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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 On appelle climat la répartition moyenne des conditions atmosphériques (notamment la température et les précipitations) dans une région donnée, voire sur l’ensemble de la planète (climat global). Ce climat est notamment très lié au carbone présent (surtout sous forme de CO2) dans l’atmosphère. Le climat de la planète a varié au cours des temps géologiques et sa connaissance peut être approchée par différentes indices. On appelle paléoclimats les climats passés de la Terre dont l’étude est la paléoclimatologie. Le programme invite à limiter les exemples au dernier million d’années. Par ailleurs, à l’heure où le réchauffement climatique récent d’origine anthropique est une réalité admise par la communauté scientifique, la compréhension des climats du passé peut être une clef pour envisager l’évolution à court terme du climat dans les décennies à venir. 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 ? 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 I. Les archives climatiques, témoins géologiques des variations climatiques • Les variations climatiques peuvent être appréhendées par des indices conservés dans les roches sédimentaires ou les glaces qui en constituent des archives. 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 • Certains dépôts et roches sédimentaires impliquent des conditions climatiques particulières lors de la leur formation. Leur présence en un lieu est alors un indicateur du climat qui régnait dans le paléoenvironnement. 1. Les indices glaciaires et périglaciaires, indicateurs d’un climat froid • Dans les climats froids, on assiste à la formation de glaciers et dépôts périglaciaires, notamment contrôlés par de forts vents froids. Les climats froids se caractérisent par un froid (températures de quelques °C à négatives) qui persiste longtemps dans l’année. Aujourd’hui, on les rencontre aux hautes latitudes (climats polaire et subpolaire) et aux hautes altitudes (climat montagnard). 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) • Un glacier est un vaste ensemble de glace, formée par accumulation et tassement de neige, qui perdure au fil des saisons (même si sa taille peut varier au cours de l’année) et qui se situe sur un continent. • On distingue trois grands types de glaciers :  Les glaciers de types alpin (ce qui ne veut pas dire qu’ils sont dans les Alpes… !) (figures 1-2) : ce sont des glaciers encaissés dans un relief, le plus souvent situés dans une vallée et typiques de régions montagnardes. Ex. glaciers de montagne  Les calottes (glaciaires) : vastes étendues de glace où tout le relief (ou presque) est localement situé sous la glace mais dont la superficie est inférieure à 50 000 km². Ex. Vatnajökull en Islande.  Les calottes polaires ou inlandsis (mot suédois) (figure 3-4) : ce sont des glaciers de très grande superficie recouvrant tout ou partie d’un continent. Deux exemples actuels : Groenland (1,7 millions de km²) et Antarctique (14 millions de km²). Pour les calottes et calottes glaciaires, des pitons rocheux peuvent dépasser du glacier : ce sont des nunataks (mot groenlandais) (figure 3). 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 1. Glaciers de type alpin. D’après RENARD et al. (2018) Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 3  FIGURE 2. Glacier de type alpin : schéma simple. D’après PEYCRU et al. (2008)  FIGURE 3. Calottes polaires (= inlandsis). D’après RENARD et al. (2018)  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 • En avançant sur les continents, les glaciers (figures 1-4) arrachent des roches et les transportent sur des distances variables. On peut citer :  Les moraines : sédiments détritiques de taille variable (plutôt des cailloux) transportés et déposés par les glaciers. Ces dépôts ne présentent pas de litage. Lycée Valentine Labbé (59) • Classe préparatoire TB • SVT • Partie 6 • Chapitre 26. Variations climatiques et réservoir de carbone atmosphérique Cours complet rédigé • Page 4 Les moraines (nommées tills) qui ont subi la diagenèse constituent des roches sédimentaires qu’on nomme tillites.  La farine de roche : sédiments détritiques de type limon transportés et déposés par les glaciers ou les eaux de fonte, formant des petites nappes d’aspect laiteux dans les lacs où débouchent les eaux.  Les dropstones : sédiments détritiques de grosse taille (rochers) tombés sur un substrat ou sur des sédiments nettement plus fins, suite à la fonte des glaces. • Le substrat est du reste abîmé et limé par le glacier ; il peut alors se former des roches moutonnées, roches polies et plus ou moins striées par le passage d’un glacier. b. En domaine périglaciaire : des dépôts variés • Les domaines périglaciaires sont les zones continentales situées à proximité d’un glacier. α. Des dépôts éoliens fréquents (de type lœss) • Ils sont caractérisés par des vents catabatiques (masses d’air froides descendants des reliefs, où se trouvent en l’occurrence les glaciers) qui produisent à la fois de la déflation (abrasion par le vent) et un refroidissement des roches. On y forme typiquement des lœss (limons d’origine éolienne). β. Des pergélisols polaires (à l’origine de sols polygonaux parfois fossilisés) • En région polaire ou subpolaire, les sols peuvent geler en permanence, ce qui les rend imperméables à l’infiltration : ce sont les pergélisols. Ceux-ci forment des sols polygonaux (figure 5), figures de dégel polygonales des pergélisols qui dégèlent légèrement en surface en été, qui peuvent être fossilisés.  FIGURE 5. Sols polygonaux dans l’Himalaya (altitude 4700 m). Cliché P. THOMAS, site Planet-Terre (consultation avril 2019) γ. Des dépôts lacustres périglaciaires : les varves  FIGURE 6. Les varves et la datation du recul des glaciers. D’après PEYCRU et al. (2008) • Les varves sont des dépôts finement lités déposés en contexte périglaciaire (donc en climat froid) au fond des lacs. On y trouve des alternances rythmées annuellement de :  Lits clairs sableux, déposés en saison froide (surtout au printemps) lors de la débâcle printanière liées à la fonte des glaces ;  Lits sombres argileux, déposés en saison chaude lorsque le gel fige l’érosion et que seules les particules très fines sont encore transportées et déposées. • Notons que les lamines annuelles peuvent varier chaque année en fonction des événements climatiques et l’on peut donc reconstituer des corrélations stratigraphiques en uploads/Geographie/ tb-26-paleoclimats.pdf