climats cycliques

T S spé : Thème 1 (7 semaines) = DU PASSE GEOLOGIQUE A L'EVOLUTION FUTURE DE LA PLANETE

Chapitre 1 : Variations climatiques cycliques

I : Les climats ont varié dans le temps :
A : Enregistrement de ces variations :
1) Par la lithosphère : p10 : Le passage d'un glacier rabote et strie les roches du fond de la vallée, forme des moraines de débris de rabotage, porte des blocs erratiques. Les amas de débris laissés en limite de glacier sont les moraines terminales. p16, les tillites, équivalents morainiques pour les inlandsis, sont bien concervées en Afrique. Le gel fragmente les roches à nu ce qui crée d'épaisses strates de sédiments détritiques sur les continents. D'autres sédiments précipitent dans les eaux océaniques ou lacustres, leur composition chimique est influencée par les conditions de dépôt donc par le climat. Les sédiments contiennent aussi des fossiles, riches en informations.
2) Par l'hydrosphère et l'atmosphère : Les eaux sont toujours en mouvement au cours de leur cycle, sauf au niveau des glaces des inlandsis, des pôles. p11 : Des carottes sont prélevées par forage, des bulles d'atmosphère y sont prisonnières.

Vidéo :
"mauvais temps sur la planète" à séquence carottage + analyse des bulles

Vidéo
"climats du passé"

B : Datation des enregistrements :
Une chronologie absolue est établie en datant les roches par mesures isotopiques de radioisotopes dont la durée de ½ vie correspond à l’âge estimé de la glace, roche ou fossile.
Une chronologie relative date les roches les unes par rapport aux autres. Les strates sédimentaires se sont déposées horizontalement par superposition, chaque nouveau sédiment (ou glace) recouvrant l’ancien en concordance. (voir chapitre5 Ts)
Les carottes de glace fossile permettent de reconstituer le climat jusqu'à -400000ans, celles de sédiments marins jusqu'à -700000ans, celles de sédiments lacustres et tourbières jusqu'à -14000ans.

TP1a : Analyse de glace polaire avec animation ¹⁸O/¹⁶O + animation Terre + animation Vostok

C : Identification des paléoclimats :
1)Par mesure radio-isotopique : p8 la Terre est un système fermé où la quantité d'atomes reste constante. Son équilibre est dynamique, les atomes circulent de réservoir en réservoir (hydrosphère, atmosphère, biosphère, lithosphère).
p11, les variations de température sont déduites de la composition isotopique de l'échantillon étudié, par exemple les carottes de glaces fossiles. Les isotopes les plus légers, stables, sont toujours les plus abondants. S'il fait froid, la condensation de la vapeur d'eau atmosphérique en pluie est plus rapide : les molécules d'eau les plus lourdes retombent plus vite (¹⁸O a 2 neutrons de plus que ¹⁶O : ça compte !). Les molécules plus légères retombent plus tardivement donc sont plus nombreuses dans les glaces des pôles. Ainsi plus les calottes polaires sont grandes, plus la mer est enrichie en ¹⁸O. Donc le rapport d¹⁸O indique la température existant au moment de la formation des glaces.

p12 : Les tests de foraminifère témoignent aussi par leur degré isotopique.Ces organismes forment leur test carbonaté à partir des ions puisés dans l'eau de mer. Les d¹³C /¹²C et d¹⁸O /¹⁶O de leur test révèlent ceux de la mer à l'époque où ils vivaient (on utilise les tests benthiques pour limiter les variations qui affectent ceux vivant en surface).

2)Par étude de fossiles de faciès : les fossiles de faciès précisent le paléoenvironnement par principe d'actualisme (comparaison avec les espèces actuelles). Un bon fossile de faciès doit avoir des exigences typiques vis à vis du milieu et avoir été présent en grand nombre sur une vaste répartition géographique. Par exemple, p12 la forme des tests de foraminifères varie selon le climat : test à enroulement senestre dans les eaux froides et dextre dans les eaux chaudes ; p13, les grains de pollen (très résistants à la décomposition) indiquent le degré de chaleur et d'humidité de l'atmosphère, p17 la présence de conodontes signifie mer tropicale ou équatoriale ; la présence de corail indique une eau entre 22 et 25°C, limpide et peu profonde...

Site du CNRS: paléoclimatologie

Tp1b analyse de pollen
+ ex p28
site sur le pollen

ex 3 p27,
4 p29,
5 p30

TP1c:fossile de faciès, fossile stratigraphique

II : Ces variations climatiques se répètent :
A : au cours des 700 000 dernières années :
p12 : l'analyse de sédiments indique que nous sommes en période chaude depuis 10000ans et le maximum glaciaire précédent était de -6°C il y a 22000ans. 5périodes glaciaires ont alterné avec des périodes interglaciaires. Ces 5 glaciations nommées Donau, Günz, Mindel, Riss et Würm, se sont succédées avec des durées de 43000, 24000 ou 19000ans (p25). En concordance avec cette analyse de sédiments, la continuité des enregistrements glaciaires permet d'observer des variations climatiques avec une haute résolution temporelle (+ 1000 ans). Cette période a vu l'apparition de l'homme dont l'évolution ne peut être dissociée de son environnement géologique et climatique.

Calotte glaciaire du Würm

site : 5dernières glaciations

B : au cours des temps fossilifères :
p18 Les sédiments confirment les données des glaces fossiles, ils montrent l'existence de plusieurs cycles courts à l'intérieur de chaque cycle long.
Un refroidissement constant de grande ampleur a commencé il y a 20Ma, avec mise en place d'une calotte glaciaire polaire. Avant ce refroidissement qui se poursuit actuellement, de très longues périodes glaciaires ont alterné avec des périodes interglaciaires, périodes séparées par des traces de changement brusque du climat. On note environ 100000ans entre 2maximums glaciaires.
La plus ancienne connue remonte au précambrien vers 2,30Ma, elle a été particulièrement marquée, ainsi que celle de 600 à 800Ma : la Terre entière devait être glacée jusqu'aux tropiques et les océans gelés probablement jusqu'à 1000m de profondeur.

Evolution cyclique du climat

détail des cycles emboités