CHAPITRE
Plan
1L’atmosphère primitive de la Terre
A) Des témoins de l'atmosphère primitive de la Terre et de son changement : les roches sédimentaires
- obs. : présence de roches datées de 4 à 2 Ga ne se formant plus aujourd'hui. Ex. :
- fer rubané = alternance de dépôt océanique de silice et de fer oxydé
- uraninite = dépôt d'oxyde d'uranium instable en présence d'O2 atmosphérique
- galets de pyrite = instable en présence d'O2 (dans l'eau)
- apparition de « sols rouges » oxydés à partir de -2 Ga
- augmentation des carbonates (roches « piégeant » le CO2) à partir de -2 Ga
- obs. : présence de roches datées de 4 à 2 Ga ne se formant plus aujourd'hui. Ex. :
B) Une atmosphère très différente de celle d'aujourd'hui
- atmosphère provenant du dégazage du manteau primitif et du bombardement météoritique
- atmosphère anoxique composée majoritairement de N2 et de CO2 :
- CO2 = jusqu'à 100x la concentration atmosphérique actuelle
- O2 = près de 0 %
C) Le passage a une atmosphère oxydante : le grand événement d'oxygénation et le rôle des êtres vivants
- obs. : stromatolithes produits par des organismes vivants datés de 2,7 Ga = existence d'organismes photosynthétiques
- oxygénation importante de l'atmosphère et des océans vers -2 Ga = passage à 3 % d'O2 atmosphérique
- conséquences : formation d'une couche d'ozone (O3) protectrice et apparition de la vie aérobie
Transition : l'atmosphère de la Terre est issue des interactions complexes entre des processus géologiques (sa formation, le bombardement météoritique) et biologiques (l'émergence de la vie, en particulier photosynthétique). En près de 2 Ga, elle est ainsi devenue oxygénée et pratiquement dépourvue de CO2. Ces changements de la compostion de l’atmosphère sont à l’origine de variations majeures du climat, mais les évolutions de l’atmosphère sont susceptibles de faire varier le climat à toutes les échelles de temps.
2Le climat à différentes échelles de temps : connaître le climat du passé ancien et récent
A) Connaître le climat du passé récent : les apports de la palynologie
- obs. : les espèces végétales changent en fonction de la latitude, donc du climat
- pollen = structure résistante retrouvée dans le sol, la tourbe, etc.
- espèces et pollen caractéristiques d'un climat :
- changement de pollen à un endroit = changement de climat à cet endroit
B) Connaître le climat d'il y a 800 000 ans : les apports de la glaciologie
- obs. : carottes de glace de Vostok et Dôme C EPICA = plus de 3 km de long pour moins de 800 000 ans enregistrés
- bulles d'air emprisonnées dans la glace : piègent la composition atmosphérique du passé :
- concentration en CO2, méthane, isotopes, etc.
- mais aussi des polluants, poussières, etc.
- mesure des rapports isotopiques de la glace (δD et δ18O) = corrélation avec la température des pôles (paléothermomètre)
- δ18O ou δD augmentent = température augmente = climat plus chaud
C) Connaître le climat d'il y a un milliard d'années : les apports de la sédimentologie
- obs. : fossiles de coraux dans le Languedoc et la Provence datés de 90 Ma = climat chaud en France
- roches sédimentaires : enregistrement des variations climatiques (fossiles, types de sédiments, etc.)
- interaction entre géodynamique et climat. Ex. :
- activité volcanique = rejet de CO2, de poussières, etc. → modification de l'atmosphère
- tectonique des plaques = agit sur l'activité volcanique. Ex. : volcanismes de dorsale et de subduction
Transition : le climat passé nous est accessible grâce à l'étude des différents témoins disponibles : roches, fossiles, rapports isotopiques, etc. Ces témoins nous montrent en particulier que le climat a varié lors de l’histoire de la Terre. Ces variation se sont produites sur des périodes plus ou moins longues ; des phases glaciaires et interglaciaires se sont ainsi succédées. La modélisation du climat permet alors de proposer ou de tester des mécanismes à l'origine de ses variations.
3L’effet de serre et la modélisation du climat : prévoir le climat du futur
A) L'effet de serre : un paramètre influençant le climat global
- effet de serre : température moyenne de +15 °C au lieu de -18 °C
- implication des gaz à effet de serre : H2O > CO2 > méthane
- augmentation du CO2 atmosphérique = augmentation de l'effet de serre = augmentation de la température
- amplification des variations lentes (paramètres astronomiques) du climat par l'effet de serre
- paramètres astronomiques = forçages externes
B) La modélisation de la relation effet de serre/climat : l'important effet des activités humaines
- climat : influencé par de nombreux paramètres, dont l'émission anthropique de gaz à effet de serre
- depuis la première révolution industrielle : +140 % de CO2 atmosphérique
- réchauffement climatique attendu et observé
C) L'intérêt des modélisations : prévoir les climats possibles du futur
- modèle : permet de reproduire le climat du passé et de prévoir le climat du futur
- validation du modèle : comparaison avec les données du passé
- prévisions climatiques : réchauffement global actuel principalement dû à l'Homme
- limites de la modélisation : complexité des paramètres, imprécisions des valeurs, modèles concurrents, etc.
Bilan : le climat est influencé par de nombreux paramètres ce qui rend son évolution complexe. Grâce à l'étude de témoins géologiques et à la modélisation, la connaissance du climat passé et la prévision du climat futur s'améliorent et nous sommes actuellement en mesure de dire que l'Homme en est devenu un acteur incontournable ; indubitablement, le réchauffement climatique observé depuis le dernier siècle a une cause anthropique.
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