Évolution atmosphérique et climatique des 800 000 dernières années

►  Du fait de températures constamment négatives, les calottes glaciaires arctique et antarctique ont accumulé des épaisseurs de glace pouvant dépasser 3 kilomètres, dont il est possible d'extraire des carottes par forage.

►  L'analyse des bulles d'air emprisonnées dans la glace permet de reconstituer l'évolution de certains gaz atmosphériques, en particulier les gaz à effet de serre : CO₂ et CH₄ (méthane).

►  Depuis 800 000 ans, les concentrations de l'air atmosphérique en CO₂ et CH₄ ont varié parallèlement et de façon cyclique, avec une périodicité de 100 000 ans environ (> rabats, V).

►  Depuis le milieu du xix^e siècle (début de la révolution industrielle), ces concentrations ont augmenté de manière exponentielle pour atteindre des valeurs jamais observées depuis 800 000 ans.

►  Les variations de la température au-dessus des calottes polaires peuvent être déduites du delta¹⁸O (δ¹⁸O) ou du δD de la glace.

►  Le δ¹⁸O et leδD sont calculés à partir des proportions des isotopes stables (¹⁸O et ¹⁶O pour le δ¹⁸O, ²H ou deutérium (D) et ¹H pour le δD) par rapport aux concentrations existant actuellement dans l'océan.

►  Une relation existe entre la température au moment des précipitations et la composition isotopique de l'eau : plus la température est basse, plus l'eau est appauvrie en isotope lourd, donc plus le δ¹⁸O ou le δD est faible. Cette relation constitue le thermomètre isotopique.

►  Les variations du δD des glaces de l'Antarctique et du δ¹⁸O de celles du Groenland montrent que des cycles climatiques d'environ 100 000 ans se sont succédé depuis les 800 000 dernières années (> rabats, V).

►  Chaque cycle comprend une phase de refroidissement progressif ou période glaciaire et une phase de réchauffement plus rapide ou période interglaciaire. À l'intérieur de chaque cycle, des fluctuations climatiques d'une périodicité de 41 000 et de 23 000 ans existent.

►  Le fait que les variations isotopiques enregistrées aux deux pôles correspondent à celles issues de l'analyse des bulles d'air emprisonnées dans la glace confirme que ces changements climatiques ont eu lieu à l'échelle planétaire.

►  Les grains de pollen, piégés dans certains sédiments du fait de leur grande résistance, sont représentatifs des peuplements végétaux qui les ont produits.

►  D'après le principe d'actualisme, on peut supposer que les espèces végétales passées étaient adaptées, comme les espèces actuelles, à des conditions climatiques relativement précises.

►  En dénombrant les grains de pollen à différents niveaux d'une carotte sédimentaire, on peut établir un diagramme pollinique, témoin de l'évolution du peuplement végétal local et donc de l'évolution du climat au cours du temps.

►  Dans l'océan, la proportion des deux isotopes de l'oxygène, qui se trouvent dans les carbonates des tests des foraminifères, évolue de la même manière que dans les eaux océaniques.

►  Lors du processus d'évaporation, la vapeur d'eau formée au-dessus de l'océan est appauvrie en ¹⁸O l'eau de l'océan quant à elle est enrichie relativement en ¹⁸O. Leδ¹⁸O de l'océan varie donc en sens inverse de celui de la glace : si la température diminue, le δ¹⁸O de l'océan augmente.

►  Les informations livrées par l'étude des sédiments océaniques et des pollens corroborent les informations déduites de l'étude des glaces.