Évolution atmosphérique et climatique des 800 000 dernières années

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Atmosphère, hydrosphère, climats
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Évolution atmosphérique et climatique des 800 000 dernières années

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1La glace, mémoire de la composition de l’atmosphère

 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 xixe siècle (début de la révolution industrielle), ces concentrations ont augmenté de manière exponentielle pour atteindre des valeurs jamais observées depuis 800 000 ans.

2Thermomètres isotopiques et variations climatiques

ALes thermomètres isotopiques de la glace

 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.

BRapports isotopiques et variations climatiques

 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.

3Autres indices des variations climatiques globales

ALes apports de la palynologie

 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.

BLes apports des sédiments

 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.

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