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Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre

Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 1 ENSEIGNEMENT DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE (SVT) °° SCIENCES DE LA TERRE °° Partie 6. Géodynamique externe >> Cours << Chapitre 26 Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Objectifs : extraits du programme Connaissances clefs à construire Commentaires, capacités exigibles 6.4 Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique L’analyse d’archives géologiques et géochimiques permet de montrer des variations passées du climat. Les variations de la teneur en CO2 et CH4 et la température sont interdépendantes et mettent en jeu des processus diversifiés : effet de serre, dégazage de l’océan… La modélisation de ces différentes interactions permet d’appréhender l’évolution du climat en intégrant les perturbations anthropiques. Ce chapitre permet de montrer le lien entre le réservoir de carbone atmosphérique et le climat. L’étude des variations climatiques passées sert de base pour aborder les changements climatiques futurs. - présenter des archives géologiques témoins des climats passés : dépôts glaciaires et témoins paléontologiques. - mettre en relation la composition isotopique en 18O des glaces des inlandsis et les périodes glaciaires et interglaciaires. Limite : enregistrements du climat limités au dernier million d’années. - observer la rythmicité des périodes glaciaires et interglaciaires et la relier aux paramètres orbitaux de la Terre, Limite : la connaissance exhaustive des paramètres orbitaux n’est pas exigible. - mettre en relation les paléotempératures et la teneur en CO2 et CH4 atmosphérique. - identifier l’effet modérateur et/ou amplificateur de l’albédo et de l’effet de serre. - expliciter les difficultés à modéliser et prédire l’évolution climatique. - évoquer des conséquences probables du réchauffement climatique. Introduction Climat : Climat global : Paléoclimats : Comment le climat a-t-il évolué, en lien avec le carbone atmosphérique, au cours des temps géologiques (notamment le dernier million d’années) ? Comment le climat peut-il évoluer à l’avenir sous l’effet de l’action humaine ? I. Les archives climatiques, témoins géologiques des variations climatiques Capacités exigibles  Présenter des archives géologiques témoins des climats passés : dépôts glaciaires et témoins paléontologiques.  Mettre en relation la composition isotopique en 18O des glaces des inlandsis et les périodes glaciaires et interglaciaires. A. Les archives sédimentaires continentales : des dépôts à contrôle climatique 1. Les indices glaciaires et périglaciaires, indicateurs d’un climat froid Climats froids : → Aujourd’hui : hautes latitudes / hautes altitudes a. Les glaciers et les dépôts qu’ils génèrent immédiatement α. Rappels : notion de glacier et typologie (glacier de montagne / calotte glaciaire / calotte polaire = inlandsis) Glacier : - Glaciers de type alpin : Ex. - Calottes glaciaires : Ex. Lycée Valentine LABBÉ 41 rue Paul DOUMER – BP 20226 59563 LA MADELEINE CEDEX CLASSE PRÉPARATOIRE TB (Technologie & Biologie) Document téléchargeable sur le site https://www.svt-tanguy-jean.com/ Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 2 Calottes polaires = inlandsis : Ex. Attention ! La banquise (étendue de glace issue du gel de l’eau de mer) n’est pas un glacier. Elle n’est pas située sur un continent.  FIGURE 2. Glacier de type alpin : schéma simple. D’après PEYCRU et al. (2008)  FIGURE 4. Calotte polaire (= inlandsis) : schéma simple. D’après PEYCRU et al. (2008) β. La production de moraines (à l’origine de tillites), de dropstones et de roches moutonnées par les glaciers - NB tillites : - - Substrat : b. En domaine périglaciaire : des dépôts variés Domaines périglaciaires : α. Des dépôts éoliens fréquents (de type lœss) Vents catabatiques : Lœss (= limon des plateaux) : Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 3 β. Des pergélisols polaires (à l’origine de sols polygonaux parfois fossilisés) Pergélisols : Sols polygonaux : γ. Des dépôts lacustres périglaciaires : les varves  FIGURE 6. Les varves et la datation du recul des glaciers. D’après PEYCRU et al. (2008) Varves : - - c. Les dépôts fluvio-glaciaires en aval des glaciers : les terrasses alluviales Terrasses alluviales = fluviatiles : Terrasses étagées : Terrasses emboîtées : (!) Les terrasses sont un des rares cas liés au phénomène sédimentaire où l’on peut observer des dépôts antérieurs situés au-dessus de dépôts postérieurs (existence d’exceptions).  FIGURE 7. Terrasses étagées vs. emboîtées. D’après RENARD et al. (2018)  FIGURE 8. Les terrasses : une vision simple. D’après PEYCRU et al. (2008). Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 4 Terrasses et glaciations : le système fluvio-glaciaire Les terrasses se sont généralement mises en place sous l’effet des glaciations-déglaciations qui ont eu lieu au Quaternaire.  En période glaciaire, les importants glaciers alimentent de grands cours d’eau à fort débit, à large lit et à dépôts important (en raison d’une forte érosion) à cause notamment d’une fonte intense au printemps aboutissant à un très fort débit et de fortes crues (« débâcle printanière »).  En période interglaciaire, les petits glaciers alimentent des cours d’eau à moindre débit, à lit étroit et à dépôts moins nombreux ; les fleuves creusent alors les importants dépôts mis en place lors des périodes glaciaires. Cette alternance d’alluvionnement intense et de surcreusement par un cours d’eau due aux alternances des glaciations et déglaciations au cours de temps géologiques s’appelle le système fluvio-glaciaire. 2. Les indices indicateurs d’un climat chaud : kaolinites, cuirasse latéritique et évaporites Climats chauds : →  FIGURE 9. Climats actuels et formation d’argiles : diagramme de PEDRO (1968). D’après PEYCRU et al. (2015). → kaolinite, cuirasse latéritique… → évaporites (possible aussi en climat aride froid) B. Les archives paléontologiques : des fossiles indicateurs de conditions climatiques 1. Les fossiles océaniques : l’exemple des Foraminifères planctoniques  FIGURE 10. Quelques Foraminifères actuels bioindicateurs de climat. http://tp-svt.pagesperso-orange.fr/foram.htm (consultation avril 2019) 2. Les fossiles continentaux : l’exemple des pollens de Spermaphytes a. Les pollens, une ressource fossile continentale abondante (notamment dans les argiles ou la tourbe) b. La réalisation et l’interprétation de diagrammes polliniques Diagramme pollinique : Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 5  FIGURE 11. Un exemple de diagramme pollinique. https://www.annabac.com/annales-bac/conditions-climatiques-et-survie-des-neandertaliens (consultation avril 2019) [HS : événement de Heinrich / GI : interstaidiare] Analyse d’un diagramme pollinique : - - C. Les archives géochimiques de type isotopique : des paléothermomètres Paléothermomètre : 1. Le δ18O (rapport isotopique de l’oxygène) a. Définition et formule - 18O, 16O (99,7 %) : isotopes stables de l’oxygène δ18O (delta O 18) : Standard de référence :  PDB (Pee Dee Belemnite, dans la calcite des rostres de Bélemnites du gisement crétacé de Pee Dee en Caroline du Nord, États-Unis) pour les carbonates ; à cette époque, il n’y avait pas de calotte polaire (période chaude).  SMOW (Standard Mean of Ocean Water, moyenne standard de l’eau océanique) est un standard retenu pour la glace des inlandsis. b. Fractionnement isotopique de l’oxygène et lien avec la température (et le niveau marin absolu) La répartition différentielle des isotopes dans l’eau des différents compartiments ou fractionnement isotopique obéit aux règles simples suivantes :  L’isotope lourd a plutôt tendance à rester dans l’eau liquide et donc dans les océans.  L’isotope léger s’évapore plus facilement se retrouve donc plus facilement dans les nuages (surtout formés à l’équateur et dans les zones tempérées où l’évaporation est forte).  Lorsqu’il y a des précipitations, l’isotope lourd tombe d’abord (notamment aux faibles et moyennes latitudes) et, lorsque l’on arrive aux pôles, les nuages contiennent surtout de l’isotope léger qui tombe alors au niveau des calottes polaires. Le fractionnement isotopique est d’autant plus marqué qu’il se produit aux faibles températures (donc en période de climat froid). En période froide : - - Notons qu’en présence d’une forte calotte polaire (période froide), le niveau marin est bas puisque beaucoup d’eau est mobilisée dans la calotte. Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 6 En période chaude : - - En parallèle, la fonte des glaces libère des eaux appauvries en 18O, ce qui tend à diluer encore le 18O des océans et donc abaisser le δ18O des océans.  FIGURE 12. Fractionnement isotopique de l’oxygène. D’après PEYCRU et al. (2008). c. Utilisation paléoclimatologique α. Une variation du δ18O dans les glaces semblable à la variation de température β. Une variation du δ18O dans les océans (et sédiments carbonatés océaniques) inverse à la variation de température 2. Le δD (rapport isotopique de l’hydrogène) dans la glace : une évolution semblable à celle de la uploads/Geographie/ tb-26-paleoclimats-fiche-pdf.pdf