Exercice corrigé Ancien programme

Corrélation entre la teneur en co2 de l'atmosphère et le climat

La Terre a connu d'importants changements climatiques. Des périodes froides marquées par la formation de calottes glaciaires ont alterné avec des périodes chaudes. À partir des documents 22 à 24, montrez que les variations climatiques des 130 000 dernières années peuvent être corrélées aux variations de la teneur en CO2 atmosphérique, puis à l'aide de vos connaissances, proposez une explication à cette corrélation.


Doc 22 Diagramme pollinique simplifié du site de la Grande Pile (Vosges)

Doc 23 Variations du δ18O des glaces

a. Évolution du δ18O dans les carottes de glace GRIP du Groenland.

b. δ18O des eaux et des glaces de différentes localités en fonction des moyennes annuelles des températures.

Doc 24 Teneur en CO2 déduite de l'analyse d'une carotte de glace de la station Vostok (Antarctique)

Ce sujet pose de manière implicite trois questions qui vont structurer l'investigation.

1. Identifier les variations climatiques à l'aide des données polliniques et du δ18O des glaces.

2. Établir une corrélation entre climat et dioxyde de carbone.

3. Expliquer cette corrélation à l'aide de vos connaissances.

Le climat de la Terre a beaucoup changé au cours des 130 000 dernières années, des périodes froides ont alterné avec des périodes chaudes. Quelles sont les données qui permettent de montrer l'existence pour cette période d'une corrélation entre variations de température et variations de la teneur en CO2 atmosphérique ? Comment expliquer cette corrélation ?

Étude du document 22 : diagramme pollinique du site de la Grande Pile

Analyse

La répartition des pollens permet de distinguer quatre grandes périodes :

– entre – 135 000 ans et – 115 000 ans, les pollens d'arbres dominent 

– entre – 115 000 ans et – 75 000 ans, le pourcentage des pollens d'arbres diminue, celui des pins augmente 

– entre – 75 000 ans et – 10 000 ans, les pollens d'herbes dominent 

– entre – 10 000 ans et aujourd'hui, les pollens d'arbres dominent.

Interprétation

Aujourd'hui, la présence d'herbes caractérise un climat froid et sec, les arbres caractérisent un climat tempéré. Les pollens de pins caractérisent l'un ou l'autre. Ces relations entre climat et végétation permettent de reconstituer les climats du passé :

– avant – 135 000 ans : climat froid 

– entre – 135 000 ans et – 115 000 ans : climat chaud 

– entre – 115 000 ans et – 10 000 ans : refroidissement, puis climat froid 

– entre – 10 000 et aujourd'hui : climat chaud.

Mise en relation des documents 23 et 24 : données fournies par les glaces

Analyse

Les variations du δ18O dans la carotte GRIP permettent de distinguer trois périodes :

– entre – 130 000 ans et – 115 000 ans : δ18O voisin de – 35 ‰ 

– entre – 115 000 et – 10 000 : δ18O voisin de – 40 ‰ 

– entre – 10 000 et aujourd'hui : δ18O voisin de – 35 ‰.

Le document 24 montre qu'un δ18O de – 40 ‰ représente aujourd'hui une température de – 40 °C tandis qu'un δ18O de – 35 ‰ représente une température de – 30 °C.

Interprétation

Ces variations du δ18O permettent de reconstituer les changements du climat :

– avant – 115 000 ans : climat chaud 

– entre – 115 000 ans et – 10 000 ans, climat froid.

– de – 10 000 ans à aujourd'hui, climat chaud.

Bilan

Les données polliniques des Vosges et le δ18O des glaces du Groenland donnent des indications climatiques concordantes. Les variations climatiques affectent l'ensemble du globe.

Analyse : La période froide identifiée entre – 115 000 et – 10 000 ans correspond à la période où la teneur en CO2 est la plus faible.

Les périodes chaudes, entre – 10 000 ans et aujourd'hui, et avant – 115 000 ans correspondent à des périodes où la teneur en CO2 est plus élevée.

Conclusion : Il existe bien une corrélation entre climat froid et faible teneur en CO2, climat chaud et forte teneur en CO2.

Le CO2 est un gaz à effet de serre. L'augmentation de la teneur en CO2 augmente l'effet de serre, ce qui provoque une augmentation de la température, qui entraîne à son tour une augmentation de la teneur en CO2. La baisse de la teneur en CO2 diminue l'effet de serre, ce qui provoque la baisse de la température, et une dissolution plus forte du CO2 atmosphérique dans les eaux océaniques et continentales.

Les variations de la température et du CO2 atmosphérique créent une boucle de rétroaction qui amplifie la variation de la température initiale.

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