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Mis à jour du travail.
Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains
Chapitre 3 : Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain
Rappels (1ES)
Problématique : Quels sont les changements récents du climat et quelle est la part de l’Homme dans ces changements ?
I. Les indices de l’évolution des climats récents.
Activité introduction : L’évolution climatique de l’holocène
Bilan n ° 1
Selon le GIEC (Groupe International d’expert du Climat), on observe un réchauffement climatique d’environ 1°C en 150 ans (1850 à début XXIème siècle).
Ce réchauffement climatique est lié à la perturbation du cycle géochimique du carbone par les rejets de gaz à effet de serre tels que le CO2 liés aux activités humaines. Les activités humaines (combustion énergies fossiles > déforestation / Agriculture…) ont augmenté de 40% le taux de CO2 atmosphérique en 165 ans (280 à 400 ppmv). Cette hausse FULGURANTE augmente le forçage radiatif positif.
Depuis 30 ans les scientifiques, économistes, sociologues , politiques et citoyens travaillent en collaboration pour comprendre l’évolution du climat actuel. L’humanité a pris conscience qu’il était nécessaire d’endiguer les effets d’une anthropisation de notre écosystème. Le GIEC reflètent le consensus scientifique sur le changement climatique.
Anthropisation : transformation d’espaces de paysages, d’écosystèmes ou de milieux semi- naturels sous l’action des humains.
Consensus scientifique : opinion collective des scientifiques qui travaillent sur un domaine particulier d’étude. Le consensus implique un accord général, mais pas nécessairement à l’unanimité.
II – Reconstitution climatique des 800 derniers milliers d’année (Quaternaire) :
A. Des indices convergents
Activité 1 : Paléoclimat du Pléistocène
DOSSIER 1 : SPÉCIALISTES EN PALYNOLOGIE.
DOSSIER 2 : spécialistes EN sédimentologie.
DOSSIER 3 : SPÉCIALISTES EN GÉOLOGIE ISOTOPIQUE 1.
DOSSIER 4 : SPÉCIALISTES EN GÉOLOGIE ISOTOPIQUE 2.
DOSSIER 5 : spécialistes EN préhistoire
Vidéo explication sur les thermomètres isotopiques
Bilan n ° 2
A l’échelle du quaternaire, et plus précisément sur la période entre -120 000 et -11 000 ans, un faisceau d’indices converge pour démontrer l’existence d’une période glaciaire où la baisse globale des températures conduit à une vaste extension des calottes glaciaires.
ü Des données paléoécologiques : grains de pollens caractéristiques d’un biome de climat froid à de basses latitudes (Toundra, Taïga…).
Données géologiques : Dépôts de moraines, stries glaciaires, vallées en U caractéristiques des sédiments glaciaires. Mais aussi traces de paléoniveau marin plus bas, preuve d’un grand volume de calotte glaciaire.
Données isotopiques : le thermomètre isotopique du δ 18O des carottes glaciaires antarctique et des carbonates sédimentaires montrent un refroidissement puis un réchauffement après 11 000 ans
Données préhistoriques : peintures rupestres illustrant une paléofaune de climat froid.
En France, ces différents indices ne se retrouvent plus après -11 000 ans, démontrant une transition vers le climat interglaciaire actuel.
Nb. : Argument ! retenir de manière détaillée un de ces indices !
Activité n ° 2 : CO2 et variations climatiques du quaternaire, qui pilote qui ?!
Bilan n ° 3 :
Les variations climatiques cycliques mises en évidence sur les 800 derniers milliers d’années grâce aux mesures de rapports isotopiques de l’oxygène (δ 18O) dans les carottes polaires antarctiques et les sédiments carbonatés font apparaître une alternance de :
Périodes glaciaires « froides » qui durent environ 80 – 100 000 ans.
Périodes interglaciaires « chaudes » qui durent environ 20 000 ans.
Ces périodes alternent tous les 100 000 ans avec une amplitude plus ou moins grande.
B – Les moteurs des variations climatiques du Quaternaire :
Activité n ° 3 : Le Cluedo climatique : Qui est le coupable ?
Bilan n ° 4 : Les variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre (forçage astronomique), en modifiant la quantité et la répartition de la puissance solaire reçue par la Terre, constituent le paramètre déclencheur (pilote/moteur) des entrées et sorties de glaciation durant le quaternaire.
Les variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre OU cycles de Milankovitch (forçage astronomique), modifient :
- L’Albédo, essentiellement sur l’hémisphère nord comportant une plus grande surface continentale susceptible de porter une calotte glaciaire
- Et le taux de CO2 océanique dissout libéré (ou prélevé) dans l’atmosphère.
Albedo et CO2 atmosphérique vont amplifier l’action climatique des paramètres orbitaux. Ce sont des boucles de rétroactions positives, indispensables à l’entrée et sortie de glaciation.
Activité 4 : TP BAC ECE Palynologie.
Conclusion : Le climat du Quaternaire est constitué de cycles glaciaires de 100 000 ans qui se répètent depuis 1 million d’années, à des intensités variables. Ces cycles sont dus aux variations de l’orbite terrestre (paramètres de Milankovitch).
Actuellement, nous sommes dans une période interglaciaire (chaude) dont l’ampleur dépasse les périodes interglaciaires précédentes (maximum de CO2 depuis 1
Ma = 300 ppm, contre 420 ppm aujourd’hui). Le réchauffement constaté (+1°C en 150 ans) est lié aux activités humaines et aux rejets de GES. De plus, le réchauffement pourrait s’emballer à cause des paramètres amplificateurs (albédo et solubilité du CO2)
III – Évolution climatique du Mésozoïque (-252 à -65 Ma) au Cénozoïque (-65 à aujourd’hui) :
Activité 5 : En voiiiiture avec le dinotrain !
Bilan n ° 5 : Différents indices montrent l’évolution GLOBALE de température suivante :
Une tendance à une hausse de température au Crétacé (fossiles climat chaud, évaporites/latérites, charbon…).
Au Cénozoïque et surtout depuis 30Ma, les indices géochimiques (δ 18O) des sédiments marins indiquent une tendance générale à une baisse de température moyenne du globe
Bilan n ° 6 :La géodynamique terrestre interne (Tectonique des plaques) en modifiant le cycle biogéochimique du carbone, semble être le principal moteur de l’évolution GLOBALE de température entre le Mésozoïque et le Cénozoïque :
üL’augmentation de l’activité des dorsales (accrétion océanique) au Crétacé au fortement augmenté le taux de CO2 atmosphérique et donc l’effet de serre.
üL’orogénèse Alpine (Alpes-Himalaya) au Mésozoïque a fortement augmenté le volume de roches continentales soumises à l’altération (érosion) dont les réactions chimiques sont consommatrices de CO2. Ainsi il y a une baisse du CO2 atmosphérique et donc de l’effet de serre.
La tectonique des plaques semble avoir aussi eu un impact climatique par la modification des courants océaniques :
Vers -25 Ma, la variation de la position des continents, en isolant l’Antarctique, a permis la création d’un courant circumpolaire qui a permis la naissance de la calotte glaciaire antarctique et favorisé un refroidissement global du climat.
La fermeture de l’isthme du Panama aurait favorisé la naissance du « Gulf Stream » jouant un rôle dans l’alternance G/IG du Quaternaire.
Activité 6 TP BAC ECE Enquête climatique !
IV – Évolution climatique de la fin du Paléozoïque (-350 à -251 Ma) :
Activité 7 : Alors, chaud ou froid ?!
Bilan n ° 7: Au paléozoïque : une période froide et contrastées par deux périodes glaciaires et deux orogenèses.
Des indices géologiques tels que la présence de Tillites à l’échelle planétaire retrouvées sur des continents situés à des paléolatitudes plus élevées à l’époque (AmSud, Inde, Afrique, Australie …), témoignent d’une importante glaciation (hémisphère Sud) au Carbonifère-Permien.
La cause principale de cette glaciation serait une perturbation du cycle géochimique du carbone entrainant par :
L’orogenèse Hercynienne (Pangée) qui a fortement augmenté le volume de roches continentales soumises à l’altération (érosion) dont les réactions chimiques sont consommatrices de CO2.
La présence d’une importante forêt houillère (indices paléontologiques) aux latitudes tropicales entrainant un enfouissage important de matière organique fossilisée (pétrole & charbon = roches carbonées).
V – Le changement climatique actuel : S’informer & Agir
Aujourd’hui, le réchauffement climatique est très largement admis parmi la population grâce au constat scientifique opéré par de nombreuses organisations : le GIEC (groupement intergouvernemental d’étude du climat), la NASA. On parle de consensus scientifique
A. Le consensus scientifique et la prise de conscience
B. Les conséquences du réchauffement climatique
Activité n ° 9 : les conséquences direct et indirect du réchauffement planétaire
Bilan n ° 8 : Le changement climatique a des impacts sur les écosystèmes et sur les population humaine (diminution des rendements agricole et piscicole, augmentation du nombre et de la sévérité des vagues de chaleur, augmentation du niveau de la mer mettant en danger les populations qui doivent migrer)
Bien qu’une plus forte concentration en CO2 atmosphérique soit favorable à la photosynthèse et à la production de biomasse, les événements climatiques extrêmes et récurrents conduisent à des baisses de rendement de l’agriculture, de la foresterie et de l’élevage. Certains sols sont lessivés et desséchés ce qui entraîne leur désertification. La montée du niveau de la mer et l’irrigation intensive provoquent la salinisation des sols et les rendent impropres à la culture.
Activité 10 : Des stratégies différentes pour diminuer l’impact du changement
Animation en ligne https://en-roads.climateinteractive.org/scenario.html?v=23.10.0&lang=fr
Bilan n ° 9 : Le GIEC préconise différentes stratégies d’atténuation individuelles et collectives pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
- Une prévision des choix des cultures,
- Une réorganisation des circuits de distribution (consommer local),
- Des choix énergétiques (suppression des chaudières fioul, incitation à l’installation de pompe à chaleur),
- Des choix de construction (meilleure isolation, constructions plus claires …),
- La végétalisation des espaces urbains pour limiter l’échauffement des surfaces
- La construction de digues, de cordons dunaires sur le littoral (limitation de l’érosion).
De plus en plus de plans d’action bâtis sur le consensus scientifique se développent pour prendre des mesures afin de limiter l’impact de l’homme sur le réchauffement climatique.
CONCLUSION :
Le réchauffement climatique est le principal défi du 21ème siècle car de lui découlent de nombreux éléments associés à l’équilibre et à la viabilité des écosystèmes dont l’humain est un maillon et dont il est très dépendant pour son alimentation.
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