Fiche de révision : Variations climatiques passées

📋 Plan du Cours

1. Climat et réchauffement actuel
2. Échelles des temps géologiques
3. Forçage radiatif et climat
4. Indices isotopiques du climat
5. Indices biologiques et sédimentaires
6. Indices préhistoriques et glaciations
7. Forçages solaires et orbitaux
8. Rétroactions climatiques
9. Climats du Cénozoïque
10. Climats du Mésozoïque et Paléozoïque

📖 1. Climat et réchauffement actuel

🔑 Notions clés & Définitions

• Climat : Conditions météorologiques moyennes, notamment la température, les précipitations, l’ensoleillement, l’humidité de l’air et la vitesse des vents, qui règnent sur une région pendant une longue période d’au moins 30 ans.
• Météorologique : science qui étudie des phénomènes atmosphérique et la prévision du temps

★ À maîtriser

• Le réchauffement climatique observé au début du XXIe siècle est d’environ 1 °C en 150 ans et est corrélé aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre liées notamment aux combustibles fossiles et à l’agriculture.

• La concentration atmosphérique de CO₂ est passée de 280 ppm avant la révolution industrielle à 406 ppm actuellement, avec une accélération depuis les années 1960.

Compléments

• Les océans et la photosynthèse végétale compensent une partie des émissions anthropiques de carbone, mais le CO₂ atmosphérique augmente encore de 4,5 ppm par an.

💡 Astuce mémo

Combustibles fossiles → CO₂ → effet de serre → réchauffement

📖 2. Échelles des temps géologiques

📝 Points essentiels

• Les principales ères géologiques citées sont:
  • le Précambrien
  • le Primaire
  • le Secondaire
  • le Tertiaire
  • le Quaternaire

💡 Astuce mémo

Précambrien → Primaire → Secondaire → Tertiaire → Quaternaire

📖 3. Forçage radiatif et climat

🔑 Notions clés & Définitions

• Forçage radiatif : Différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise par un système climatique donné.

📝 Points essentiels

• L’augmentation du CO₂ atmosphérique depuis l’époque préindustrielle produit un forçage radiatif supérieur de 2,8 W/m², correspondant à un effet de serre additionnel.

💡 Astuce mémo

Forçage positif : réchauffement ; forçage négatif : refroidissement

📖 4. Indices isotopiques du climat

🔑 Notions clés & Définitions

• Thermomètre isotopique : Rapport isotopique permettant de déterminer la température régnant à une période donnée.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le rapport isotopique de l’oxygène se calcule ainsi : $\delta^{18}O=\frac{(^{18}O/^{16}O)_{échantillon}-(^{18}O/^{16}O)_{standard}}{(^{18}O/^{16}O)_{standard}}\times1000$.

📌 Plus la température est basse, plus le rapport isotopique δ¹⁸O des glaces est négatif en raison du fractionnement isotopique.

💡 Astuce mémo

δ¹⁸O plus négatif dans les glaces froides, plus élevé dans les carbonates froids

📖 5. Indices biologiques et sédimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Principe d’actualisme : Hypothèse que les processus passés avaient les mêmes causes et les mêmes effets que les phénomènes actuels.
• Foraminifères : Organismes unicellulaires qui produisent un test en carbonate de calcium, dont l’accumulation dans les sédiments océaniques conserve des informations climatiques.

★ À maîtriser

• L’étude des pollens et des spores piégés dans les tourbes permet de reconstituer le paléoenvironnement et le paléoclimat, puis la profondeur des dépôts est reliée à leur âge grâce au principe de superposition.

Compléments

• Les aulnes, hêtres et noisetiers caractérisent un climat tempéré, tandis que les plantes herbacées et les bruyères caractérisent un climat froid.

💡 Astuce mémo

Une carotte de tourbe et de sédiments conserve pollens, spores et fossiles

📖 6. Indices préhistoriques et glaciations

★ À maîtriser

• Les principales traces glaciaires sont:
  • les moraines
  • les vallées glaciaires à fond plat
  • les vallées glaciaires en U
  • les striations des roches encaissantes

📌 Une période glaciaire se caractérise par une vaste extension des calottes glaciaires, tandis qu’une période interglaciaire se caractérise par une faible extension des calottes glaciaires.

Compléments

• Les peintures de la grotte Cosquer, datées de -27000 ans, représentent notamment des pingouins, ce qui montre qu’un climat très froid régnait alors près de Marseille.

💡 Astuce mémo

Faune froide dans les grottes : climat glaciaire ; faune tempérée : climat plus chaud

📖 7. Forçages solaires et orbitaux

★ À maîtriser

• Les trois paramètres orbitaux et leurs périodicités sont:
  • l’excentricité : 100 000 ans
  • l’obliquité : 41 000 ans
  • la précession : environ 22 000 ans

Compléments

• L’activité solaire est cyclique : le Soleil connaît des périodes de forte activité avec de nombreuses taches solaires et des périodes de moindre activité.

• L’obliquité terrestre varie approximativement entre 22,1° et 24,5° tous les 41 000 ans ; une obliquité forte rend les étés plus chauds et les hivers plus froids.

💡 Astuce mémo

Excentricité 100 000 ans → obliquité 41 000 ans → précession environ 22 000 ans

📖 8. Rétroactions climatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Albédo : Pourcentage d’énergie lumineuse renvoyée par un corps par rapport à l’énergie reçue.

📝 Points essentiels

• La fonte des glaciers diminue l’albédo terrestre, ce qui augmente l’énergie absorbée et amplifie le réchauffement par rétroaction positive.

📌 La solubilité du CO₂ dans l’océan est inversement proportionnelle à la température : quand l’eau se réchauffe, elle dissout moins de CO₂ et en libère davantage, tandis que l’eau froide en capture davantage.

💡 Astuce mémo

Réchauffement → fonte des glaces → baisse de l’albédo → réchauffement amplifié

📖 9. Climats du Cénozoïque

★ À maîtriser

• Le Quaternaire s’étend de -2,58 Ma à aujourd’hui et comprend le Pléistocène et l’Holocène.

• Le début de l’Holocène, vers -11 000 ans, correspond à la fin de la dernière période glaciaire, le Würm, dont le maximum glaciaire date de -20 000 ans.

📐 Formule — L’indice stomatique est le rapport entre le nombre de stomates et le nombre de cellules épidermiques, exprimé en pourcentage : $IS=\frac{\text{nombre de stomates}}{\text{nombre de cellules épidermiques}}$.

• Au Cénozoïque, l’orogenèse et l’altération des roches silicatées ont consommé du CO₂, diminué l’effet de serre et contribué au refroidissement global.

Compléments

• La séparation de l’Australie et de l’Antarctique a favorisé l’installation d’un courant circumpolaire froid et d’une calotte glaciaire antarctique, contribuant au refroidissement global à partir du Miocène, vers -23,5 Ma.

💡 Astuce mémo

Orogenèse et altération → baisse du CO₂ → baisse de l’effet de serre → refroidissement

📖 10. Climats du Mésozoïque et Paléozoïque

★ À maîtriser

• Au Crétacé, la température moyenne de surface était supérieure d’environ 10 °C à l’actuelle et la Terre était entièrement dépourvue de glace.

• Au Crétacé, une activité volcanique accrue et une transgression marine ont augmenté l’effet de serre et diminué l’albédo, contribuant à un climat très chaud.

• Au Carbonifère-Permien, la végétation abondante, la fossilisation de la matière organique et l’altération des roches hercyniennes ont diminué le CO₂ atmosphérique et l’effet de serre.

Compléments

• La glaciation du Permien, qui affectait la partie sud du Gondwana, a duré au moins 60 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Crétacé riche en CO₂ et chaud ; Carbonifère-Permien pauvre en CO₂ et froid

📊 Tableaux de synthèse

Principaux indices paléoclimatiques