Les climats de la Terre

Les notions à connaître

Indicateurs paléoclimatiques

Données permettant de reconstituer les climats passés : pollens fossiles (palynologie $\to$ type de végétation $\to$ climat), fossiles d'organismes indicateurs (coraux = chaud, moraines = glaciation), rapport isotopique $\delta^{18}\text{O}$ dans les carottes de glace et les foraminifères, traces géologiques (tillites, évaporites, charbons).

$\delta^{18}\text{O}$ (delta 18-O)

Rapport entre les isotopes $^{18}\text{O}$ et $^{16}\text{O}$ par rapport à un standard. Dans les glaces polaires : un $\delta^{18}\text{O}$ faible (négatif) = température basse (période glaciaire). Dans les carbonates des foraminifères marins : un $\delta^{18}\text{O}$ fort = période glaciaire (l'eau légère $^{16}\text{O}$ est piégée dans les calottes).

Paramètres de Milankovitch

Trois paramètres orbitaux de la Terre dont les variations cycliques modifient la répartition de l'énergie solaire reçue : excentricité de l'orbite (~100 000 ans), obliquité de l'axe de rotation (~41 000 ans), précession des équinoxes (~26 000 ans). Ils expliquent les cycles $glaciaires/interglaciaires$ du Quaternaire.

Effet de serre

Les gaz à effet de serre ($\text{CO}_2$, $\text{CH}_4$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{N}_2\text{O}$) absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le réémettent en partie vers le sol, réchauffant la basse atmosphère. Sans effet de serre naturel : -18°C au lieu de +15°C. L'augmentation anthropique du $\text{CO}_2$ amplifie ce phénomène.

Cycle du carbone à long terme

Le carbone circule entre l'atmosphère, l'océan, la biosphère et la lithosphère. Sources de $\text{CO}_2$ : volcanisme, décomposition, combustion. Puits de $\text{CO}_2$ : photosynthèse, dissolution océanique, altération des silicates, enfouissement de matière organique. Un déséquilibre de ce cycle modifie le climat sur des millions d'années.

Rétroaction positive (amplificatrice)

Boucle qui amplifie une perturbation initiale. Exemple : réchauffement $\to$ fonte des glaces $\to$ diminution de l'albédo (surface sombre absorbe plus$) \to$ réchauffement amplifié. Ou : réchauffement $\to$ fonte du pergélisol $\to$ libération de $\text{CH}_4$ $\to$ effet de serre accru $\to$ réchauffement amplifié.

Rétroaction négative (stabilisatrice)

Boucle qui atténue une perturbation et tend vers un équilibre. Exemple : augmentation du $\text{CO}_2$ $\to$ réchauffement $\to$ altération chimique des silicates accrue (plus de pluies$) \to$ consommation de $\text{CO}_2$ $\to$ refroidissement $\to$ stabilisation (thermostat des silicates, échelle de millions d'années).

Albédo

Fraction de l'énergie solaire réfléchie par une surface$. Glace/neige :$ albédo élevé (~0,8-0,9, réfléchit beaucoup). Océ$an/for$êt : albédo faible (~0,06-0,15, absorbe beaucoup). La fonte des glaces diminue l'albédo global $\to$ rétroaction positive.

Les erreurs à éviter en svt

• ✗ Interpréter le $\delta^{18}\text{O}$ de la même façon dans les glaces et dans les sédiments

  ✓ C'est INVERSÉ : dans les glaces, $\delta^{18}\text{O}$ faible = froid. Dans les foraminifères marins, $\delta^{18}\text{O}$ fort = froid (car l'eau légère $^{16}\text{O}$ est préférentiellement évaporée et piégée dans les calottes en période glaciaire).

• ✗ Croire que les paramètres de Milankovitch changent la quantité totale d'énergie reçue

  ✓ L'obliquité et la précession changent surtout la RÉPARTITION de l'énergie solaire (entre saisons et latitudes), pas la quantité totale. Seule l'excentricité modifie légèrement l'énergie totale.

• ✗ Confondre corrélation et causalité pour $\text{CO}_2$/température

  ✓ Dans les cycles naturels, c'est un réchauffement orbital initial qui cause le dégazage de $\text{CO}_2$ océanique, lequel AMPLIFIE ensuite le réchauffement par effet de serre. Ce n'est pas le $\text{CO}_2$ qui initie le cycle, mais il l'amplifie par rétroaction positive.

• ✗ Penser que le climat a toujours été stable avant l'Homme

  ✓ Le climat a constamment varié : glaciations majeures (Terre boule de neige ~700 Ma), périodes très chaudes sans glace aux pôles (Crétacé, ~100 Ma). La différence actuelle est la VITESSE du changement et son origine anthropique.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Quel paramètre orbital influence les variations climatiques à l'échelle de dizaines de milliers d'années ?
2. Le rapport ¹⁸O/¹⁶O dans les glaces polaires permet de reconstituer :
3. Les bulles d'air piégées dans les carottes de glace permettent de mesurer :
4. Lors d'une période glaciaire, le $\delta$ ¹⁸O des carbonates des foraminifères océaniques est :
5. L'effet de serre est un phénomène :