1. Plan du cours

Les climats passés de la planète

I. Les changements climatiques des 700 000 dernières années

• T.P. "Reconstitution des variations climatiques des 700 000 dernières années"

A. Les indices de la présence d'anciens glaciers continentaux Fiche TP. Les glaciers sont de puissant agents d'érosion, de transport et de sédimentation. Les témoins sont : - des vallées en auge ; - des dépôts morainiques non classés (allant de l'argile très fine aux blocs pouvant atteindre plusieurs tonnes) encadrés en amont par une sédimentation glacio-lacustre postérieure au recul du glacier et en aval par une sédimentation fluvio-glaciaire en terrasses résultant du travail de l'eau de fonte qui trie les éléments contitutifs de la moraine ; - des stries dans les roches des flancs ou du fond de la vallée glaciaire ; - les dépôts de loess... L'étude de la sédimentation quaternaire des anciens glaciers alpins permet de reconstituer la chronologie et d'apprécier l'intensité des épisodes glaciaires. La Mer de Glace - Lien A. Les indices végétaux Unité 1 et Fiche TP. Comment reconstituer les climats du passé par l'étude des pollens.

Vent de poussières (silt et sable produits par l'érosion glaciaire) soulevées des moraines glaciaires actuelles en Alaska. Ce même phénomène a été à l'origine des formations de loess durant les grandes périodes glaciaires. Images NASA 2009.

B. Les indices isotopiques
Unité 2, Fiche TP et interprétations de données.
Les données sont téléchargeables à l'adresse :
http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/gutjahr/climats/accueil_climats.htm

• Mise en évidence de phénomènes globaux à l'échelle de la planète observables dans l'ensemble des carottages effectués (mais aussi de différences sensibles entre l'Arctique et l'Antarctique à l'échelle de quelques milliers d’années).

C. Les indices sédimentologiques
Unité 3 et fiche TP.

• Mise en relation des données sédimentologiques et des données obtenues par carottage des glaces.

D. Tenter d'expliquer la périodicité des évènements climatiques
Unité 4.

• Les cycles de Milankovitch.

E. Les effets de seuil
Unité 5.

• Les calculs montrent que les variations de températures occasionnés par les variations des paramètres orbitaux ne dépassent pas 2°C.
• Difficultés :
  • De telles variations, par leur faible amplitude, ne permettent pas d'expliquer l'alternance périodes glaciaires et interglaciaires.
  • De plus on observe une décalage entre le moment où la conjonction des paramètres orbitaux indique un refroidissement le début de l'englacement (et vice-versa)
• La présence de facteurs amplificateurs permet de résoudre ces problèmes, ce sont des rétroactions positives liées au variations :
  • d'albédo
  • de concentration en dioxyde de carbone (gaz à effet de serre)

II. Les changements climatiques aux plus grandes échelles de temps

A. Reconstitution des climats du passé lointain
Unité 1.

• Certaines associations de roches sédimentaires permettent de caractériser le climat qui présidait la période du dépôt.
• Les continents n’ont pas toujours occupé le même place à la surface du globe (se reporter à la visite du Musée de géologie de Sharjah qui se déroulera lors de l'étude du chapitre "Couplage des évènements biologiques et géologiques au cours du temps").
• Les variations climatiques enregistrées par les sédiments sont donc à la fois,
  • le fait de la tectonique des plaques,
  • le fait de variations des conditions climatiques à l'échelle de la planète.

B. La planète a connu de nombreux changements climatiques
Unité 2.

• L'étude des climats anciens est plus difficile que celle des climats récents. L'accès aux indices est plus difficile. Les sédiments, au delà de 200 à 300 Ma, deviennent plus rares du fait de la tectonique des plaques.
• Les indices peuvent être :
  • Les traces laissées par la présence de glaciers (roches striées, moraines, paléosols limoneux périglaciaires, etc.)
  • Etudes isotopiques dans :
    • les concrétions calcaires contenues dans les paléosols
    • les foraminifères et les tests des algues planctoniques
  • L'index stomatique (manuel, doc. 2, p. 255)
• Le cycle du carbone - Document les principaux réservoirs à la surface de la planète
  • piégage du dioxyde de carbone dans
    • les sédiments carbonatées
    • les sédiments carbonées
  • le manteau est le principal réservoir de carbone d'origine météoritique

C. Les processus géologiques qui modifient le taux de dioxyde de carbone atmosphérique
Unité 3 et 4.

• Ce qui entraîne une diminution du taux de CO^₂
  • L'altération des roches et la formation de carbonates
  • Le piégage du carbone organique dans des milieux anaérobies
• Ce qui entraîne une augmentation du taux de CO^₂
  • Le dégazage du manteau
• Des phénomènes complexes régulateurs à l'échelle des temps géologiques
  • Exemple de l'orogenèse. de l'Himalaya et de son érosion
  • Exemple du volcanisme de point chaud du Deccan à la fin du Crétacé

D. La prévision des climats de demain
Unité 5.

• L'étude des chapitres précédents a montré les interactions complexes qui existent entre l'atmosphère et les différents éléments qui constituent notre planète.
• Les derniers 8000 ans montre malgré des fluctuations une moyenne stable.
• L'activité humaine semble pouvoir détruire cet équilibre.
• Les modèles prévisionnels sont-ils capables de tenir compte de la complexité des nombreux facteurs qui interagissent?

III. Les variations du niveau des mers