Les techniques pour explorer les climats passés - Spé SVT - Terminale S

Les techniques pour explorer les climats passés - Spé SVT - Terminale S

L'évolution du climat et de l'atmosphère peut être étudiée grâce à différentes techniques. Notre professeur de SVT vous propose de revoir l'ensemble de ces techniques et leur mode de fonctionnement grâce à sa fiche de révision portant sur le...

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L'évolution du climat et de l'atmosphère peut être étudiée grâce à différentes techniques. Notre professeur de SVT vous propose de revoir l'ensemble de ces techniques et leur mode de fonctionnement grâce à sa fiche de révision portant sur le cours au programme de l'enseignement de spécialité SVT. Il vous faudra connaître ce cours cours pour votre épreuve et pour réussir votre exercice !

 

I - La glaciologie

1 - L'étude d'un isotope de l'oxygène

L'étude d'un isotope de l'oxygène contenu dans l'eau peut nous donner des indices sur les climats passés. Rappelons que l'isotope d'un atome possède le même numéro atomique mais pas le même nombre de masse. Il existe plusieurs isotopes de l'oxygène, l' 16O et l' 18O. Le dernier est donc plus lourd de 2 neutrons par rapport à l'oxygène16. Les proportions de ces deux isotopes sont inégales, il y a 99.8% d' 16O et 0.2% d' 18O. Si l'on observe le ratio 18O/ 16O au niveau de différentes latitudes sur notre planète on observe que le ratio est plus élevé au niveau de l'équateur par rapport aux pôles (tableau 1).
Lieu
Pôle Sud
Equateur
Pôle Nord
Ratio 18O/ 16O
1.904.10 -3
2.10 -3
1.930.10 -3
Température
-42°
30°
-30°
Tableau 1. Ratio et température à différentes latitudes du globe.
On peut donc voir que le ratio 18O/ 16O varie avec la température. Les chercheurs utilisent des carottes de glace puis calculent un rapport appelé ? 18O comparant les ratios 18O/ 16O passé (de l'échantillon) et présent.
C Group 1
e rapport renseigne sur la richesse en dioxygène de l'échantillon de glace par rapport aux océans actuels. Plus le rapport est positif, plus la glace est riche en dioxygène (donc les paléo océans aussi). C'est la température qui influence la composition de l'eau : plus la température était élevée, plus l'eau s'est enrichie en dioxygène. Les processus à l'œuvre sont décrits plus précisément dans la figure 1.
Figure 1 . Evolution du rapport ? 18 O en fonction des conditions climatiques.




L'évaporation favorise le passage des molécules les plus légères (H 2 16O) de l'océan vers l'atmosphère. Au contraire, la condensation privilégie la précipitation des molécules les plus lourdes (H 2 18O). Le principe physique du fractionnement isotopique a pour conséquence des variations du ? 18O. Durant une période chaude, la température élevée n'engendre pas de condensation poussée le long du trajet atmosphérique de l'eau vers les pôles. Le ? 18O reste donc relativement important dans les précipitations tombant sur les hautes latitudes. Au niveau des pôles, l'accumulation des neiges de l'année forme une couche qui sera recouverte par les précipitations de l'année suivante, et ainsi de suite d'année en année. La compaction sous l'effet du poids engendre la création de couches annuelles de glace qui conservent le ? 18O de leur année de formation. Les glaciologues ont donc des archives classées des rapports isotopiques. Ils peuvent donc, en réalisant une carotte de glace, mesurer le ? 18O de toutes les couches et déduire la température de l'air au-dessus des pôles pour chaque année.
L'étude des isotopes de l'eau nous renseigne sur les variations climatiques des 400 000 dernières années (les carottes de glace faite ne nous permettent pas d'aller plus loin). Le fractionnement isotopique des atomes constituant la molécule d'eau ( 18O, 16O ; H, D) permet d'établir une relation entre la température de formation de glace et le ? 18O. Il est alors possible de caractériser des périodes chaudes nommées interglaciaires et des périodes froides appelées périodes glaciaires qui s'intercalent avec une certaine rythmicité : un cycle glaciaire-interglaciaire durant environ 100 000 ans.

Figure 2 . Niveau de ? 18 O au cours des 400 000 dernières années.

Group 95

2 - L'étude du CO2 piégé

Des bulles de gaz sont emprisonnées dans la glace durant sa formation, leur étude nous permet de déterminer les taux de CO 2 lors de la formation de la glace. Les variations climatiques des températures définies grâce aux isotopes de l'eau et au CO 2 des bulles d'air emprisonnées dans les glaces, leur corrélation entre les deux sites polaires et l'établissement de la rythmicité des périodes chaudes et froides permettent de valider la méthode de travail des chercheurs. Les archives glaciaires ne sont cependant pas les seules à être étudiées : il est aussi possible de travailler sur les archives sédimentaires dans le but de déterminer les variations climatiques

Group 116

Figure 3 . Niveau de C02 atmosphérique en partie pour million au cours des 400 000 dernières années




II - Les apports de la sédimentologie

1 - Sédiments marins

Dans les océans, les foraminifères benthiques qui élaborent leurs tests calcaires à partir des éléments dissous dans l'eau de mer enregistrent les variations du climat. Le prélèvement de carottes sédimentaires océaniques nous permet de réaliser cette étude climatique. En effet, le rapport 18O/ 16O est inscrit dans les coquilles de ces êtres de vivants et on peut suivre son évolution : en période froide, beaucoup de 16O reste prisonnier dans les glaces, l'océan s'enrichit donc comparativement en 18O. Le rapport 18O/ 16O dans les tests de foraminifères sera donc plus élevé, tout comme le ? 18O ; le niveau des océans sera bas et les calottes polaires seront plus développées.
Figure 4 . Variation du ? 18 O au cours des 700 000 dernières années basé sur les carottes sédimentaires océaniques.





2 - Sédiments continentaux : La palynologie

La palynologie est une science étudiant les pollens et les spores. Elle nous permet de caractériser les conditions climatiques à un moment donné de l'histoire géologique et dans une région particulière. Grâce aux qualités de conservation de la paroi des pollens, on peut les identifier, connaître les espèces actuelles desquelles ils se rapprochent puis déterminer leurs exigences écologiques par principe d'actualisme. Ensuite, en quantifiant le pourcentage des différents groupes d'espèces, on peut déterminer les évolutions climatiques. Par exemple les régions abritant auparavant majoritairement des herbacés sont plus froides que celle abritant des chênaies.
Fin de l'extrait

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