Chap: V  L’évolution récente de l’atmosphère et du climat

 

Pb I : comment déterminer les anciennes conditions atmosphériques?

  • Proposer une ou des démarches

I-a ; détermination de la concentration de CO2 dans le passé ;

  + TP l’indice stomatique indicateur du climat du passé

1-b– la détermination de la composition atmosphérique dans la glace polaire poly 1

TD : q1,2 et 3 p 98-99

1- analyser chacun des documents.

2- conclusion

 I-c – le principe de mesure des paléotempératures

1- Q2 et 3 p101

2- conclusion

Bilan

Pb II : quelle a été l’évolution de l’atmosphère et de la T° polaires dans le passé?

II- Evolution des conditions atmosphériques dans le passé

Doc. 1 et 2 p98, Doc.  3  et 4  p99.

Pb III :  quelles informations apportent l’observationdes calottes glaciaires polaires actuelles ?

III – l’évolution des calottes glaciaires arctiques et antarctiques , actuelles: TD : q1,2 p 107

Bilan

Pb IV :  comment les glaciers continentaux  évoluent-ils actuellement ? Quelles informationspeut-on en déduire ?

IV – l’évolution des glaciers continentaux actuels :

TD : q1,2 et 3 p 109

Bilan

Pb V :  comment les pollens et les foraminifères permettent-ils la reconstitution des climats dans le passé?

V – les pollens: une source d’information pour l’étude de l’évolution des climats dans le passé  TP les pollens indicateurs de climat et de biome

1-analyser les doc du poly  zones climatiques

2- q1, 2 et 3 p 103

3-q 1 p105

 

 

 

 

 

 

Dm  :les foraminifères indicateurs du de la T° de l’eau des océans dans le passé, p105 et P116 NC

1- Exo: à l’aide des doc 2 et 3 p105

a- expliquez l’intérêt des foraminifères  pour l’étude du climat dans le passé.

b- quelle information sur le climat en atlantique nord pouvez-vous déduire de ces documents ?

c-Résumez pourquoi les foraminifères peuvent être considérés comme des indicateurs de la T° de l’eau des océans.

2-les événements de Heinrich q1 et 2 p116

Bilan  du V

Bilan du chapitre

 

 

Chap: V  L’évolution récente de l’atmosphère et du climat

K .Oucible                          SVT

 

Pb I : comment déterminer les anciennes conditions atmosphériques?

  • Proposer une ou des démarches

I-a ; détermination de la concentration de CO2 dans le passé ;

  + TP l’indice stomatique indicateur du climat du passé

1-b– la détermination de la composition atmosphérique dans la glace polaire poly 1

TD : q1,2 et 3 p 98-99

1- analyser chacun des documents.

2- conclusion

  • la neige enferme l’air qu’elle contient ; on estime que, vers 80 mètres de profondeur, les bulles d’air ainsi piégées sont définitivement isolées de l’atmosphère.
  • L’analyse de ces bulles d’air piégées dans la glace permet de retracer l’évolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone, méthane, protoxyde d’azote, halocarbures), mais aussi de particules (poussières continentales désertiques, marqueurs volcaniques) ou encore de métaux lourds (mercure, plomb), sur des périodes allant de quelques dizaines d’années à 800000 ans.
  • La concentration des gaz à effet de serre (CO2, méthane et protoxyde d’azote) montre, depuis 800 000 ans, des variations cycliques d’une périodicité d’environ 100000 ans. À plus petite échelle de temps, on observe depuis 1850 une augmentation très nette de la concentration de ces trois gaz : les valeurs atteintes actuellement sont supérieures aux valeurs les plus élevées connues avant le début de l’ère industrielle. Par exemple, la concentration en méthane, qui n’avait jamais dépassé 800 ppbv (partie par milliard en volume), est de 1800 ppbv aujourd’hui.

 I-c – le principe de mesure des paléotempératures poly 2

1- analyser chacun des documents.

2- conclusion

3- DM :Q2 et 3 p101

  • L’étude du δ18O sous différentes latitudes montre qu’il existe une relation entre ce δ18O et la température :
  • Actuellement, on constate expérimentalement que le δ18O et le δD de la neige varient avec la température atmosphérique au moment de la précipitation : plus la température est basse, plus le δ18O et le δD de la neige sont faibles.
  • Le 18O (plus lourd) sera préférentiellement entraîné lors des précipitations (condensation), les nuages s’approchant des pôles seront donc de plus en plus pauvres en 18
  • 18O/16O diminue de l’équateur aux pôles et donc δ18O diminue dans les précipitations de l’équateur aux pôles.
  • La courbe traduisant les variations de l’un ou l’autre de ces rapports en fonction de la température est une droite.
  • La mesure du δ18O ou du δD de la glace permet donc d’estimer la température au moment de la chute de neige correspondante.

Bilan

la détermination de la composition atmosphérique dans la glace polaire

  • Les bulles d’air emprisonnées dans les glaces polaires permettent de mettre en évidence:
    • des variations cycliques, de l’ordre de 100 000 ans, de la concentration de certains gaz a effet de serre ;
    • elles montrent aussi que, depuis 150 ans,
    • on observe une augmentation inégalée depuis 800 000 ans des concentrations en CO2, N2O et CH4.
    • La précision des mesures et la réalisation de nombreux forages permettent actuellement de suivre sur quelques dizaines d’années, l’évolution de certains polluants atmosphériques d’origine humaine.

le principe de mesure des paléotempératures

  • On constate expérimentalement que le δ 18O et le δ D de la neige varient avec la température atmosphérique au moment de la précipitation :

– plus la température est basse, plus le δ 18O et le δ D de la neige sont faibles.

  • Donc si dans une glace formée à une époque ancienne on trouve un 18O faible ; alors la T° de l’époque était faible.

 

Pb II : quelle a été l’évolution de l’atmosphère et de la T° polaires dans le passé?

II- Evolution des conditions atmosphériques dans le passé

Doc. 1 et 2 : p98

 Durant environ 100 000 ans

L es graphiques obtenus grâce aux mesures réalisées a partir du forage en Antarctique permettent d’observer:

–  des variations périodiques de trois gaz a effet de serre : le CO2, N2O et CH4.

– une corrélation de la variation de ces trois molécules avec 7 à 8 phases

– les concentrations varient en moyenne de 55 % pour CO2, de 42 % pour N2O et de 75 % pour CH4.

  • Les courbes montrent:
    • des oscillations autour d’un point moyen relativement constant
    • sauf pour le CO2 ou les variations semblent plus marquées depuis 400 000 ans
    • Sauf pour le méthane qui voit sa concentration fortement augmenter dans la période la plus récente.

Doc.  3  :p99

A l’échelle du millier d’années,

– les concentrations des trois gaz montrent toutes une augmentation nette depuis 1850

– une augmentation extrêmement forte depuis 1950 : courbes en forme de ≪ crosse de hockey ≫.

– Les valeurs mesurées actuellement (390 ppm de  CO2, 1,75 ppm de  CH4, 320 ppb de N2O)  dépassent toutes nettement les concentrations maximales atteintes depuis 800 000 ans.

– Les mesures actuelles par satellite de la concentration en  CO2 :

* confirment les données glaciaires

*précisent la répartition géographique avec des concentrations élevées dans l’hémisphère Nord entre 30° et 60° de latitude.

Doc. 4 : p99

L’évolution de la concentration en tétrachlorure de carbone :

                –  elle ne peut s’expliquer que par les activités humaines domestiques et industrielles.

– Les mesures réalisées dans la glace sont ainsi cohérentes avec le développement de l’utilisation des CFC dans les années 1950 puis sa réglementation a partir des années 1990.

 

Bilan :

Les mesures réalisées aux pôles montrent que les températures ont connu des cycles d’à peu près 100000 ans pendant lesquels elles ont varié de 8 à 12°C : ce sont les cycles des périodes glaciaires-interglaciaires

Pb III :  quelles informations apportent l’observationdes calottes glaciaires polaires actuelle ?

III – l’évolution des calottes glaciaires arctiques et antarctiques , actuelles: TD : q1,2 et 3 p 107

Doc. 1, 2 et 3 p 107

  • La surveillance satellitaire de l’Arctique (inlandsis et banquise) de 1979 à 2011 montre :
    • une surface en réduction d’environ 1 % par an,
    • en particulier au niveau de la glace de mer.
    • Ces modifications sont aussi visibles dans le paysage au niveau des langues glaciaires dont la longueur est en nette diminution depuis un siecle.
    • Les glaces antarctiques sont elles aussi sous surveillance satellitaire ce qui permet de suivre des phénomènes de mois en mois mais aussi des évènements plus ponctuels comme les débâcles d’icebergs géants tel l’iceberg B15-A, détache de la barrière de glace de Ross en l’an 2000, le plus grand iceberg dont l’existence ait jamais été enregistrée.
  • 1, 2 et 3 :
  • Si la superficie des glaces arctiques mesurée est en diminution de 8 % par an, celle des glaces antarctiques semble relativement constante de 1978 a 2011.
  • Des mesures laser effectuées par hélicoptère, confrontées a des données prises par satellite (projet Icesat de la Nasa), permettent d’appréhender l’épaisseur des glaces (donc leur volume et leur masse).
  • Les données montrent une diminution de masse notable à partir de2006.

Bilan

L’evolutionrécente du climat appréhendée travers les mesures de superficie et d’épaisseur des glaces polaires est marquee par un changement des températures estivales et hivernales entrainant, en particulier en Arctique, une diminution des glaciers et de la banquise

 

Pb IV :  comment les glaciers continentaux  évoluent-ils actuellement ? Quelles informationspeut-on en déduire ?

IV – l’évolution des glaciers continentaux actuels :

TD : q1,2 et 3 p 109

Doc. 1 :

  • Pour comprendre comment les événements climatiques influent sur l’évolution d’un glacier :

Doc. 1 et 2 :

  • La présence de blocs erratiques et de moraines dans la région lyonnaise confirme l’existence de périodes glaciaires, en particulier la dernière glaciation identifiée localement par les relevés polliniques.

Doc. 3 et 4 :

Depuis plus d’un siècle, on assiste a un recul des glaciers argumenté par les cartographies, les photographies, les témoignages et actuellement les mesures.

  • Corrélativementa ce qui se passe au niveau des glaces polaires, les bilans de masse,décroissants depuis 1985, sont en chute très importante (pour les trois glaciers étudies)depuis l’année 2000, avec une perte équivalanta une épaisseur d’eau de 16 mètre soitune perte équivalentea celle de lapériode 1960-2000.
  • Les changements climatiques (températures estivales et hivernales en hausse, chutedes précipitations hivernales locales) sont a l’origine des évolutionsobservées.

Bilan

L’étude des glaciers continentaux vérifie les autres données ( D18O des carottes glaciaires, mesures par satellite du volume des glaces polaires.

Elle donne une image locale des changements climatiques globaux ayant affecte le globe depuis 20 000 ans.

 

Pb V :  comment les pollens et les foraminifères permettent-ils la reconstitution des climats dans le passé?

V – les pollens: une source d’information pour l’étude de l’évolution des climats dans le passé  TP

  • 1- analyser les doc du poly zones climatiques
  • 2- q1, 2 et 3 p 103
  • 3-q 1 p105
  • Corrigé

Doc. 1 :

  • Les biomes a observer sont ceux pour lesquels les données sont nombreuses :
  • les forets (tempérées, tempérées chaudes ou boréales) de l’hémisphère Nord donnent une bonne image de l’évolution climatique.
  • Ces forets, sont inexistantesà – 18 000 ans ou les données polliniques disponibles montrent l’existence d’une toundra sèche dans le sud de l’Europe.
  • Il y a 6 000 ans, la foret tempérée occupe presque toute l’Europe y compris l’Europe du Nord alors qu’a une époquerécente, la ozonation climatique est bien marquée (en Europe comme en Amérique du Nord) par la foret boréale au Nord, la foret tempéréeréduite aux latitudes d’environ 45 degrés, et la foret tempérée chaude occupant le sud de l’Europe et le sud de la cote est-américaine.
  • On peut ainsi reconstituer un scenario climatique : un climat très froid il y a 18 000 ans (période glaciaire), un optimum climatique il y a 6 000 ans (maximum interglaciaire) puis des modifications climatiques (un léger refroidisse ment dans le nord de l’Europe) entrainent une zonation plus marquée des trois biomes forestiers.

Dm  : les foraminifères indicateurs du de la T° de l’eau des océans dans le passé, p105 et P116 NC

  • 1- Exo: à l’aide des doc 2 et 3 p105
  • a- expliquez l’intérêt des foraminifères pour l’étude du climat dans le passé.
  • b- quelle information sur le climat en atlantique nord pouvez-vous déduire de ces documents ?
  • c- Résumez pourquoi les foraminifères peuvent être considérés comme des indicateurs de la T° de l’eau des océans.
  • 2- les événements de Heinrich q1 et 2 p116

 

Doc. 2 et 3 :

L’abondance actuelle de trois foraminifères (N. pachyderma, G. bulloïdes,

  • ruber) dépend de la localisation des forages réalises dans l’Atlantique Nord et donc de la température des eaux océaniques. Ces especes actuelles ont donc des exigences thermiques strictes (5 °C pour N. pachyderma, 16 °C pour G. bulloïdes et 25 °C pour G. ruber). Le graphe de droite realisea partir d’un sondage realisea 0° de latitude et 23° longitude ouest permet d’identifier les modifications de la températureocéanique en estimant que les exigences climatiques actuelles sont transférables au passe. Entre
  • – 25 000 ans et – 150 000 ans, les foraminifères les plus abondants sont pachyderma, signant une température relativement froide (aux environ de 14 °C) ; entre
  • – 15 000 ans et – 10 000 ans, le nombre d’individus appartenant a l’espece ruberaugmente brutalement, signant un réchauffement des eaux superficielles alors que N. pachyderma existe encore.
  • La coexistence des deux espèces permet d’envisager une températureocéanique aux alentours de 18 °C. Apres –10 000 ans, ruber est presque exclusivement présenttémoignant d’une accélération du réchauffement océanique et d’une températureocéaniquesupérieure a 20 °C (la encore, prendre garde a l’orientation de l’échelle de temps).

DM- De brusques événements climatiques bordas 116

 

1- Montrer à partir des docs 2 et 3, que les événements de Heinrich sont associés à des modifications climatiques.

2- Proposez à l’aide du doc 1 une cause possible de l’existence des anomalies de sédimentation au cours des événements d’Heinrich.

 

 

  1. Plusieurs arguments sont à extraire et à mettre en relation pour associer les niveaux sédimentaires de Heinrich à des modifications climatiques :

– présence de nombreux débris détritiques riches en quartz

– appauvrissement relatif en foraminifères)

– chacun des événements H1 à H5 est encadré par des valeurs du ä D18O négatives (– 42 à – 44 ‰) signifiant un refroidissement maximum au moment ou les sédiments contiennent le plus de grains de diamètre > 150 μm

– les événements de Heinrich correspondent à des modifications dans le contenu pollinique des sédiments prélevés au large du Portugal (sondage MD95-2042, 37°48’N, 10°10’W).

Ces deux périodes sont marquées par :

  • une inversion du rapport pollens de végétaux steppiques et semi-désertiques / pollens de végétaux tempères-chauds et humides
  • ==) ce qui indique une alternance de périodes marquées par des précipitations avec des périodes de forte aridité.

 

  1. D’après le document 1 :

– le refroidissement lors d’un événement de Heinrich augmente fortement le volume des calottes glaciaires (en particulier la calotte Laurentide)

– il les déstabilise.

==) Il en résulte une large décharge d’icebergs charges de fragments rocheux du socle Canadien dans l’Atlantique Nord (flèches noires).

Ceux-ci :

  • se dirigent vers le sud-est (flèche blanche)
  • ils fondent à la latitude du point 2 en relachant des ≪ icerafteddebris ≫ (IRD).

CC : Les modifications des circulations atmosphériques et océaniques (sous l’effet d’un apport important d’eaux douces) sont a l’origine des changements polliniques constates.

conclusion

  • Les deux types d’indices, continentaux (pollens) et océaniques (foraminifères), donnent des indications concordantes sur l’évolution du climat depuis 20 000 ans :
  • la période glaciaire prend fin il y a 15 000 ans et lui succèdeunepériode interglaciaire dont l’optimum climatique se situe il y a 6 000 ans.

 

Bilan

Les grains de pollen présentent plusieurs caractéristiques :

  • chaque espèce végétale un forme, une taille et une structure propres
  • Grande résistance aux facteurs du climat et au temps
  • è Grande capacité de dispersion
  • è Très bonne fossilisation
  • Or on sait que pour chaque zone climatique on trouve un biome précis et déterminé
  • L’inventaire du spectre pollinique permet de reconstituer les biomes et par conséquent de savoir le climat des régions étudiées dans le passé
  • Dans une même région la superposition dans les sédiments des spectres polliniques qui changent dans le temps permet de déterminer un diagramme pollinique qui indique alors l’évolution des biomes et par conséquent les climats successifs dans cette région.

 

 

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