Chapitre 4 L'évolution récente du climat

JT 20H France2 Réchauffement climatique from MrProfSVT on Vimeo.

Le réchauffement climatique est admis par la quasi totalité de la communauté scientifique et on affirme partout que cela aura un impact sur nos vies.

Comment la communauté scientifique peut proposer un modèle de l'avenir climatique ?

Avant d'essayer de modéliser l'avenir, il faut d'abord comprendre le phénomène actuel, et voir dans le passé si cela s'est déjà produit, afin de modéliser le phénomène.


I Les données à l’échelle humaine
Aide le réchauffement à l’échelle humaine :
http://nsidc.org/arcticseaicenews/2014/02/thicker-on-top-higher-down-under/

http://nsidc.org/greenland-today/

Fichier Kmz : Changement climatique (Google Earth) à télécharger ICI

Ice shelf Pine Island from MrProfSVT on Vimeo.

Une Vérite Qui Dérange - Antarctique et Groenland from MrProfSVT on Vimeo.

Une Vérite Qui Dérange - Glacier from MrProfSVT on Vimeo.

Fiche de travail à télécharger ICI


(4 élèves : 2 informaticiens, 2 rédacteurs. A partir des documents proposés, présenter de la meilleure façon, des constats du réchauffement climatique)

Compétences : Utiliser différents langages (schéma, dessin, tableau, graphique), Savoir extraire des informations d'un document, d'un résultat..., Utiliser le numérique pour travailler (recherche, logiciel...), Adopter un comportement éthique et responsable

A retenir : Les glaces polaires constituées de la banquise et de la calotte polaire subissent des phases de fonte et de formation au cours des saisons. Depuis plusieurs décennies, l'équilibre entre les 2 mécanismes n'existe plus. Les photos satellitaires montrent une diminution de la superficie de ces glaces. Ce phénomène se voit également sur les glaciers continentaux qui sont en recul.
2 paramètres rentrent en jeu : la température qui augmente (fonte) et les précipitations qui diminuent dans ces secteurs (formation). D'autres constats : des populations d'espèces changent leurs aires de répartition et rentrent en compétition avec les espèces locales. Exemple : Moustique Tigre. Dans les zones tempérées, les précipitations peuvent s'accroitre et donc être à l'origine de crues.

Quelles sont les causes de ce réchauffement global ?

II Les différents facteurs climatiques

Aide Les différents facteurs climatiques:
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim1/motscles/Images/theorieAstro.html

Documents : Compte rendu de La Cour Des Comptes à téléchargerICI (Voir chapitre 1-4 et 1-7)

TP Albedo à télécharger ICI






















(4 élèves : 2 informaticiens, 2 rédacteurs. A partir des documents proposés, expliquer les causes du réchauffement climatique. A l'aide du document présent dans le TP Albedo, proposer un protocole expérimental modélisant le phénomène de l'Albedo)

Compétences : Utiliser différents langages (schéma, dessin, tableau, graphique), Savoir extraire des informations d'un document, d'un résultat..., Utiliser le numérique pour travailler (recherche, logiciel...), Proposer un protocole expérimental, Adopter un comportement éthique et responsable

Bilan des Docs :
Liste des GES : Les GES ont permis d'avoir une température moyenne autour de 14 à 15°C à la surface de la Terre. Ils représentent moins de 1% de l'atmosphère. Parmi ces GES, la vapeur d'eau représente à elle seule 60% puis vient le CO2 (26%)...
CO2 et température : Il y a une corrélation entre l'augmentation du CO2 et l'augmentation de la température.
GES anthropiques : L'Homme, par ses différentes activités, relarguent des GES dans l'atmosphère. On remarque que le CO2 n'est pas le GES le plus puissant mais celui que l'Homme rejette le plus.
Cycle CO2 1990 : Le CO2 peut être piégé dans des réservoirs comme l'océan. Il existe d'autres pièges comme les végétaux chlorophylliens.
Volcanisme et Docs Paramètres astronomiques Rq : Il existe d'autres paramètres liés aux dégagements lors des éruptions volcaniques et aux paramètres orbitaux qui montrent que le réchauffement climatique est un phénomène naturel au départ.
TP ALBEDO et Échange CO2 : On s'aperçoit qu'il y a une rétroaction positive. En effet, plus il y a de GES, plus l'atmosphère se réchauffe et plus les glaces fondent. Cela influe l'albedo, qui diminue, augmentant ainsi l'absorption des rayons solaires et donc le réchauffement.
Les océans se réchauffant, le CO2 piégé dans l'eau se dégaze et ressort dans l'atmosphère augmentant ainsi la concentration de CO2.
Rq : Le réchauffement provoque aussi le réchauffement du permafrost qui est riche en méthane qui dégaze et se retrouve dans l'atmosphère. Le méthane a un pouvoir d'effet de serre 25 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone.





A retenir : Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d'une dynamique liée notamment à l'énergie reçue du Soleil. Elles sont en interaction permanente avec la biosphère (ensemble des organismes vivants) et la géosphère (partie minérale). Le climat, à l'échelle globale ou locale, est à la fois le résultat de ces interactions et la condition de leur déroulement. L'Homme joue un rôle évident en relarguant des GES issus des énergies fossiles.

Vocabulaire :
GES = Gaz à effet de serre

L'Homme souhaite comprendre les phénomènes liés au réchauffement climatique afin de prédire son évolution et ainsi prévoir les conséquences. Pour créer un modèle, il doit donc essayer de trouver des similitudes dans le passé.

III Les climats passés
Aide les climats passés:
TP Palynologie
TP Indice sédimentologique
TP Indice stomatique
Documents : Foraminifères
Fiche de Travail

(4 élèves : 4 scientifiques. A partir des documents proposés, présenter de la meilleure façon, un cas de changement climatique et de l'indice associé)

Compétences  : Utiliser différents langages (schéma, dessin, tableau, graphique), Choisir ou utiliser le matériel adapté pour travailler, Savoir extraire des informations d'un document, d'un résultat..., Utiliser le numérique pour travailler (recherche, logiciel...), Organiser son espace de travail, Suivre un protocole, Proposer des expériences pour tester une hypothèse et justifier, Interpréter un résultat, en tirer une conclusion, Adopter un comportement éthique et responsable

-Palynologie:










TP à télécharger ICI

Fichier Chambedaze à télécharger ICI

• Dans les périodes les plus anciennes enregistrées dans la tourbière : présence de Poacées et absence d'arbres, ce qui implique un climat très froid (Poacées seules présentes lorsque les arbres sont absents par suite de conditions climatiques très dures).
  

• Le Chêne se développe aux dépens du Pin : le climat devient plus doux (le Chêne craint les gelées de printemps) et plus humide (le Chêne craint les sécheresses prolongées).
  

• Enfin, le Hêtre prend la place du Chêne, ce qui correspond à des températures peu différentes, mais à un milieu encore plus humide (le Hêtre craint lui aussi les gelées printanières, mais il demande de l'humidité atmosphérique).
  

• La zone A : La fin de la glaciation rissienne est marquée par une végétation steppique (Poacées, Armoise, Chénopodiacées, Hélianthème), avec de rares arbres (Pins, Bouleaux).
  

• Au niveau B, se produit un réchauffement qui entraîne l'apparition d'une forêt d'arbres à feuilles caduques se succédant dans un ordre déterminé dans le temps. L'optimum climatique se situe avant l'apparition des conifères. Le climat s'est alors à nouveau refroidi.
  
  
• Au niveau C, l'armoise refait son apparition tandis que les espèces arborescentes ont fortement régressé.
  
  Ce cycle climatique - réchauffement, refroidissement - s'est répété deux fois au cours du pré-Wurm. On notera la présence du hêtre autour du niveau - 33m.
  
  L'Eémien correspond à un interglaciaire. Le refroidissement qui lui a succédé n'a donc été ni brutal ni continu : il a été au contraire marqué par des oscillations qui aboutissent finalement au froid intense du Wurm.
  

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• L'état final de la végétation de cette séquence correspond au froid maximum : c'est le pléniglaciaire wurmien.
  

A retenir : La palynologie (l'étude du pollen) permet de déterminer les différents biomes passés et par principe d'actualisme de déterminer le climat passé. Selon la profondeur de la tourbière, on peut remonter à plusieurs centaines de milliers d'années. Cependant, la propagation du pollen reste assez locale (quelques dizaines de kilomètres maximum).

Vocabulaire :
Biome : c'est un ensemble d'écosystèmes caractéristiques d'une aire biogéographique et nommé à partir de la végétation et des espèces animales qui y prédominent et y sont adaptées.

Principe d'actualisme : idée selon laquelle les phénomènes géologiques du passé s'expliquent de la même manière que les phénomènes actuellement observables.



Rq : Pour élargir à une détermination plus globale du climat, des scientifiques ont lancé le programme 6000 Biomes qui consistent à répéter l'étude du pollen à différents endroits du globe.

-Foraminifères:



On peut également, pour déterminer de manière globale l'évolution du climat, utiliser des fossiles qui ont une répartition plus large dans l'espace et le temps. Les Foraminifères sont des animaux unicellulaires très abondants dans les sédiments marins depuis le début de l’ère primaire.

Certaines espèces aiment des eaux froides et d'autres des eaux chaudes. En faisant des carottages dans les fonds marins, on peut déterminer les conditions climatiques passées.

A retenir : L'étude des fossiles comme les Foraminifères sont d'autres indices qui permettent de retracer les évolutions climatiques passées.

-Indice stomatique:



TP à télécharger ICI

Fichier Indice Stomatique à télécharger ICI

On constate qu'il y a une relation entre la présence des stomates et la concentration en CO2 de l'air. Plus le taux de CO2 est élevé, plus l'indice stomatique est faible. On peut voir qu'au Crétacé, l'indice stomatique a été l'un des plus faibles de ces 300 derniers millions d'années. On peut donc supposer que le taux de CO2 devait être très élevé.

A retenir : L'indice stomatique permet de connaître le taux de CO2 dans l'atmosphère. Plus l'indice stomatique est élevé, plus le taux de CO2 est faible.

-Indice sédimentologie : Carbonate (manip) et autres roches





On constate que l'on retrouve les 3 gisements aux 4 coins du globe. Pourtant la bauxite, le charbon et les évaporites se forment dans des climats très chauds, humides (bauxite et charbon) ou secs (évaporites).





Le Crétacé est la période de la craie. Il s’agit d'une roche sédimentaire composée de tests calcaires d'algues microscopiques, les Coccolithophoridées. La falaise d'Étretat, haute de 100 mètres en moyenne, témoigne de l'impressionnante accumulation de dépôt calcaire.
D'après l'expérience, on peut voir que le dépôt de calcaire est lié à la concentration en CO2 du milieu à travers l'équation : CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + HCO3-

A retenir : La répartition sur le globe des différents types de roches, ainsi que leur chimie et leur formation, donnent des indices sur les climats passés.



Il existe plusieurs types d'Oxygène. En étudiant le 18O, on peut faire une relation avec la température de l'eau. Plus le δ 18O est élevé, plus la température de l'eau est basse.

A retenir : Grâce à une variété d'indices, les scientifiques peuvent retracer l'Histoire des climats. On peut ainsi étudier les phases de refroidissement (ex : Glaciation du Würm au Pleistocène (-100 000 à -10 000 ans) ou des phases de réchauffement (ex : Crétacé (-150 MA à -65 MA))