Le système climatique terrestre est complexe et l'effet de serre y joue un rôle majeur. Celui-ci consiste en l'absorption par certains gaz atmosphériques du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, ce qui provoque une élévation de la température de la planète. L'intensité de l'effet de serre augmente avec la concentration atmosphérique de ces gaz. Depuis 150 ans, le climat planétaire présente un
réchauffement d'environ 1 °C, dont les conséquences sont déjà observables. Quelles sont les variations climatiques passées ? Quels sont les enjeux actuels du réchauffement climatique ? Show I. Reconstituer et comprendre les variations climatiques passéesEn l'absence d'activités humaines productrices de gaz à effet de serre, la température terrestre moyenne de +15 °C résulte d'un effet de serre naturel, observable durant l'ère
préindustrielle, avant 1870. Depuis 150 ans, les activités humaines (combustion d'énergie fossile, déforestation, fabrication de ciment, pratiques agricoles, etc.) perturbent le cycle biogéochimique du carbone par l'émission dans l'atmosphère de gaz à effet de serre (CO2, CH4, etc.), responsables d'une augmentation de 1 °C de la température terrestre. Cycle biogéochimique simplifié du carbone (1 GTC : 109 tonnes de carbone) (en rouge : flux liés aux activités humaines)
Les données préhistoriques, géologiques (études des moraines) et paléo-écologiques (palynologie et dendrologie, ou étude des cernes de croissance des troncs des arbres) montrent l'existence entre −120 000 et −11 000 ans de la dernière glaciation, appelée Würm en Europe. Les données géologiques et les mesures du δ18O des glaces polaires et des sédiments (carbonates) mettent en évidence une alternance de
périodes glaciaires et interglaciaires durant les 800 000 dernières années. Cycles de Milankovitch : variations cycliques des paramètres astronomiques à l'origine des variations climatiques
À l'échelle du Cénozoïque (qui a débuté il y a 65,5 millions d'années) et depuis 30 millions d'années, les études du δ18O des carbonates montrent une baisse de la température moyenne du globe. Ce refroidissement est expliqué par une baisse de la concentration atmosphérique en CO2, liée à l'altération des matériaux continentaux suite aux orogénèses himalayenne et alpine. En effet,
l'altération des minéraux silicatés s'accompagne d'une consommation de CO2 atmosphérique. De plus, les changements de la disposition de masses continentales résultant de la tectonique des plaques ont modifié la circulation océanique : l'individualisation de l'Antarctique a entraîné l'installation d'une importante calotte glaciaire au pôle Sud, encore présente actuellement. II. Comprendre les conséquences du réchauffement climatique et les possibilités d'actionCette partie ne sera pas évaluée à l'épreuve écrite du baccalauréat. Zoom sur…Les méthodes isotopiques : Les méthodes isotopiques : les thermomètres δ18O de la glace et δ18O des carbonates Le paramètre δ18O reflète le rapport isotopique 18O/16O de l'échantillon étudié. Le δ18O des glaces polaires évolue de manière linéaire en fonction de la température existant lors de la formation de la glace. Au niveau des glaces polaires, des forages permettent de récolter des carottes de glace, d'autant plus anciennes qu'elles sont profondes. Les
estimations de la date de la formation de la glace et de la valeur du δ18O des échantillons permettent de déterminer l'évolution passée des températures. Un autre thermomètre, le δ18O des carbonates, est mis au point à partir des rapports isotopiques de l'oxygène présent dans les coquilles des foraminifères (unicellulaires marins) trouvées dans les sédiments océaniques. L'évolution du δ18O des carbonates est inversement proportionnelle à l'évolution de la
température. Ainsi, les températures passées peuvent être reconstituées grâce au δ18O de la glace (jusqu'à −450 000 ans) et au δ18O des carbonates (jusqu'à −135 Ma). La palynologie Étude des pollens et des spores présents dans des sols et les roches. Les grains de pollen peuvent être conservés longtemps dans des sédiments continentaux, et leur morphologie est spécifique de leur espèce. L'évolution temporelle de l'abondance des
pollens de différentes espèces dans des carottes de sédiments permet de déterminer les espèces végétales présentes. La connaissance des exigences climatiques de ces végétaux permet de déduire l'évolution du climat local au cours du temps. Notions clésAtténuation Ensemble des actions visant à diminuer l'ampleur du réchauffement climatique. L'axe prioritaire est la limitation de la production de gaz à effet de serre, par une baisse de la
consommation des énergies fossiles, le développement des énergies renouvelables, l'amélioration de l'efficacité énergétique et la promotion de pratiques agricoles adaptées. L'autre axe est de favoriser la séquestration du CO2, soit de manière naturelle, par une gestion adaptée des écosystèmes naturels et agricoles, soit de manière artificielle par le stockage de CO2 industriel dans des réservoirs appropriés. Cette dernière technique, certes intéressante, est coûteuse,
risquée et peu généralisable : elle ne constitue pour l'instant qu'un outil mineur de l'atténuation. Adaptation Démarche d'ajustement au changement climatique et à ses conséquences, afin d'anticiper les impacts sur les territoires et les sociétés. Il s'agit de se préparer à des aléas climatiques plus fréquents et plus intenses (sécheresses, canicules, tempêtes, etc.) et à leurs conséquences (incendies, coulées de boues, etc.). L'adaptation vise à anticiper les
conséquences du réchauffement climatique sur l'environnement (augmentation du niveau marin, érosion littorale, etc.) et sur les activités humaines (diminution des ressources en eau, baisse de la productivité des systèmes agricoles, etc.). En France, le Plan National d'Adaptation au Changement Climatique (PNACC), créé en 2011 et réactualisé en 2018 pour 5 ans, vise à intégrer les adaptations nécessaires dans les politiques publiques. Quels indices les scientifiques utilisent ils pour reconstituer les climats passés ?Les paléoclimatologues disposent de nombreux indices pour étudier les variations climatiques : analyse isotopique de l'air emprisonné dans les carottes glaciaires, analyse isotopique des tests de foraminifères, études des sédiments des lacs et tourbières et des pollens qu'ils renferment.
Comment reconstituer le climat du Crétacé ?Ainsi, au crétacé supérieur, l'indice stomatique faible (<7) témoigne d'un taux élevé de CO2 dans l'atmosphère et donc d'une température élevée. Il est donc possible de reconstituer les conditions climatiques passées si on dispose par exemple de l'indice stomatique de feuilles anciennes, donc fossilisées.
Comment l'étude des pollens permet de reconstituer les climats anciens ?L'analyse des pollens permet de reconstituer la végétation et donc le climat de l'époque en utilisant le principe d'actualisme. Ainsi, la végétation herbacée domine dans les climats froids ou à proximité des glaciers alors que les arbres se développent dans des climats un peu plus chauds.
Comment connaître les climats du passé ?La paléoclimatologie permet de comprendre les amplitudes, les vitesses et les mécanismes des changements climatiques passés de même que la manière dont le climat réagit à différents types de perturbations. Elle a également révélé la capacité du système climatique a produire des instabilités brutales.
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