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  • Publié le : 5 décembre 2011
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Thème 1 : Du passé géologique à l’évolution future de la planète

Chapitre 1 : Les climats passés de la planète : Les changements climatiques des 700 000 dernières années.
La survenue de plus en plus fréquente d’ « accidents climatiques » ex : en 2005 cyclone Katrina en Louisiane, sécheresses au Portugal et en Afrique, inondations en Europe (Autriche, Suisse, Midi de la France, fonte desglaciers des Alpes, aux pôles, conduit à se demander si le climat change et si les activités humaines en sont responsables. Pour mieux comprendre les mécanismes à l’origine de ces changements, les scientifiques étudient les changements climatiques dans le passé. Problématique : 1) Comment détermine-t-on un climat passé et quelles sont les causes des variations climatiques enregistrées ? 2) Commentpeut-on prévoir les climats futurs ?

I/ Des méthodes de mise en évidence de changements climatiques. A) Les carottes glaciaires polaires, archives du climat passé récent TP 1 avec Logiciel
18

O/16O

1) L’utilisation du rapport isotopique 18O/16O des glaces pour reconstituer les paléoclimats L'eau de l'océan contient 0,2% d'H218O. En effet, il existe deux isotopes stables de l’oxygène : 16Oet 18O présents en quantité différentes dans l’eau, la glace ou la neige. Quand l'eau s'évapore, c'est celle contenant de l’isotope 16O qui s'évapore préférentiellement par rapport à celle qui contient l'isotope 18O, car cet isotope 16 est plus léger. La vapeur formée est donc plus pauvre en 18 O que le liquide dont elle est issue. Si cette vapeur se refroidit, c'est la vapeur d'eau contenant 18Oqui se condense préférentiellement, car cet isotope est plus lourd, ce qui appauvrit encore plus la vapeur résiduelle en 18O. Plus on refroidit la vapeur, plus la condensation a lieu de façon intense, et plus la vapeur résiduelle est pauvre en 18O. L’18O s’accumule donc dans les précipitations (pluie ou neige). La connaissance du rapport 18O/16O dans les glaces par mesure spectrographique, et lacomparaison au rapport actuel de l’eau des océans, permettent de calculer le 18O. L’isotope 18O est plus lourd que l’isotope 16O ; la proportion de 18O tend à diminuer depuis l’océan jusqu’à la glace des pôles. 16 O
16

O

18

O

18

O glaces < 18O océan O/ O glaces < O/ O océan
16 18 16

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δ18O = (18O/16O éch – 18O/16O océan) / (18O/16O océan)

Depuis 10 000 ans, le δ18O de laglace est relativement stable : il oscille autour de – 35 ‰ (valeur actuelle). Il y a 125 000 ans, le δ18O était d’environ – 31 ‰ la température était légèrement supérieure. Entre -10 000 et -120 000 ans, le δ18O était en moyenne de – 40 ‰ ; cela correspond à la dernière période glaciaire : le Würm.

18

O = (18O/16O)ech - (18O/16O)ref (18O/16O)ref

(18O/16O)ech = rapport isotopique del’échantillon (18O/16O)ref = de l’eau des océans actuels

Ce 18O renseigne sur la richesse relative en 18O d’un échantillon d’eau ou de glace par rapport à l’eau 18 des océans actuels prise en référence ( O eau actuelle = 0). Plus le rapport 18O/16O dans la glace est faible, plus le est négatif. Pendant les périodes glaciaires, lorsque les calottes sont plus grandes, il y a un plus grand volume de glaceavec un 18O très négatif. Ce 18O est un thermomètre isotopique : plus le 18O de la glace est négatif plus la température au moment de la formation de l’échantillon de glace est basse. Les variations locales de la température au dessus des calottes polaires sont déduites de la composition isotopique de l'oxygène (18O/16O) de la glace. Rem : le δ18O mesuré à partir de l’O2 des bulles de gaz donnedes résultats moins précis que le δ18O mesuré dans l’eau de la glace.

2) Utilisation de la Teneur en CO2 des bulles de gaz emprisonnées dans la glace. Dans les carottes de glaces on peut aussi analyser la teneur en CO2 des bulles d’air emprisonnées. Ce sont des témoins de l’atmosphère à l’époque de la chute de la neige. On constate qu’il y a une corrélation étroite entre les variations du...
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