Fiche de révision : Variations climatiques passées

📋 Plan du Cours

1. Indices du climat au Cénozoïque
2. Refroidissement global du Cénozoïque
3. Isolement et glaciation antarctique
4. Rétroaction de la solubilité du CO₂
5. Rétroaction de l’albédo
6. Cycles orbitaux de Milanković
7. Indices des glaciations quaternaires
8. Réchauffement climatique anthropique
9. Cycle naturel du carbone

📖 1. Indices du climat au Cénozoïque

📝 Points essentiels

• À partir de -34 Ma, les colonnes stratigraphiques montrent une absence de roches de volcanisme d’arc, ce qui traduit une baisse radicale du volcanisme d’arc et des émissions de CO₂.

• À partir de -34 Ma, l’abondance de pélites riches en matière organique indique un piégeage de matière organique issue de la photosynthèse, qui consomme du CO₂ et réduit l’effet de serre.

💡 Astuce mémo

Moins de volcanisme et plus de piège organique → moins de CO₂ → effet de serre réduit

📖 2. Refroidissement global du Cénozoïque

📝 Points essentiels

• L’étude du δ18O des foraminifères montre un refroidissement global pendant le Cénozoïque, marqué dès -50 Ma.

• L’érosion des reliefs orogéniques, notamment les Alpes vers -40/-30 Ma et l’Himalaya vers -50 Ma, a libéré des sédiments riches en ions Ca2+ dont la précipitation en carbonates de calcium a piégé du CO₂ atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Érosion → carbonates → CO₂ piégé → refroidissement

📖 3. Isolement et glaciation antarctique

📝 Points essentiels

• L’éloignement de l’Australie puis la séparation de l’Antarctique et de l’Amérique du Sud vers -34 Ma ont permis la mise en place du courant circumpolaire, qui a coupé les apports d’eaux chaudes.

• L’isolement de l’Antarctique a favorisé la formation d’une calotte glaciaire dont l’albédo élevé, renforcé par des rétroactions, a accentué le refroidissement planétaire.

💡 Astuce mémo

Ouverture des passages océaniques → courant circumpolaire → calotte antarctique → refroidissement

📖 4. Rétroaction de la solubilité du CO₂

📝 Points essentiels

• La solubilité du CO₂ dans l’eau augmente lorsque la température de l’eau diminue.

• Un refroidissement initial des océans augmente la dissolution du CO₂, réduit sa concentration atmosphérique et diminue l’effet de serre, ce qui accentue encore le refroidissement et la dissolution du CO₂.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → dissolution accrue du CO₂ → effet de serre diminué → refroidissement amplifié

📖 5. Rétroaction de l’albédo

🔑 Notions clés & Définitions

• Albédo : Pourcentage du rayonnement solaire incident réfléchi par une surface terrestre.

★ À maîtriser

• Un refroidissement initial favorise l’extension des surfaces enneigées et glacées, dont l’albédo élevé renvoie une grande partie du rayonnement solaire vers l’espace et amplifie le refroidissement.

Compléments

• Lors des derniers maximums glaciaires, les calottes et la banquise occupaient quatre fois plus de surface qu’actuellement.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → glaces étendues → albédo élevé → énergie absorbée réduite

📖 6. Cycles orbitaux de Milanković

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie astronomique du climat : La théorie astronomique du climat, publiée en 1941 par l’astronome croate Milutin Milanković, relie les variations climatiques quaternaires aux variations cycliques de paramètres de l’orbite terrestre.
• Excentricité : Degré d’aplatissement de l’ellipse décrite par la Terre dans sa révolution autour du Soleil.
• Obliquité : L’obliquité est l’angle d’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite.

★ À maîtriser

• La précession correspond à l’oscillation de l’axe de rotation terrestre comme une toupie et suit un cycle d’environ 20 000 ans.

📌 Pour l’hémisphère Nord, des étés doux lorsque la Terre est à l’aphélie favorisent les glaciations, tandis que des étés chauds au périhélie favorisent les périodes interglaciaires.

Compléments

• L’excentricité varie selon des cycles de 100 000 et 410 000 ans, tandis que l’obliquité varie selon un cycle de 41 000 ans entre 22° et 24,5°.

💡 Astuce mémo

EOP : excentricité, obliquité, précession

📖 7. Indices des glaciations quaternaires

📝 Points essentiels

• Les indices glaciaires, le δ18O des glaces et des sédiments océaniques révèlent une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires durant les derniers 800 000 ans, avec une fréquence d’environ 100 000 ans.

📐 Formule — Le δ18O est calculé par la relation $\delta^{18}O = \left(\frac{(^{18}O/^{16}O)_{\text{échantillon}}}{(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}}-1\right)\times1000$ et s’exprime en ‰.

• Au Quaternaire, une glaciation s’est étendue de -120 000 à -11 000 ans et les indices montrent un réchauffement marqué à partir de -11 000 ans.

💡 Astuce mémo

Glaces, sédiments, pollens : trois archives des climats passés

📖 8. Réchauffement climatique anthropique

🔑 Notions clés & Définitions

• Perturbations anthropiques : Modifications du cycle naturel du carbone provoquées par les activités humaines depuis 1850.

📝 Points essentiels

• Les activités humaines ajoutent des sources de carbone que les puits, devenus saturés, absorbent difficilement, ce qui accumule du CO₂ atmosphérique et augmente la température.

• Depuis 1990, les taux atmosphériques de CO₂ et les anomalies de température sont tous deux positifs, et la température atmosphérique a augmenté d’environ 1 °C en 150 ans.

💡 Astuce mémo

Cycle naturel équilibré avant 1850, cycle anthropiquement perturbé depuis 1850

📖 9. Cycle naturel du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle du carbone : Le cycle du carbone correspond aux échanges de carbone entre l’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et la lithosphère.

★ À maîtriser

📌 Avant la prise en compte des activités humaines, les flux de carbone entrant dans l’atmosphère et en sortant sont équilibrés.

Compléments

• La lithosphère stocke le carbone sous forme de combustibles fossiles:
  • Pétrole
  • Charbon
  • Gaz

💡 Astuce mémo

Quatre réservoirs reliés par des flux : atmosphère, hydrosphère, biosphère et lithosphère

📊 Tableaux de synthèse

Paramètres orbitaux et saisons