Variations climatiques passées (version raccourcie)

L'origine des variations climatiques

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Depuis 150 ans la température moyenne de l'atmosphère a augmenté d'environ 1°C. La concentration en CO2 atmosphérique, stable depuis l'an 900, augmente à partir de 1850. Elle passe de 280 ppm en 1850 à 405 ppm de nos jours. Cette augmentation de la teneur en CO2 est d'origine anthropique et est responsable de l'augmentation de la température depuis 1850. Le CO2 est un gaz à effet de serre, il provoque un forçage radiatif, responsable de l'augmentation de la température : on parle dans ce cas, d'effet de serre additionnel.

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Palynologie

Compter les anneaux concentriques sur la souche d’un arbre permet généralement de lui donner un âge. Ces anneaux, appelés « cernes de croissance », correspondent à de nouvelles couches de cellules qui, chaque année, se développent du printemps à l’automne, ou plus généralement lorsqu’il y a de l’eau dans le sol et que le climat est favorable

Carotte de tourbe

Pollens observés au microscope

En effet, selon le principe d’actualisme , on admet que les formes fossiles des pollens témoignent d’un environnement (et donc d’un climat passé) comparable à l’actuel (l’identification de grains de pollen fossiles dans les sédiments, se fait par comparaison avec les genres actuels)

Les glaciers, lors de leur recul, laissent des traces dans les paysages qui permettent de reconstruire leur étendue : vallée en U, restes d'anciennes moraines, blocs erratiques, roches striées ou encore sédiments fluviatiles formés par les torrents de fonte

En géologie, un bloc erratique est un un bloc rocheux isolé, de nature géologique souvent très différente des roches environnantes. Ces blocs, qui peuvent être de taille très imposante, ont été transportés par des glaciers aujourd'hui disparus, sur des distances parfois considérables.
Un bloc erratique est une roche qui a été transportée plus ou moins loin par un glacier et qui est restée en terrain libre de glace après la fonte du glacier.
Le type de roche dont se compose un bloc fournit des informations sur l'origine des blocs erratiques. Cela a permis de reconstituer l'étendue et la direction d'écoulement des glaciers pendant la période glaciaire.

Un glacier, masse de neige compactée transformée en glace, s'écoule lentement du fait de la gravité. Ce déplacement érode les roches et forme d'énormes pierriers appelés moraine

La grotte Cosquer est une grotte sous-marine unique au monde, située dans les Calanques, près de Marseille. Elle n'est accessible que par un tunnel immergé de 150 m de long dont l'entrée si situe à 37m de profondeur. Les murs sont couverts de peintures rupestres datées par la méthode au carbone 14 d'entre -19000 et -27000 ans

La grotte Chauvet, localisée en Ardèche, a été fréquentée par des humains entre -37000 et -28000 ans. On peut y observer environ 400 peintures et gravures représentant un grand nombre d'animaux typiques des toundras

La grotte Chauvet, localisée en Ardèche, a été fréquentée par des humains entre -37000 et -28000 ans. On peut y observer environ 400 peintures et gravures représentant un grand nombre d'animaux typiques des toundras

La grotte Cosquer est une grotte sous-marine unique au monde, située dans les Calanques, près de Marseille. Elle n'est accessible que par un tunnel immergé de 150 m de long dont l'entrée si situe à 37m de profondeur. Les murs sont couverts de peintures rupestres datées par la méthode au carbone 14 d'entre -19000 et -27000 ans

Les mesures des rapports isotopiques de l'oxygène dans les glaces polaires et dans les carbonates des sédiments océaniques nous renseignent sur la tempéraure du passé :

Les forages de glace

Lors du dépôt, du tassement de la neige et de sa transformation en glace, des bulles d’air contemporaines de ce dépôt sont emprisonnées entre les couches de glace, permettant alors d’enregistrer les gaz atmosphériques présents durant cette période, ainsi que leur quantité.
Lors d’un carottage, un échantillon de ces couches de glace est prélevé. C’est l’étude des gaz qu’elles contiennent qui permet de réaliser des courbes de concentration atmosphérique en gaz, et de retracer la composition de l’atmosphère il y a plusieurs centaines de milliers d’années.

Les mesures réalisées montrent l'existence de cycles glaciaires et interglaciaires qui se produisent tous les 100000 ans environ. Les paramètres orbitaux terrestres décrits par Milankovitch suvent une périodicité similaire et expliquent en partie les variations climatiques du quaternaire.

En ne prenant en compte que les variations de l'énergie solaire reçue, les modèles convergent vers une variation de 0,5 à 1°C de la température. Or ces variations sont beaucoup plus fortes : des facteurs amplificateurs rentrent donc en jeu...

Changement climatique: un cyle pas toujours naturel

En fonction des paramètres orbitaux, les contrastes peuvent être faibles entre l'été et l'hiver. Ceci est favorable à une entrée dans une période glaciaire. En effet, lorsque les étés sont plus frais, les neiges et glaces de l'hiver fondent plus difficilement et ne disparaissent pas totalement.

- La surface de glace est donc importante ce qui augmente l'albédo et la puissance radiative de la Terre vers l'espace. La température de la Terre a tendance à diminuer, ce qui favorise la formation de la glace. L'albédo exerce donc une rétroaction positive. (il amplifie une variation déjà en cours)

- L'océan stocke du CO2 sous forme dissoute. Or, la solubilité de ce gaz augmente lorsque la température diminue. Une partie du CO2 atmosphérique est donc dissoute dans les océans, ce qui entraine une diminution de l'effet de serre et donc une baisse de la température. Les océans exercent donc une rétroaction positive.

Après une brève période chaude, les 50 derniers millions d'années sont marqués par un refroidissement progressif aboutissant aux glaciations du quaternaire.

a - Reconstitution de la présence de calottes polaires (observation des tillites par exemple)

A la limite entre les deux ères , le « visage de la Terre » était constitué d’un seul continent, la Pangée et d’une seule mer, la Panthalassa

Le Mésozoïque, anciennement appelé Ère secondaire ou Ère des Reptiles, est une ère géologique qui s'étend de −252,2 à −66,0 Ma, au cours de laquelle apparaissent de nombreuses espèces de mammifères et de dinosaures ainsi que les oiseaux.

L’Ere Primaire ou Paléozoïque a duré 300 Ma (545 à 245 ma). Elle enregistre une grande biodiversité au sein des différents écosystèmes marins et terrestres.Le début du Paléozoïque correspond à l’apparition de la presque totalité des embranchements d’animaux connus actuellement (explosion cambrienne),sa limite supérieure exprime une extinction majeure ayant contribué au renouvellement de la faune et de la flore