosphère, passe d’un réservoir à l’autre suivant le climat.
L’oxygène constituant l’eau, existe sous 2 isotopes de masse différente : 18O et 16O. Les échanges d’eau entre réservoirs
modifient les rapports isotopiques puisque précipitation et évaporation sont soumises à la pesanteur.
Comment les isotopes de l’oxygène peuvent-ils indiquer des variations climatiques ?
Quelles variations climatiques peut-on déduire de ce thermomètre isotopique ?
Suivi du TP
L’analyse des isotopes de l’oxygène permet de comprendre les variations de leurs proportions dans les différents
réservoirs et d’établir un thermomètre isotopique.
Oxygène 16 et 18
Pour information seulement, le thermomètre isotopique associe température et rapport isotopique
Δ18O
L’analyse isotopique de « carottes » de glaces polaires ou de calcaires océaniques, dont les âges sont connus, permet
alors de reconstituer des variations climatiques au cours du temps.
Carotages
Pour répondre à la question « Comment les isotopes de l’oxygène peuvent-ils indiquer les variations climatiques ? » :
 Un schéma explicatif des variations de proportion des isotopes lors d’un réchauffement climatique.
 Une phrase de présentation du thermomètre isotopique.
Pour répondre à la question « Quelles variations climatiques ont existé ? » :
 Une comparaison par texte court des variations climatiques déduites des glaces de Vostok, du Groenland et d’une
moyenne océanique (calcaire).
OXYGENE 16 ET 18
suivi du TP
Voir le logiciel de simulation : Chemin = classe, SVT SPE, Climat, TP21 : « oxygène 18 et 16 »
La simulation permet de comprendre que :
 L’évaporation diffère suivant l’isotope : elle aboutit à des rapports isotopiques différents dans l’air et l’océan.
 Les précipitations diffèrent suivant l’isotope : elle aboutit à des rapports isotopiques différents dans l’air et la glace.
Lorsque l'eau de mer s'évapore, la molécule H216O légère passe plus rapidement dans la vapeur que la molécule lourde
H218O. La vapeur d'eau s'évapore essentiellement dans les régions tropicales.
Lors de la dernière glaciation, on observe :
Baisse du 18O des glaces de -33 à - 43 ‰
Hausse 18O des foraminifères de +4 à + 5,2
Température
Baisse de température de l'air de 15°C
Volume des glaces
Augmentation du volume des calottes glaciaires de +114%.
Δ18O
suivi du TP
Pour la glace : La valeur, δ18O est définie par le rapport des 2 isotopes d’un échantillon de glace par rapport au même
rapport moyen pour l’eau de l’océan.
(18O/16O glace - 18O/16O moyen océan)
Δ18O = ───────────────────────
(18O/16O moyen océan)
Des rapports isotopiques dans la glace sont calculés pour des températures connues : ils servent de référence.
Ce sont des thermomètres isotopiques :
page 9 graphique 3
Pour les calcaires océaniques : Les organiques à tests calcaires tel que les foraminifères marins élaborent leur test
(CaCO3) à partir des molécules en solution dans l'eau de mer (HCO3-).
Le rapport [18O/16O] PDB correspond au rapport de référence nommé "PeeDeeBelemnite" (Rostre de bélemnite de la
formation 'PEEDEE' aux USA).
Des rapports isotopiques de carbonates de calcium sont calculés pour des températures connues : ils servent de
référence. Ce sont des thermomètres isotopiques :
page 12 graphique 2
CAROTAGES
suivi du TP
Dans les tests calcaires des foraminifères du plancton.
 Carotte océaniques :
 Comparaison avec Vostok
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Dans les glaces
 Carotte de Vostok an Antarctique :
 Carotte du Groenland :
images « Vostok »
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