QCM : Variations climatiques passées — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que traduit l’absence de roches de volcanisme d’arc dans les colonnes stratigraphiques à partir de −34 Ma-34\ \text{Ma} ?

Une forte réduction des émissions volcaniques de CO2\text{CO}_2
Une intensification des émissions volcaniques de CO2\text{CO}_2
Une augmentation de la production de carbonates marins
Une accumulation accrue de sédiments riches en calcium

Une forte réduction des émissions volcaniques de $$\text{CO}_2$$

Explication

L’absence de roches d’arc indique une baisse radicale du volcanisme d’arc et donc des apports atmosphériques de CO2\text{CO}_2. Le volcanisme d’arc libère du CO2\text{CO}_2 ; sa diminution ne correspond donc pas à une intensification des émissions.

2. Comment les pélites riches en matière organique contribuent-elles à la diminution de l’effet de serre à partir de −34 Ma-34\ \text{Ma} ?

Elles libèrent du carbone atmosphérique pendant leur accumulation sédimentaire
Elles piègent du carbone issu de la photosynthèse après consommation de CO2\text{CO}_2
Elles favorisent le volcanisme d’arc et les émissions de CO2\text{CO}_2
Elles réfléchissent le rayonnement solaire grâce à leur composition minérale

Elles piègent du carbone issu de la photosynthèse après consommation de $$\text{CO}_2$$

Explication

Ces pélites résultent du piégeage de matière organique produite par photosynthèse, un processus qui consomme du CO2\text{CO}_2 et réduit l’effet de serre. Elles ne correspondent donc pas à une source volcanique de carbone atmosphérique.

3. Que révèle l’étude du δ18O\delta^{18}\text{O} des foraminifères sur l’évolution climatique du Cénozoïque ?

Un refroidissement global déjà marqué vers −50 Ma-50\ \text{Ma}
Un réchauffement global limité aux régions polaires vers −50 Ma-50\ \text{Ma}
Une stabilité thermique globale pendant toute l’ère cénozoïque
Un refroidissement régional apparu seulement après −34 Ma-34\ \text{Ma}

Un refroidissement global déjà marqué vers $$-50\ \text{Ma}$$

Explication

Le δ18O\delta^{18}\text{O} des foraminifères indique une tendance au refroidissement global du Cénozoïque, perceptible dès −50 Ma-50\ \text{Ma}. Cette information concerne une évolution planétaire plutôt qu’une période locale limitée à une région.

4. Par quel mécanisme l’érosion des reliefs orogéniques contribue-t-elle au refroidissement du Cénozoïque ?

Les sédiments produits bloquent les échanges thermiques entre océans et continents
Les ions Ca2+\text{Ca}^{2+} libérés s’oxydent et produisent du CO2\text{CO}_2
Les reliefs érodés absorbent directement le rayonnement solaire atmosphérique
Les ions Ca2+\text{Ca}^{2+} libérés précipitent en carbonates et piègent du CO2\text{CO}_2

Les ions $$\text{Ca}^{2+}$$ libérés précipitent en carbonates et piègent du $$\text{CO}_2$$

Explication

L’érosion libère des ions Ca2+\text{Ca}^{2+}, dont la précipitation en carbonates de calcium retire du CO2\text{CO}_2 atmosphérique. L’érosion n’agit donc pas ici par une production de CO2\text{CO}_2, mais par son piégeage sous forme carbonatée.

5. Quel effet a eu la séparation de l’Antarctique et de l’Amérique du Sud vers −34 Ma-34\ \text{Ma} ?

Elle a déclenché une circulation équatoriale transportant des eaux polaires
Elle a fermé les circulations océaniques et renforcé l’arrivée d’eaux chaudes
Elle a permis l’installation d’un courant circumpolaire limitant les eaux chaudes
Elle a supprimé les échanges océaniques entre l’Atlantique et le Pacifique

Elle a permis l’installation d’un courant circumpolaire limitant les eaux chaudes

Explication

La séparation a permis la mise en place du courant circumpolaire, qui a coupé les apports d’eaux chaudes vers l’Antarctique. Elle n’a pas supprimé les échanges océaniques mondiaux ni renforcé l’advection d’eaux chaudes.

6. Pourquoi l’isolement de l’Antarctique a-t-il renforcé le refroidissement planétaire ?

Il a transformé la calotte glaciaire en couverture sombre absorbant davantage d’énergie
Il a favorisé une calotte glaciaire à albédo élevé, amplifiant le refroidissement
Il a réduit l’albédo de la surface et intensifié le réchauffement régional
Il a empêché la formation de glace et accru l’absorption solaire antarctique

Il a favorisé une calotte glaciaire à albédo élevé, amplifiant le refroidissement

Explication

L’isolement de l’Antarctique a favorisé la formation d’une calotte glaciaire dont l’albédo élevé réfléchit davantage d’énergie solaire. Les rétroactions associées à cette glace accentuent ensuite le refroidissement planétaire.

7. Comment la solubilité du CO₂ dans l’eau évolue-t-elle lorsque la température de l’eau diminue ?

Elle devient indépendante de la température de l’eau
Elle augmente avec le refroidissement de l’eau
Elle diminue avec le refroidissement de l’eau
Elle reste stable malgré le refroidissement de l’eau

Elle augmente avec le refroidissement de l’eau

Explication

L’eau froide peut dissoudre davantage de CO₂ que l’eau chaude, de sorte que la solubilité augmente lorsque la température diminue. L’idée d’une diminution de la solubilité lors du refroidissement inverse cette relation physique.

8. Quel enchaînement décrit correctement la rétroaction liée à un refroidissement initial des océans ?

Le refroidissement accroît la dissolution du CO₂, réduit l’effet de serre et renforce le refroidissement
Le refroidissement accroît la dissolution du CO₂, augmente l’effet de serre et provoque un réchauffement
Le refroidissement réduit la dissolution du CO₂, accroît l’effet de serre et renforce le réchauffement
Le refroidissement réduit la dissolution du CO₂, diminue l’effet de serre et stabilise la température

Le refroidissement accroît la dissolution du CO₂, réduit l’effet de serre et renforce le refroidissement

Explication

Le refroidissement augmente la dissolution océanique du CO₂, ce qui abaisse sa concentration atmosphérique et diminue l’effet de serre, accentuant ainsi le refroidissement. Confondre la dissolution accrue avec une hausse de l’effet de serre inverse le mécanisme.

9. Que mesure l’albédo d’une surface terrestre ?

La proportion de rayonnement terrestre qu’elle absorbe pendant la nuit
Le pourcentage du rayonnement solaire incident qu’elle réfléchit
La vitesse à laquelle sa température varie sous l’effet du Soleil
La quantité de chaleur atmosphérique qu’elle produit chaque jour

Le pourcentage du rayonnement solaire incident qu’elle réfléchit

Explication

L’albédo exprime la part, en pourcentage, du rayonnement solaire reçu qui est réfléchie par une surface. Il ne mesure ni la chaleur produite ni la vitesse de variation de la température.

10. Pourquoi l’extension des surfaces enneigées et glacées amplifie-t-elle un refroidissement initial ?

Leur albédo faible absorbe une grande partie du rayonnement solaire près du sol
Leur faible altitude accroît directement la concentration atmosphérique en CO₂
Leur albédo élevé réfléchit une grande partie du rayonnement solaire vers l’espace
Leur fonte rapide libère davantage d’énergie solaire vers les océans

Leur albédo élevé réfléchit une grande partie du rayonnement solaire vers l’espace

Explication

La neige et la glace présentent un albédo élevé : elles renvoient une grande part du rayonnement solaire vers l’espace, ce qui limite l’énergie absorbée et accentue le refroidissement. Les surfaces sombres ont plutôt tendance à absorber davantage de rayonnement.

11. Quel lien la théorie astronomique du climat de Milutin Milanković établit-elle ?

Elle relie les variations climatiques quaternaires aux fluctuations annuelles du champ magnétique
Elle relie les variations climatiques quaternaires aux changements quotidiens de la composition océanique
Elle relie les variations climatiques quaternaires aux cycles des paramètres orbitaux terrestres
Elle relie les variations climatiques quaternaires aux seules éruptions volcaniques terrestres

Elle relie les variations climatiques quaternaires aux cycles des paramètres orbitaux terrestres

Explication

La théorie publiée par Milutin Milanković en 1941 associe les variations climatiques du Quaternaire aux changements cycliques de paramètres de l’orbite terrestre. Les autres mécanismes proposés ne correspondent pas à cette théorie astronomique.

12. Dans les cycles orbitaux de Milanković, que décrit l’excentricité ?

Le degré d’aplatissement de l’ellipse formée par l’orbite terrestre
L’orientation oscillante de l’axe terrestre au cours d’un cycle
La distance moyenne séparant la Terre de la surface solaire
L’angle d’inclinaison de l’axe terrestre par rapport au plan orbital

Le degré d’aplatissement de l’ellipse formée par l’orbite terrestre

Explication

L’excentricité caractérise la forme de l’orbite en indiquant le degré d’aplatissement de l’ellipse terrestre. L’inclinaison de l’axe relève de l’obliquité, tandis que son orientation oscillante relève de la précession.

13. Quelle définition correspond à l’obliquité terrestre ?

Le degré d’aplatissement de l’ellipse parcourue autour du Soleil
La variation de la distance entre la Terre et le Soleil durant l’orbite
L’oscillation de l’axe de rotation comparable à celle d’une toupie
L’angle d’inclinaison de l’axe de rotation par rapport au plan orbital

L’angle d’inclinaison de l’axe de rotation par rapport au plan orbital

Explication

L’obliquité est l’angle entre l’axe de rotation terrestre et le plan de l’orbite autour du Soleil. La forme de l’orbite correspond à l’excentricité, alors que l’oscillation de l’axe correspond à la précession.

14. Quelle association entre la précession et sa durée est correcte ?

Une modification de l’inclinaison axiale terrestre, sur environ 100 000 ans
Une variation de l’aplatissement orbital terrestre, sur environ 41 000 ans
Une oscillation de l’axe terrestre comparable à celle d’une toupie, sur environ 20 000 ans
Une variation de la distance moyenne au Soleil, sur environ 410 000 ans

Une oscillation de l’axe terrestre comparable à celle d’une toupie, sur environ 20 000 ans

Explication

La précession désigne l’oscillation progressive de l’axe de rotation terrestre, analogue au mouvement d’une toupie, avec une période d’environ 20 000 ans. Les autres associations attribuent à la précession des paramètres ou des durées relevant d’autres cycles orbitaux.

15. Que révèlent les indices glaciaires ainsi que le δ18O\delta^{18}O des glaces et des sédiments océaniques sur les 800 000 dernières années ?

Une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires selon un cycle proche de 100 000 ans
Une hausse continue des températures selon un cycle proche de 10 000 ans
Une alternance de périodes sèches et humides selon un cycle proche de 1 000 ans
Une stabilité climatique interrompue par quelques événements volcaniques isolés

Une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires selon un cycle proche de 100 000 ans

Explication

Ces indicateurs montrent une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires, avec une fréquence approximative de 100 000 ans. Les dépôts glaciaires et le δ18O\delta^{18}O ne décrivent donc pas une simple hausse continue ni un cycle de 10 000 ans.

16. Quelle expression permet de calculer le δ18O\delta^{18}O d’un échantillon par rapport au standard SMOW ?

δ18O=((18O/16O)eˊchantillon(18O/16O)SMOW−1)×1000\delta^{18}O=\left(\frac{(^{18}O/^{16}O)_{\text{échantillon}}}{(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}}-1\right)\times1000
δ18O=((18O/16O)eˊchantillon−(18O/16O)SMOW)×1000\delta^{18}O=\left((^{18}O/^{16}O)_{\text{échantillon}}-(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}\right)\times1000
δ18O=(18O/16O)SMOW(18O/16O)eˊchantillon×1000\delta^{18}O=\frac{(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}}{(^{18}O/^{16}O)_{\text{échantillon}}}\times1000
δ18O=((16O/18O)eˊchantillon(18O/16O)SMOW+1)×100\delta^{18}O=\left(\frac{(^{16}O/^{18}O)_{\text{échantillon}}}{(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}}+1\right)\times100

$$\delta^{18}O=\left(\frac{(^{18}O/^{16}O)_{\text{échantillon}}}{(^{18}O/^{16}O)_{\text{SMOW}}}-1\right)\times1000$$

Explication

Le calcul compare le rapport isotopique de l’échantillon à celui du standard SMOW, puis exprime l’écart relatif en ‰ grâce au facteur 1000. Il s’agit donc d’une comparaison de rapports isotopiques et non d’une concentration absolue d’oxygène.

17. À quelle période correspond la glaciation quaternaire mentionnée, et quand le réchauffement marqué commence-t-il ?

Elle s’étend de -20 000 à aujourd’hui, puis le réchauffement commence vers -20 000 ans
Elle s’étend de -80 000 à -5 000 ans, puis le réchauffement commence vers -5 000 ans
Elle s’étend de -120 000 à -11 000 ans, puis le réchauffement commence vers -11 000 ans
Elle s’étend de -120 000 à -50 000 ans, puis le réchauffement commence vers -50 000 ans

Elle s’étend de -120 000 à -11 000 ans, puis le réchauffement commence vers -11 000 ans

Explication

La glaciation considérée va de -120 000 à -11 000 ans, et les indices indiquent un réchauffement marqué à partir de -11 000 ans. Les autres intervalles déplacent soit la durée de la glaciation, soit le début du réchauffement.

18. Depuis quelle période les modifications du cycle naturel du carbone liées aux activités humaines sont-elles définies comme des perturbations anthropiques ?

Depuis 1850, avec l’intensification des activités humaines
Depuis 2000, avec la généralisation des mesures atmosphériques
Depuis 1750, avec les premières variations climatiques naturelles
Depuis 1900, avec l’augmentation des échanges océaniques

Depuis 1850, avec l’intensification des activités humaines

Explication

Les perturbations anthropiques désignent les modifications du cycle naturel du carbone provoquées par les activités humaines depuis 1850. Les variations climatiques naturelles antérieures ne correspondent pas à cette définition.

19. Pourquoi les activités humaines provoquent-elles une accumulation de CO2CO_2 atmosphérique et une hausse de la température ?

Elles augmentent l’absorption végétale, ce qui diminue progressivement le carbone atmosphérique
Elles refroidissent les océans, ce qui transforme l’oxygène atmosphérique en carbone
Elles ajoutent du carbone alors que les puits, devenus saturés, l’absorbent difficilement
Elles réduisent les sources naturelles alors que les puits libèrent davantage de carbone

Elles ajoutent du carbone alors que les puits, devenus saturés, l’absorbent difficilement

Explication

Les activités humaines ajoutent des sources de carbone, tandis que les puits saturés ne peuvent plus absorber efficacement cet apport. Le carbone s’accumule alors sous forme de CO2CO_2 atmosphérique, ce qui contribue à l’augmentation de la température.

20. Quelle évolution caractérise conjointement le CO2CO_2 atmosphérique et les anomalies de température depuis 1990 ?

Les deux indicateurs sont positifs, tandis que la température atmosphérique a augmenté d’environ 1 °C en 150 ans
Le CO2CO_2 est positif, mais les anomalies de température restent négatives depuis 1990
Les deux indicateurs sont négatifs, tandis que la température atmosphérique diminue depuis 150 ans
Les anomalies sont positives, mais le CO2CO_2 atmosphérique diminue depuis 1990

Les deux indicateurs sont positifs, tandis que la température atmosphérique a augmenté d’environ 1 °C en 150 ans

Explication

Depuis 1990, les taux atmosphériques de CO2CO_2 et les anomalies de température sont positifs, et la température atmosphérique a augmenté d’environ 1 °C en 150 ans. L’idée d’une baisse du CO2CO_2 ou d’un refroidissement contredit cette évolution observée.

21. Quels réservoirs sont reliés par le cycle naturel du carbone ?

La biosphère, la lithosphère, la thermosphère et la cryosphère
L’atmosphère, la cryosphère, la biosphère et la magnétosphère
L’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et la lithosphère
L’hydrosphère, la pédosphère, la stratosphère et la lithosphère

L’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et la lithosphère

Explication

Le cycle du carbone correspond aux échanges entre l’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et la lithosphère. Les autres propositions remplacent plusieurs de ces réservoirs par des enveloppes qui ne constituent pas les quatre domaines définis ici.

22. Que caractérise l’équilibre des flux de carbone avant la prise en compte des activités humaines ?

Les flux entrant dans l’atmosphère compensent les flux qui en sortent
Les flux sortant de l’atmosphère dépassent les flux qui y entrent
Les flux atmosphériques sont interrompus entre les différents réservoirs
Les flux entrant dans l’atmosphère dépassent les flux qui en sortent

Les flux entrant dans l’atmosphère compensent les flux qui en sortent

Explication

Avant les activités humaines, les flux de carbone entrant dans l’atmosphère et ceux qui en sortent sont équilibrés. Un excédent entrant ou sortant correspondrait à une perturbation du bilan naturel plutôt qu’à son état d’équilibre.

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Que traduit l'absence de roches de volcanisme d’arc à partir de -34 Ma ?

Une baisse radicale du volcanisme d’arc et des émissions de CO₂.

Que montre l’abondance de pélites riches en matière organique à partir de -34 Ma ?

Un piégeage de matière organique issue de la photosynthèse.

Quel effet a le piégeage de matière organique sur le CO₂ et l’effet de serre ?

Il consomme du CO₂ et réduit l’effet de serre.

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