TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et...

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TS Spé Chapitre 2 Evolution récente de l’atmosphère et du climat La grotte COSQUER, près de Marseille : - révèle une présence humaine il y a 18 500 ans (traces de 55 mains) - l'entrée, située actuellement à 37 m de profondeur, était alors située à 112 m d'al- titude. - des peintures représentant des bouquetins, des chamois ou des manchots - des gravures représentant des phoques La grotte de Pair non Pair à Prignac et Marcamps, a été régulièrement occupée de - 80000 ans à - 18000 ans. Elle est notamment ornée (- 25 000 ans) de mammouths, de bouquetins, de cerf élaphe et on y a retrouvé des ossements de rennes. Ces 2 observations montrent que le climat et le niveau marin au cours du temps ont évolué. L’étude des climats passé (paléoclimats) et des mécanismes responsables d’éventuels variations de ces climats permet une meilleure compréhension de l’évolution du climat sur de longues périodes de temps. Sur les 800 000 dernières années, les témoins des conditions climatiques passées sont nombreux et autorisent des reconstitutions fiables. Ces connaissances permettent ainsi d’affiner le modèle de l’évolution future du climat. Pb : Comment étudie-t-on les climats du passé ? Quelles ont été les variations du climat au cours des temps géologiques et comment expliquer ces variations ? I – La reconstitution des climats du passé à partir d’indices physico-chimiques relevés dans des glaces polaires On reconstitue les climats du passé en utilisant les données tirées de carottes polaires ou de carottes sédimentaires des fonds océaniques ou lacustres. On applique le principe de l’actualisme. Actualisme : Théorie postulant que les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé. A- Principe

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TS Speacute Chapitre 2 Evolution reacutecente de lrsquoatmosphegravere et du climat

La grotte COSQUER pregraves de Marseille

- reacutevegravele une preacutesence humaine il y a 18 500 ans (traces de 55 mains)

- lentreacutee situeacutee actuellement agrave 37 m de profondeur eacutetait alors situeacutee agrave 112 m dal-

titude

- des peintures repreacutesentant des bouquetins des chamois ou des manchots

- des gravures repreacutesentant des phoques

La grotte de Pair non Pair agrave Prignac et Marcamps a eacuteteacute reacuteguliegraverement occupeacutee de - 80000 ans agrave - 18000 ans Elle est notamment orneacutee (- 25 000 ans) de mammouths de bouquetins de cerf eacutelaphe et on y a retrouveacute des ossements de rennes

Ces 2 observations montrent que le climat et le niveau marin au cours du temps ont eacutevolueacute

Lrsquoeacutetude des climats passeacute (paleacuteoclimats) et des meacutecanismes responsables drsquoeacuteventuels variations de ces climats permet une meilleure compreacutehension de lrsquoeacutevolution du climat sur de longues peacuteriodes de temps Sur les 800 000 derniegraveres anneacutees les teacutemoins des conditions climatiques passeacutees sont nombreux et autorisent des reconstitutions fiables Ces connaissances permettent ainsi drsquoaffiner le modegravele de lrsquoeacutevolution future du climat Pb Comment eacutetudie-t-on les climats du passeacute Quelles ont eacuteteacute les variations du climat au cours des temps geacuteologiques et comment expliquer ces variations

I ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices physico-chimiques releveacutes dans des glaces polaires

On reconstitue les climats du passeacute en utilisant les donneacutees tireacutees de carottes polaires ou de carottes seacutedimentaires

des fonds oceacuteaniques ou lacustres On applique le principe de lrsquoactualisme

Actualisme Theacuteorie postulant que les lois reacutegissant les pheacutenomegravenes geacuteologiques actuels eacutetaient eacutegalement

valables dans le passeacute

A- Principe

Les calottes glaciaires continentales actuelles reacutesultent de lrsquoaccumulation des preacutecipitations neigeuses au cours du temps La neige compacteacutee se transforme progressivement en glace Les forages dans les calottes glaciaires per-mettent donc drsquoavoir accegraves agrave des glaces srsquoeacutetant formeacutees il y a plusieurs centaines de milliers drsquoanneacutees Pour la datation relative des glaces on utilise le principe de superposition les couches les plus profondes sont les plus anciennes La datation absolue est difficile Pour les glaces les plus reacutecentes on compte les couches annuelles ou on identifie des paramegravetres variant de ma-niegravere saisonniegravere (jusqursquoagrave 100 000 ans) On utilise par ailleurs des modegraveles de deacutepocircts et de compaction qui per-mettent drsquoattribuer un acircge agrave une certaine profondeur en fonction de lrsquoeacutepaisseur des couches de surface et drsquoun facteur drsquoamincissement (tassement) des couches en fonction de la profondeur On se base aussi sur des eacutevegravene-ments remarquables visibles dans les glaces comme une couche de cendres laisseacutee par une eacuteruption volca-nique Lrsquoutilisation de meacutethodes radio chronologiques (cineacutetique de deacutesinteacutegration radioactive) est difficile sur les glaces Ces glaces repreacutesentent donc des archives du passeacute

Les calottes glaciaires ont emprisonneacute au cours de leur formation des bulles drsquoair Ces bulles constituent des eacutechantillons de lrsquoatmosphegravere de leur eacutepoque Les donneacutees satellitaires ainsi que les capteurs au sol permettent de suivre lrsquoeacutevolution de la composition atmospheacuterique laquo en direct raquo

A Vostok station baseacutee en Antarctique le 5 feacutevrier 2012 les Russes ont pour la premiegravere fois et apregraves vingt-trois ans de tentative reacuteussi agrave percer les 3 769 megravetres de la calotte glaciegravere (neige glaceacutee + glaces drsquoaccreacutetion) pour atteindre directement la surface du lac A -26degC en moyenne lrsquoeau y est maintenue liquide sous lrsquoeffet de la pression (350 bars soit grosso modo 350 fois celle de lrsquoatmosphegravere) mais aussi gracircce agrave la chaleur qui srsquoeacutechappe de la Terre et qui reste bloqueacutee sous la chape de glace Le trou creacuteeacute par le forage a creacuteeacute un pheacutenomegravene drsquoaspiration de lrsquoeau de Vostok est remonteacutee dans le puits deacutegageant paraicirct-il une odeur de vase Elle nrsquoa eacuteteacute preacuteleveacutee que quelques mois plus tard geleacutee Lrsquoeacutetudier prendra des anneacutees

Une carotte de plus de trois kilomegravetres de long a eacuteteacute extraite Elle retrace lhistoire des 420 000 derniegraveres anneacutees

anneacutees et en 2004 le projet Epica a permis de remonter jusquagrave 800 000 ans en arriegravere (carotte du Docircme C)

Une image du lac Vostok Le forage est situeacute agrave lrsquoextreacutemiteacute sud du lac

National science foundation - Wikimedia Commons

Laboratoire de Glaciologie et de Geacuteophysique de lEnvironnment (LGGE) - Saint Martin dHegraveres Source CNRS Photo R Delmas

La station du docircme C 75degS 142degE 3250 m daltitude La tempeacuterature moyenne annuelle est -53degC

copy 2004 Lucia Simion httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Nature vol 429 10 juin 2004 623-628 doi 101038nature02599

Le trou est tubeacute pour leacutetancheacuteiteacute dans le neacuteveacute Un fluide de forage de mecircme densiteacute que la glace est utiliseacute pour contrebalancer la pression hydrostatique (Densiteacute de la glace 923 kgm3 agrave ndash53degC)

2004 Dapregraves Laurent Augustin

httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Extraction dune carotte

La carotte est extraite deacutelicatement du carottier Le trou de forage a un diamegravetre de 1296 mm et la carotte un diamegravetre de 98 mm

httpwwwastrosurfcomluxorionSciencesglace-carotte-ukjpg

Les paramegravetres mesureacutes sont

la conductiviteacute thermique Elle est lieacutee aux variations de laciditeacute de la glace La conductiviteacute augmente durant les peacuteriodes froides et les peacuteriodes chaudes mais ses valeurs sont plus basses au cours des peacuteriodes climatiques intermeacutediaires

la quantiteacute de poussiegravere (dust en anglais)

Les peacuteriodes froides en Antarctique sont caracteacuteriseacutees par des apports de poussiegravere plus importants quen peacuteriode interglaciaire Ceci est agrave relier agrave une diminution du niveau marin pendant la peacuteriode glaciaire

mettant ainsi agrave nu drsquoune plus grande surface continentale A cela sajoute une augmentation de lariditeacute et de la force des vents qui contribue agrave transporter vers les pocircles les poussiegraveres issues de leacuterosion des continents

la taille des grains de glace

Plus la glace est riche en particules plus le taux de croissance des cristaux de glace est faible Par conseacute-quent une diminution de la taille des cristaux de glace indique une transition interglaciaireglaciaire Dautre part la vitesse de croissance des cristaux est aussi influenceacutee par la tempeacuterature de la glace

copy 2004 EPICA httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

lacircge de la glace Leacutevaluation de lacircge de la glace nest pas une mince affaire Pour eacutevaluer lacircge de la glace il faut tenir compte du taux daccumulation de la glace (quantiteacute de neige restant en surface au bout dune an-neacutee) de la vitesse deacutecoulement de la glace et de lamincissement des couches de glace au fur et agrave mesure de leur enfoncement Des modegraveles baseacutes sur des eacutequations physiques sont utiliseacutes

le rapport isotopique δD de la glace mesureacute par spectromeacutetrie de masse sur quelques millilitres deau Les deux isotopes de lhydrogegravene les plus abondants sont 1H (99985 ) et 2D (ou deuteacuterium) (0015 ) Leau formant la glace peut donc ecirctre preacutesente sous diffeacuterentes formes isotopiques dont les plus abondantes sont H2 16O HD16O H18O Ces moleacutecules diffegraverent par leur masse et leur symeacute-trie et pour cette raison elles vont ecirctre fractionneacutees (cest-agrave-dire que leurs proportions dans leau vont changer) au cours des processus deacutevaporation de condensation

les teneurs des bulles dair en CO2 et CH4 Les calottes glaciaires polaires sont formeacutees agrave partir des preacutecipitations neigeuses lesquelles emprisonnent des bulles de gaz correspondant agrave la composition de lrsquoair au moment des preacutecipitations La neige permeacuteable agrave lair lors de son deacutepocirct se tasse progressivement sous son poids enfermant ainsi lair sous forme de bulles dans la glace Ces bulles repreacutesentent environ 10 du volume des glaces Lors de leur fermeture vers 80 megravetres de profondeur elles sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere A cette profondeur elles voisinent avec de la glace deacuteposeacutee il y a environ 2 500 ans en Antarctique au site de Vostok et 250 ans au Groenland au site de Summit ougrave laccumulation est beaucoup plus grande La tempeacuterature de la neige au moment du deacutepocirct est enregistreacutee dans la carotte par la composition isotopique de la glace que ce soit 18O ou le deuteacuterium Cet enregistrement permet didentifier les stades climatiques glaciaires et

interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Les calottes glaciaires continentales actuelles reacutesultent de lrsquoaccumulation des preacutecipitations neigeuses au cours du temps La neige compacteacutee se transforme progressivement en glace Les forages dans les calottes glaciaires per-mettent donc drsquoavoir accegraves agrave des glaces srsquoeacutetant formeacutees il y a plusieurs centaines de milliers drsquoanneacutees Pour la datation relative des glaces on utilise le principe de superposition les couches les plus profondes sont les plus anciennes La datation absolue est difficile Pour les glaces les plus reacutecentes on compte les couches annuelles ou on identifie des paramegravetres variant de ma-niegravere saisonniegravere (jusqursquoagrave 100 000 ans) On utilise par ailleurs des modegraveles de deacutepocircts et de compaction qui per-mettent drsquoattribuer un acircge agrave une certaine profondeur en fonction de lrsquoeacutepaisseur des couches de surface et drsquoun facteur drsquoamincissement (tassement) des couches en fonction de la profondeur On se base aussi sur des eacutevegravene-ments remarquables visibles dans les glaces comme une couche de cendres laisseacutee par une eacuteruption volca-nique Lrsquoutilisation de meacutethodes radio chronologiques (cineacutetique de deacutesinteacutegration radioactive) est difficile sur les glaces Ces glaces repreacutesentent donc des archives du passeacute

Les calottes glaciaires ont emprisonneacute au cours de leur formation des bulles drsquoair Ces bulles constituent des eacutechantillons de lrsquoatmosphegravere de leur eacutepoque Les donneacutees satellitaires ainsi que les capteurs au sol permettent de suivre lrsquoeacutevolution de la composition atmospheacuterique laquo en direct raquo

A Vostok station baseacutee en Antarctique le 5 feacutevrier 2012 les Russes ont pour la premiegravere fois et apregraves vingt-trois ans de tentative reacuteussi agrave percer les 3 769 megravetres de la calotte glaciegravere (neige glaceacutee + glaces drsquoaccreacutetion) pour atteindre directement la surface du lac A -26degC en moyenne lrsquoeau y est maintenue liquide sous lrsquoeffet de la pression (350 bars soit grosso modo 350 fois celle de lrsquoatmosphegravere) mais aussi gracircce agrave la chaleur qui srsquoeacutechappe de la Terre et qui reste bloqueacutee sous la chape de glace Le trou creacuteeacute par le forage a creacuteeacute un pheacutenomegravene drsquoaspiration de lrsquoeau de Vostok est remonteacutee dans le puits deacutegageant paraicirct-il une odeur de vase Elle nrsquoa eacuteteacute preacuteleveacutee que quelques mois plus tard geleacutee Lrsquoeacutetudier prendra des anneacutees

Une carotte de plus de trois kilomegravetres de long a eacuteteacute extraite Elle retrace lhistoire des 420 000 derniegraveres anneacutees

anneacutees et en 2004 le projet Epica a permis de remonter jusquagrave 800 000 ans en arriegravere (carotte du Docircme C)

Une image du lac Vostok Le forage est situeacute agrave lrsquoextreacutemiteacute sud du lac

National science foundation - Wikimedia Commons

Laboratoire de Glaciologie et de Geacuteophysique de lEnvironnment (LGGE) - Saint Martin dHegraveres Source CNRS Photo R Delmas

La station du docircme C 75degS 142degE 3250 m daltitude La tempeacuterature moyenne annuelle est -53degC

copy 2004 Lucia Simion httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Nature vol 429 10 juin 2004 623-628 doi 101038nature02599

Le trou est tubeacute pour leacutetancheacuteiteacute dans le neacuteveacute Un fluide de forage de mecircme densiteacute que la glace est utiliseacute pour contrebalancer la pression hydrostatique (Densiteacute de la glace 923 kgm3 agrave ndash53degC)

2004 Dapregraves Laurent Augustin

httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Extraction dune carotte

La carotte est extraite deacutelicatement du carottier Le trou de forage a un diamegravetre de 1296 mm et la carotte un diamegravetre de 98 mm

httpwwwastrosurfcomluxorionSciencesglace-carotte-ukjpg

Les paramegravetres mesureacutes sont

la conductiviteacute thermique Elle est lieacutee aux variations de laciditeacute de la glace La conductiviteacute augmente durant les peacuteriodes froides et les peacuteriodes chaudes mais ses valeurs sont plus basses au cours des peacuteriodes climatiques intermeacutediaires

la quantiteacute de poussiegravere (dust en anglais)

Les peacuteriodes froides en Antarctique sont caracteacuteriseacutees par des apports de poussiegravere plus importants quen peacuteriode interglaciaire Ceci est agrave relier agrave une diminution du niveau marin pendant la peacuteriode glaciaire

mettant ainsi agrave nu drsquoune plus grande surface continentale A cela sajoute une augmentation de lariditeacute et de la force des vents qui contribue agrave transporter vers les pocircles les poussiegraveres issues de leacuterosion des continents

la taille des grains de glace

Plus la glace est riche en particules plus le taux de croissance des cristaux de glace est faible Par conseacute-quent une diminution de la taille des cristaux de glace indique une transition interglaciaireglaciaire Dautre part la vitesse de croissance des cristaux est aussi influenceacutee par la tempeacuterature de la glace

copy 2004 EPICA httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

lacircge de la glace Leacutevaluation de lacircge de la glace nest pas une mince affaire Pour eacutevaluer lacircge de la glace il faut tenir compte du taux daccumulation de la glace (quantiteacute de neige restant en surface au bout dune an-neacutee) de la vitesse deacutecoulement de la glace et de lamincissement des couches de glace au fur et agrave mesure de leur enfoncement Des modegraveles baseacutes sur des eacutequations physiques sont utiliseacutes

le rapport isotopique δD de la glace mesureacute par spectromeacutetrie de masse sur quelques millilitres deau Les deux isotopes de lhydrogegravene les plus abondants sont 1H (99985 ) et 2D (ou deuteacuterium) (0015 ) Leau formant la glace peut donc ecirctre preacutesente sous diffeacuterentes formes isotopiques dont les plus abondantes sont H2 16O HD16O H18O Ces moleacutecules diffegraverent par leur masse et leur symeacute-trie et pour cette raison elles vont ecirctre fractionneacutees (cest-agrave-dire que leurs proportions dans leau vont changer) au cours des processus deacutevaporation de condensation

les teneurs des bulles dair en CO2 et CH4 Les calottes glaciaires polaires sont formeacutees agrave partir des preacutecipitations neigeuses lesquelles emprisonnent des bulles de gaz correspondant agrave la composition de lrsquoair au moment des preacutecipitations La neige permeacuteable agrave lair lors de son deacutepocirct se tasse progressivement sous son poids enfermant ainsi lair sous forme de bulles dans la glace Ces bulles repreacutesentent environ 10 du volume des glaces Lors de leur fermeture vers 80 megravetres de profondeur elles sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere A cette profondeur elles voisinent avec de la glace deacuteposeacutee il y a environ 2 500 ans en Antarctique au site de Vostok et 250 ans au Groenland au site de Summit ougrave laccumulation est beaucoup plus grande La tempeacuterature de la neige au moment du deacutepocirct est enregistreacutee dans la carotte par la composition isotopique de la glace que ce soit 18O ou le deuteacuterium Cet enregistrement permet didentifier les stades climatiques glaciaires et

interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Laboratoire de Glaciologie et de Geacuteophysique de lEnvironnment (LGGE) - Saint Martin dHegraveres Source CNRS Photo R Delmas

La station du docircme C 75degS 142degE 3250 m daltitude La tempeacuterature moyenne annuelle est -53degC

copy 2004 Lucia Simion httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Nature vol 429 10 juin 2004 623-628 doi 101038nature02599

Le trou est tubeacute pour leacutetancheacuteiteacute dans le neacuteveacute Un fluide de forage de mecircme densiteacute que la glace est utiliseacute pour contrebalancer la pression hydrostatique (Densiteacute de la glace 923 kgm3 agrave ndash53degC)

2004 Dapregraves Laurent Augustin

httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Extraction dune carotte

La carotte est extraite deacutelicatement du carottier Le trou de forage a un diamegravetre de 1296 mm et la carotte un diamegravetre de 98 mm

httpwwwastrosurfcomluxorionSciencesglace-carotte-ukjpg

Les paramegravetres mesureacutes sont

la conductiviteacute thermique Elle est lieacutee aux variations de laciditeacute de la glace La conductiviteacute augmente durant les peacuteriodes froides et les peacuteriodes chaudes mais ses valeurs sont plus basses au cours des peacuteriodes climatiques intermeacutediaires

la quantiteacute de poussiegravere (dust en anglais)

Les peacuteriodes froides en Antarctique sont caracteacuteriseacutees par des apports de poussiegravere plus importants quen peacuteriode interglaciaire Ceci est agrave relier agrave une diminution du niveau marin pendant la peacuteriode glaciaire

mettant ainsi agrave nu drsquoune plus grande surface continentale A cela sajoute une augmentation de lariditeacute et de la force des vents qui contribue agrave transporter vers les pocircles les poussiegraveres issues de leacuterosion des continents

la taille des grains de glace

Plus la glace est riche en particules plus le taux de croissance des cristaux de glace est faible Par conseacute-quent une diminution de la taille des cristaux de glace indique une transition interglaciaireglaciaire Dautre part la vitesse de croissance des cristaux est aussi influenceacutee par la tempeacuterature de la glace

copy 2004 EPICA httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

lacircge de la glace Leacutevaluation de lacircge de la glace nest pas une mince affaire Pour eacutevaluer lacircge de la glace il faut tenir compte du taux daccumulation de la glace (quantiteacute de neige restant en surface au bout dune an-neacutee) de la vitesse deacutecoulement de la glace et de lamincissement des couches de glace au fur et agrave mesure de leur enfoncement Des modegraveles baseacutes sur des eacutequations physiques sont utiliseacutes

le rapport isotopique δD de la glace mesureacute par spectromeacutetrie de masse sur quelques millilitres deau Les deux isotopes de lhydrogegravene les plus abondants sont 1H (99985 ) et 2D (ou deuteacuterium) (0015 ) Leau formant la glace peut donc ecirctre preacutesente sous diffeacuterentes formes isotopiques dont les plus abondantes sont H2 16O HD16O H18O Ces moleacutecules diffegraverent par leur masse et leur symeacute-trie et pour cette raison elles vont ecirctre fractionneacutees (cest-agrave-dire que leurs proportions dans leau vont changer) au cours des processus deacutevaporation de condensation

les teneurs des bulles dair en CO2 et CH4 Les calottes glaciaires polaires sont formeacutees agrave partir des preacutecipitations neigeuses lesquelles emprisonnent des bulles de gaz correspondant agrave la composition de lrsquoair au moment des preacutecipitations La neige permeacuteable agrave lair lors de son deacutepocirct se tasse progressivement sous son poids enfermant ainsi lair sous forme de bulles dans la glace Ces bulles repreacutesentent environ 10 du volume des glaces Lors de leur fermeture vers 80 megravetres de profondeur elles sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere A cette profondeur elles voisinent avec de la glace deacuteposeacutee il y a environ 2 500 ans en Antarctique au site de Vostok et 250 ans au Groenland au site de Summit ougrave laccumulation est beaucoup plus grande La tempeacuterature de la neige au moment du deacutepocirct est enregistreacutee dans la carotte par la composition isotopique de la glace que ce soit 18O ou le deuteacuterium Cet enregistrement permet didentifier les stades climatiques glaciaires et

interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 4: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Le trou est tubeacute pour leacutetancheacuteiteacute dans le neacuteveacute Un fluide de forage de mecircme densiteacute que la glace est utiliseacute pour contrebalancer la pression hydrostatique (Densiteacute de la glace 923 kgm3 agrave ndash53degC)

2004 Dapregraves Laurent Augustin

httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

Extraction dune carotte

La carotte est extraite deacutelicatement du carottier Le trou de forage a un diamegravetre de 1296 mm et la carotte un diamegravetre de 98 mm

httpwwwastrosurfcomluxorionSciencesglace-carotte-ukjpg

Les paramegravetres mesureacutes sont

la conductiviteacute thermique Elle est lieacutee aux variations de laciditeacute de la glace La conductiviteacute augmente durant les peacuteriodes froides et les peacuteriodes chaudes mais ses valeurs sont plus basses au cours des peacuteriodes climatiques intermeacutediaires

la quantiteacute de poussiegravere (dust en anglais)

Les peacuteriodes froides en Antarctique sont caracteacuteriseacutees par des apports de poussiegravere plus importants quen peacuteriode interglaciaire Ceci est agrave relier agrave une diminution du niveau marin pendant la peacuteriode glaciaire

mettant ainsi agrave nu drsquoune plus grande surface continentale A cela sajoute une augmentation de lariditeacute et de la force des vents qui contribue agrave transporter vers les pocircles les poussiegraveres issues de leacuterosion des continents

la taille des grains de glace

Plus la glace est riche en particules plus le taux de croissance des cristaux de glace est faible Par conseacute-quent une diminution de la taille des cristaux de glace indique une transition interglaciaireglaciaire Dautre part la vitesse de croissance des cristaux est aussi influenceacutee par la tempeacuterature de la glace

copy 2004 EPICA httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

lacircge de la glace Leacutevaluation de lacircge de la glace nest pas une mince affaire Pour eacutevaluer lacircge de la glace il faut tenir compte du taux daccumulation de la glace (quantiteacute de neige restant en surface au bout dune an-neacutee) de la vitesse deacutecoulement de la glace et de lamincissement des couches de glace au fur et agrave mesure de leur enfoncement Des modegraveles baseacutes sur des eacutequations physiques sont utiliseacutes

le rapport isotopique δD de la glace mesureacute par spectromeacutetrie de masse sur quelques millilitres deau Les deux isotopes de lhydrogegravene les plus abondants sont 1H (99985 ) et 2D (ou deuteacuterium) (0015 ) Leau formant la glace peut donc ecirctre preacutesente sous diffeacuterentes formes isotopiques dont les plus abondantes sont H2 16O HD16O H18O Ces moleacutecules diffegraverent par leur masse et leur symeacute-trie et pour cette raison elles vont ecirctre fractionneacutees (cest-agrave-dire que leurs proportions dans leau vont changer) au cours des processus deacutevaporation de condensation

les teneurs des bulles dair en CO2 et CH4 Les calottes glaciaires polaires sont formeacutees agrave partir des preacutecipitations neigeuses lesquelles emprisonnent des bulles de gaz correspondant agrave la composition de lrsquoair au moment des preacutecipitations La neige permeacuteable agrave lair lors de son deacutepocirct se tasse progressivement sous son poids enfermant ainsi lair sous forme de bulles dans la glace Ces bulles repreacutesentent environ 10 du volume des glaces Lors de leur fermeture vers 80 megravetres de profondeur elles sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere A cette profondeur elles voisinent avec de la glace deacuteposeacutee il y a environ 2 500 ans en Antarctique au site de Vostok et 250 ans au Groenland au site de Summit ougrave laccumulation est beaucoup plus grande La tempeacuterature de la neige au moment du deacutepocirct est enregistreacutee dans la carotte par la composition isotopique de la glace que ce soit 18O ou le deuteacuterium Cet enregistrement permet didentifier les stades climatiques glaciaires et

interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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mettant ainsi agrave nu drsquoune plus grande surface continentale A cela sajoute une augmentation de lariditeacute et de la force des vents qui contribue agrave transporter vers les pocircles les poussiegraveres issues de leacuterosion des continents

la taille des grains de glace

Plus la glace est riche en particules plus le taux de croissance des cristaux de glace est faible Par conseacute-quent une diminution de la taille des cristaux de glace indique une transition interglaciaireglaciaire Dautre part la vitesse de croissance des cristaux est aussi influenceacutee par la tempeacuterature de la glace

copy 2004 EPICA httpplanet-terreens-lyonfrarticlearchives-climatiquesxml

lacircge de la glace Leacutevaluation de lacircge de la glace nest pas une mince affaire Pour eacutevaluer lacircge de la glace il faut tenir compte du taux daccumulation de la glace (quantiteacute de neige restant en surface au bout dune an-neacutee) de la vitesse deacutecoulement de la glace et de lamincissement des couches de glace au fur et agrave mesure de leur enfoncement Des modegraveles baseacutes sur des eacutequations physiques sont utiliseacutes

le rapport isotopique δD de la glace mesureacute par spectromeacutetrie de masse sur quelques millilitres deau Les deux isotopes de lhydrogegravene les plus abondants sont 1H (99985 ) et 2D (ou deuteacuterium) (0015 ) Leau formant la glace peut donc ecirctre preacutesente sous diffeacuterentes formes isotopiques dont les plus abondantes sont H2 16O HD16O H18O Ces moleacutecules diffegraverent par leur masse et leur symeacute-trie et pour cette raison elles vont ecirctre fractionneacutees (cest-agrave-dire que leurs proportions dans leau vont changer) au cours des processus deacutevaporation de condensation

les teneurs des bulles dair en CO2 et CH4 Les calottes glaciaires polaires sont formeacutees agrave partir des preacutecipitations neigeuses lesquelles emprisonnent des bulles de gaz correspondant agrave la composition de lrsquoair au moment des preacutecipitations La neige permeacuteable agrave lair lors de son deacutepocirct se tasse progressivement sous son poids enfermant ainsi lair sous forme de bulles dans la glace Ces bulles repreacutesentent environ 10 du volume des glaces Lors de leur fermeture vers 80 megravetres de profondeur elles sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere A cette profondeur elles voisinent avec de la glace deacuteposeacutee il y a environ 2 500 ans en Antarctique au site de Vostok et 250 ans au Groenland au site de Summit ougrave laccumulation est beaucoup plus grande La tempeacuterature de la neige au moment du deacutepocirct est enregistreacutee dans la carotte par la composition isotopique de la glace que ce soit 18O ou le deuteacuterium Cet enregistrement permet didentifier les stades climatiques glaciaires et

interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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interglaciaires A lheure actuelle les analyses des carottes polaires permettent de remonter agrave plus de 200 000 ans agrave Vostok (Antarctique) et 100 000 ans agrave Summit (Groenland) Ces deux gaz agrave effet de serre seacutejournent suffisamment longtemps dans latmosphegravere pour que la concentration de ces gaz shomogeacuteneacuteise agrave la surface de la Terre Il est donc possible de se servir de ces mesures pour comparer et dater relativement des profils obtenus dans diffeacuterentes carottes de glace

Bulles drsquoair enfermeacutees dans la glace (M polarisant) bordas

B- Le thermomegravetre isotopique

Activiteacute 1 La mesure des paleacuteotempeacuteratures

1) visionner lanimation de PPerez oxygene et formuler le principe du

fractionnement (httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm)

2) TD Utilisation des logiciels GeoMapApp Oxygegravene (18 O 16 O) Utilisation du logiciel Oxygegravene (18O16O) Lrsquooxygegravene existe sous la forme de deux isotopes stables 18O et 16O Lrsquoeau de mer est beaucoup plus riche en 16O Ces 2 isotopes nrsquoont pas le mecircme comportement au cours du cycle de lrsquoeau 16O contenu dans lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore facilement par rapport agrave 18O ce qui fait que les nuages sont tregraves riches en 16O Il se produit

donc lors de lrsquoeacutevaporation un fractionnement isotopique au profit de lrsquoisotope leacuteger A lrsquoinverse la condensation et

donc les pluies seront plus chargeacutees en 18O qursquoen 16O

Le δ 18O

Dans leau naturelle (oceacutean lac vapeur glace etc) le rapport H218O H2

16O est de lordre de 1500

(0002) Ce rapport varie extrecircmement peu 1 agrave 2 agrave nos latitudes 3-4 aux hautes latitudes On utilise

la notation delta (δ) qui permet dexprimer ces petites variations On exprime ces variations en pour

mille (0 00) La composition isotopique dun eacutechantillon (ech) est mesureacutee relativement agrave un

standard (std) de composition connue On exprime classiquement cette composition comme une

deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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deacuteviation relative agrave ce standard par la notation geacuteochimique delta dans laquelle les rapports

isotopiques sont en nombres datomes (abondance isotopique)

Comme ce delta est petit (en geacuteneacuteral plusmn001 agrave plusmn0001) on lexprime en pour mille (plutocirct quen pourcent) Par

exemple une valeur δ18O=-001 est noteacutee -10permil

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceeperezclindexclindexhtm

Les physiciens utilisent des spectromegravetres de masse pour mesurer ces proportions Ils eacutetablissent alors le rapport delta18O en comparant le rapport 18O16O dans la glace ou dans lrsquoeau agrave un rapport de reacutefeacuterence (le rapport moyen 18O16O des oceacuteans) En analysant les donneacutees provenant de multiples sites (carte a) ils ont pu eacutetablir une correacutelation entre la valeur du delta18O dans la neige (ou lrsquoeau) et la tempeacuterature atmospheacuterique au moment des preacutecipitations (graphe b)

Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Bordas speacute 2012

Lrsquoeacutetude du δ 18O sous diffeacuterentes latitudes montre qursquoil existe une relation entre ce δ18O et la tempeacuterature laquelle Plus il fait chaud plus delta 18O est proche de zeacutero ce qui signifie qursquoil y a peu drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean Plus il fait froid plus delta 18O est faible (neacutegatif) ce qui signifie qursquoil y a beaucoup drsquoeacutecart entre le rapport 18O16O de lrsquoeacutechantillon et celui de lrsquooceacutean les glaces sont fortement appauvries en 18O Explications Lrsquoisotope 18O comporte deux neutrons de plus que 16O de sorte que la moleacutecule drsquoeau qui le contient est plus lourde drsquoautant Son eacutevaporation neacutecessite donc plus drsquoeacutenergie qursquoune moleacutecule contenant du 16O et agrave lrsquoinverse sa condensation implique moins de perte drsquoeacutenergie Le rapport 18O16O de la vapeur est ainsi environ 1 plus faible que celui de leau en eacutequilibre (eacutevaporation ou preacutecipitation) Lorsque lrsquoeau de mer srsquoeacutevapore la moleacutecule H2

16O leacutegegravere passe plus rapidement dans la phase vapeur que la moleacutecule plus lourde H2

18O Donc la vapeur drsquoeau au-dessus des reacutegions chaudes contient moins drsquoH2

18O que lrsquoeau des oceacuteans La condensation de la vapeur drsquoeau forme les nuages qui seront agrave lrsquoorigine des preacutecipitations vers les plus hautes latitudes Les moleacutecules H2

18O se condensent preacutefeacuterentiellement aux moleacutecules H2

16O et retombent vers le sol rapidement La vapeur drsquoeau srsquoappauvrit donc de plus en plus en H 2

18O au cours de sa migration vers les pocircles Les nuages srsquoapprochant des pocircles seront donc de plus en plus pauvres en 18O Donc le δ18O des preacutecipitations diminue de lrsquoeacutequateur vers les pocircles La neige qui tombe sur les calottes glaciaires contient relativement peu drsquo18O La vapeur est donc enrichie en isotopes leacutegers et la mer senrichit alors en isotopes lourds Le fractionnement est mesureacute par δD

Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Source E Lacouture La composition isotopique de la neige des calottes polaires est proportionnelle agrave la tempeacuterature au moment de la preacutecipitation neigeuse Le δ 18O peut donc ecirctre consideacutereacute comme un marqueur de la tempeacuterature sur le lieu des preacutecipitations (neige ou eau)

En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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En quoi le δ 18O peut-il nous renseigner sur les tempeacuteratures du passeacute Reacuteponse on peut penser que le principe du rapport isotopique 18O et 16O (H2

18O H216O) est resteacute

inchangeacute au cours des temps geacuteologiques Le δ 18O peut donc servir de marqueur de la tempeacuterature agrave une peacuteriode donneacutee Lrsquoeacutetude du δ18O dans les carottes de glaces peut donc permettre une eacutetude de lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures en un lieu donneacute au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees

Ainsi si lrsquoon peut dater les diffeacuterentes couches de neige et mesurer le delta18O dans les diffeacuterentes couches on peut obtenir les changements de tempeacuteratures au cours du temps Plus on se rapproche du socle rocheux plus la glace est ancienne Utilisation drsquoun tableur construire une courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo

Construire la courbe laquo Evolution du δ18O au forage GRIP (Groenland) raquo agrave lrsquoaide des donneacutees fournies Reacutesultat attendu

Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Le δD Le rapport des isotopes 1H et 2H de lrsquohydrogegravene ou δD peut aussi constituer un bon paleacuteo-thermomegravetre

A partir du doc 3 p 101 bordas montrez linteacuterecirct de la comparaison de diffeacuterents forages (GISP GRIP Vostok) Les enregistrements ci-contre preacutesentent les variations du delta18O et du delta D (deuteacuterium) dans les glaces extraites par carottage au niveau de trois forages deux au Groenland (GRIP et GISP) et un en antarctique (Vostock)

Signification des variations du δ18O drsquoun eacutechantillon

En Antarctique le δD des glaces oscille peacuteriodiquement depuis 800 000 ans des peacuteriodes de reacute-chauffement succegravedent agrave des peacuteriodes de refroidissement approximativement tous les 100 000 ans Lrsquoeacutetude du δ18O dans les glaces du Groenland confirme ces conclusions au cours des 120 000 der-niegraveres anneacutees le climat srsquoest refroidi progressivement entre ndash120 000 ans et ndash20 000 ans et srsquoest ensuite reacutechauffeacute rapidement entre ndash20 000 et ndash10 000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

Cours

Loxygegravene de leau est preacutesent en deux isotopes

16O leacuteger 18O lourd

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 12: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Lanalyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmospheacuterique avec

leacutevolution des tempeacuteratures Il est en effet possible de retrouver les tempeacuteratures du passeacute gracircce agrave un

thermomegravetre isotopique qui sappuie sur leacutevolution de la concentration des isotopes de loxygegravene ou de

lhydrogegravene dans leau (et donc dans la glace) Pour cela on mesure le δ 18O (baseacute sur le rapport entre les isotopes

de loxygegravene 180 et 16O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de lhydrogegravene H et 2H ou deuteacuterium)

Ces rapports permettent destimer la tempeacuterature atmospheacuterique au moment de la formation de la glace

Au cours de leacutevaporation dans les reacutegions plus proches de leacutequateur l16O passe preacutefeacuterentiellement dans la phase gazeuse et 18O reste dans la phase liquide (leau de mer) Les masses dair remontant aux pocircles se refroidissent et leau vapeur se condense et preacutecipite l18O passe majoritairement dans la phase liquide (la pluie) et cela appauvrit dautant plus le nuage restant en 18O Au final cest donc une neige tregraves enrichie en 16O qui preacutecipite aux pocircles 18O16O est tregraves faible Le mecircme raisonnement peut ecirctre appliqueacute au deuteacuterium aux pocircles la neige est enrichie en 1H et appauvrie en deuteacuterium (D = 2H) donc le rapport D1H est faible Plus il fait froid plus la masse dair va se condenser rapidement au cours de son ascension vers les pocircles et plus le fractionnement isotopique sera important la chute des rapports est alors accentueacutee

Les rapports 18O16O et D1H de leau de la glace sont donc fonction de la tempeacuterature de lair au moment de la chute de neige plus il fait froid plus ces rapports sont faibles

Nathan speacute 2012

Peacuteriode glaciaire les nuages se formant agrave lrsquoeacutequateur preacutecipitent sous des latitudes plus basses qursquoen peacuteriode

chaude car ils rencontrent rapidement des masses drsquoair froids venus des pocircles Ainsi les nuages srsquoappauvrissent en 18O et lrsquooceacutean srsquoenrichit en 18O Les nuages arrivant aux pocircles possegravedent donc proportionnellement plus de 16O La

glace des pocircles srsquoenrichit donc en 16O 18O16O de la glace diminue donc 18O diminue

Peacuteriode interglaciaire Il y a fonte des calottes polaires lrsquooceacutean reacutecupegravere le 16O des glaces Lrsquoeacutevaporation est forte

mais il y a peu de preacutecipitations aux latitudes basses car les nuages ne rencontrent pas de froid les forccedilant agrave

preacutecipiter Les nuages qui parviennent aux pocircles sont donc proportionnellement plus riches en 18O La glace

srsquoappauvrit donc en 16O mais srsquoenrichit en 18O 18O16O augmente donc 18O des glaces augmente et se rapproche

de zeacutero

Un thermomegravetre isotopique a donc eacuteteacute traceacute gracircce aux releveacutes effectueacutes au Groenland et en Antarctique

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 13: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

httpwwwcnrsfrcwdossiersdosclim1rechfran4themepaleoglacesarchivhtml

Durant les 800 000 derniegraveres anneacutees on note une grande instabiliteacute du climat des peacuteriodes froides marqueacutees par une diminution du δ18O et du δD et des peacuteriodes plus chaudes marqueacutees par des aug-mentations de ces paramegravetres Les peacuteriodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les peacuteriodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans + 5degC de tempeacuterature moyenne) Lrsquoeacutevolution du climat est de plus cyclique les peacuteriodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans) Un cinquiegraveme cycle a deacutebuteacute il y a 12 agrave 15000 ans et nous sommes actuellement dans une peacute-riode interglaciaire Pour les carottes reacutealiseacutees au Groenland (acircge maximum = 120000 ans) on ne peut distinguer en plus de

la phase interglaciaire actuelle qursquoune phase glaciaire On note une eacutevolution similaire entre le

Groenland et lrsquoAntarctique Les changements climatiques enregistreacutes sont donc non seulement

peacuteriodiques mais aussi globaux

C- La composition des bulles drsquoair

Lrsquoeacutetude des bulles drsquoair emprisonneacutees dans les glaces permet aussi une eacutetude des variations de composi-tion atmospheacuterique agrave une eacutechelle plus fine et sur la peacuteriode reacutecente notamment pour mettre en eacutevi-dence lrsquoimpact des activiteacutes humaines sur les concentrations atmospheacuteriques en gaz agrave effet de serre et leur interaction avec le climat On note une nette augmentation de concentration en dioxyde de car-bone meacutethane et protoxyde drsquoazote depuis la reacutevolution industrielle Par exemple le taux de dioxyde de carbone eacutetait de 280 ppm (parties par million) avant la reacutevolution industrielle (stable depuis au moins 800 ans) de 380 ppm en 2006 et il augmente de 2 ppm par an actuellement crsquoest comme pour les autres gaz le taux le plus eacuteleveacute de ces 800000 derniegraveres anneacutees Lrsquoeacutevolution des taux de gaz agrave effet de serre au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees peut ecirctre repreacutesenteacutee sous forme de graphes

Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Bordas speacute 2012

httpwwwnasagovmultimediaimagegalleryimage_feature_833html

Constat Depuis 800 000 ans les concentrations en CO2 en protoxyde drsquoazote et en meacutethane ont varieacute parallegravelement et de faccedilon cyclique avec une peacuteriode de 100 000 ans environ

On sait que certains gaz de lrsquoatmosphegravere comme le meacutethane (CH4) lrsquooxyde nitreux (N2O) le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur drsquoeau peuvent absorber les radiations infrarouges reacuteeacutemises lors de lrsquoeacutechauffement de la surface de la Terre par les radiations solaires incidentes srsquoeacutechauffer et renvoyer agrave leur tour des radiations infrarouges vers cette surface ils sont responsables drsquoun effet de serre qui permet drsquoexpliquer la tempeacuterature moyenne agrave la surface du sol de la planegravete Le CO2 apparaicirct comme le plus important apregraves la vapeur drsquoeau dans ce processus

En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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En en deacuteduit qursquoil y a eu sur la planegravete des eacutepisodes drsquoaugmentation de gaz agrave effets de serre responsables de

reacutechauffement climatiques globaux

Concernant lrsquoeacutevolution reacutecente les reacutesultats du graphique suivant proviennent de lanalyse des bulles dair mesureacutees dans la glace en Antarctique et pour les anneacutees tregraves reacutecentes des mesures directes ont eacuteteacute reacutealiseacutees depuis les satellites et par des capteurs disseacutemineacutes agrave travers le globe

httpdocplayerfr10013105-Rapport-d-etude-bilan-des-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre-d-allianz-france-beges-2014html

On peut aussi eacutetudier la concentration drsquoun polluant comme les chlorofluorocarbures qui deacutetruisent la couche drsquoozone et qui ont eacuteteacute interdit dans les anneacutees 90 On note une longue persistance lorsque ces polluants atteignent la haute atmosphegravere

httpwwwrsmasmiamiedugroupstritiumanalytical-servicescfc-and-sf6-analysis

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 16: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Lrsquohexafluorure de soufre est un composeacute chimique de soufre et de fluor de formule chimique SF6 Crsquoest un gaz inerte chimiquement (il ne reacuteagit pas avec lrsquoozone) sans odeur incolore Crsquoest le gaz propulseur utiliseacute de nos jours Les CFC ont eacuteteacute utiliseacutes dans la reacutefrigeacuteration et en tant que gaz propulseurs jusqursquoagrave leur interdiction en 1987 en raison de leur rocircle dans la destruction de lrsquoozone stratospheacuterique

httplegacyowensborokctcsedugcaplanecoNote20WithgottECO20Note20O20Air20Pollutionhtm

D- Les reacutesultats globaux de Vostok

Seul le carottage de Vostok permet de couvrir quatre cycles climatiques (Un cycle climatique est deacutefini

par la succession drsquoune peacuteriode interglaciaire et drsquoune peacuteriode glaciaire) soit environ 400 000 ans

Lrsquoun des reacutesultats phares du projet Vostok est le paralleacutelisme des variations de la tempeacuterature de lrsquoair et

de la teneur atmospheacuterique en gaz agrave effet de serre (voir graphe ci-dessous)

Document transmis par Gilles Delaygue CEREGE Europole de lArbois Source Jouzel J C Lorius S Johnsen and P Grootes Climate instabilities Greenland and Antarctic records Compte Rendu de lAcadeacutemie des Sciences de Paris vol t 319 seacuterie II 65-77 1994

Est-ce le cas avec toutes les mesures

Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Quatre cycles climatiques archiveacutes dans les glaces de Vostok

Sont repreacutesenteacutes de haut en bas - la composition isotopique en deuteacuterium (δD) - la concentration en dioxyde de carbone (CO2) - la concentration en meacutethane (CH4) - la teneur en calcium (Ca) - lrsquoexcegraves en deuteacuterium (d) en fonction du temps depuis il y a 400 000 ans jusqursquoagrave nos jours Les mesures couvrent quatre cycles glaciaire-interglaciaire Le dernier eacutepisode chaud srsquoest produit il y a 125 000 ans Le dernier maximum glaciaire a eu lieu il y a 20 000 ans Un cycle dure environ 100 000 ans δD et d signent les tempeacuteratures du passeacute les eacutepisodes chauds correspondant aux pics de δD Les eacutepoques glaciaires sont marqueacutees par des preacutecipitations tregraves pauvres en deuteacuterium elles apparaissent en creux Les concentrations en gaz agrave effet de serre obtenues agrave partir des bulles drsquoair fossiles sont donneacutees en ppm (parties par millions) ou ppb (parties par milliards) Elles sont eacuteleveacutees lors des peacuteriodes chaudes et basses pendant les eacutepisodes froids La teneur en calcium exprimeacutee en nanogrammes par cm3 est un indicateur de la quantiteacute de poussiegraveres elles sont plus abondantes pendant les peacuteriodes glaciaires

Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Cours bilan I Dans les reacutegions polaires la glace se forme agrave partir des couches de neige qui se deacuteposent chaque anneacutee donc plus la glace est profonde plus elle est ancienne Pour y acceacuteder les scientifiques reacutealisent des carottages depuis le premier exeacutecuteacute en 1966 au nord-ouest du Groenland (1390 m de profondeur) les forages se sont multiplieacutes au Groenland et en Antarctique et ont pu atteindre la profondeur record de 3 768 m

Les carottes de glace polaires fournissent 3 preacutecieux indices aux paleacuteoclimatologues

- Les stries annuelles permettent une datation assez fine des eacutechantillons

- Les bulles dair pieacutegeacutees par la glace permettent de connaicirctre la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 et CH4) de latmosphegravere au moment du deacutepocirct

- Les rapports isotopiques de loxygegravene et de lhydrogegravene composant les moleacutecules deau de la glace varient en fonction de la tempeacuterature atmospheacuterique

Les donneacutees obtenues ont pu ecirctre compareacutees et ont permis de reconstituer une histoire climatique qui remonte jusquau-delagrave de -800000 ans En se tassant progressivement la neige enferme lair quelle contient on estime que vers 80 megravetres de profondeur les bulles dair ainsi pieacutegeacutees sont deacutefinitivement isoleacutees de latmosphegravere Lanalyse de ces bulles dair pieacutegeacutees dans la glace permet de retracer leacutevolution de la concentration de certains gaz (dioxyde de carbone meacutethane protoxyde dazote halocarbures) mais aussi de particules (poussiegraveres continentales deacutesertiques marqueurs volcaniques) ou encore de meacutetaux lourds (mercure plomb) sur des peacuteriodes allant de quelques dizaines danneacutees agrave 800000 ans Lrsquoutilisation drsquoun thermomegravetre isotopique fondeacutee sur le rapport de concentration drsquoisotopes (18O et 16O drsquoune part 1H et 2H drsquoautre part) calibreacute agrave la zone drsquoextraction des carottes glaciaires permet de mettre en eacutevidence une succession de peacuteriodes glaciaires et interglaciaires drsquoune amplitude globale de 10 agrave 15degC et dont lrsquoorigine est naturelle et non anthropique

La concentration des gaz agrave effet de serre (CO2 meacutethane et protoxyde dazote) montre depuis 800 000 ans des variations cycliques dune peacuteriodiciteacute denviron 100000 ans Les reacutesultats obtenus agrave Vostok au cœur de lAntarctique ont montreacute une parfaite concordance entre les diffeacuterentes donneacutees depuis 420000 ans des grandes peacuteriodes froides (glaciaires) marqueacutees par une baisse du delta 18O (ou du delta D) des taux de CO2 et de CH4 ont alterneacute avec des peacuteriodes chaudes (interglaciaires) caracteacuteriseacutees par des hausses de ces mecircmes indices aux peacuteriodes de reacutechauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmosphegravere en ces mecircmes gaz Au cours de chaque cycle glaciaire de 100 000 ans on note la succession de cycles plus courts de refroidissementreacutechauffement avec des peacuteriodes de 43 000 24 000 et 19 000 ans

Agrave plus petite eacutechelle de temps on observe depuis 1850 une augmentation tregraves nette de la concentration de ces trois gaz les valeurs atteintes actuellement sont supeacuterieures aux valeurs les plus eacuteleveacutees connues avant le deacutebut de legravere industrielle Par exemple la concentration en meacutethane qui navait jamais deacutepasseacute 800 ppbv (partie par milliard en volume) est de 1800 ppbv aujourdhui

II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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II ndash La reconstitution des climats du passeacute agrave partir drsquoindices geacuteologiques

A- Lrsquoeacutetude des foraminifegraveres

Activiteacute 2 Observation de foraminifegraveres

The JOIDES Resolution cruises the globe sampling sediments from the bottom of the worldrsquos oceans The ship is capable of drilling holes over 2100 meters (6890 feet) below the sea floor in water up to 8000 meters (26000 feet) deep (Photograph

courtesy JOI AllianceIODP)

Carotte de seacutediment (image CNRS)

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 20: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

SEM micrographs of four benthic foraminiferans (ventral view) from the USGS Clockwise from top left Ammonia beccarii Elphidium excavatum clavatum Buccella frigida and Eggerella advena

Les Foraminifegraveres sont un groupe de protistes caracteacuteriseacutes par un test composeacute drsquoune ou plusieurs chambres et fait de calcite preacutecipiteacutee par la cellule ou de grains deacutetritiques agglutineacutes Les tests preacutesentent des formes tregraves varieacutees dans leur taille leur geacuteomeacutetrie et le nombre de chambres une seule ou plusieurs chambres disposeacutees dans un seul plan en spirale plus ou moins haute ou dans divers plans Plusieurs types drsquoornementation et drsquoouvertures peuvent deacutecorer ces tests Leur taille varie habituellement entre 50micro et 1 mm

Les formes vivantes sont soit planctoniques vivant dans ce cas agrave la surface de lrsquooceacutean (de 0 agrave ndash300m) ou benthiques vivant fixeacutees agrave la surface du fond httpwwwmnhnfrmuseumfrontmediasdossPresse6151_FORAMINIFERESpdf

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Recherche (en quelques lignes) qursquoest-ce qursquoun foraminifegravere (anatomie mode de vie milieu)

Observation agrave la loupe binoculaire

httpjoidesresolutionorgnode2257

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Les preacutefeacuterences eacutecologiques des diffeacuterentes espegraveces de Foraminifegraveres Comme pour beaucoup drsquoecirctres vivants la

reacutepartition des Foraminifegraveres obeacuteit agrave des preacutefeacuterences eacutecologiques On pourra associer une espegravece agrave un type de

climat et donc ensuite reconnaissant lrsquoespegravece et par le principe drsquoactualisme reconstituer le climat La reacutepartition

des Foraminifegraveres est lieacutee agrave la tempeacuterature de lrsquoeau et constitue donc un indicateur de la tempeacuterature

Comment on sait la tempeacuterature du milieu de vie de ces foraminifegraveres

On utilise delta 18O

Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Extrait du manuel de SVT Bordas-spe 2012 p105

Montrez comment les foraminifegraveres peuvent confirmer les changements climatiques observeacutes au cours des 18

000 derniegraveres anneacutees

Le δ18O des tests carbonateacutes eacutevolue comme le δ18O des eaux oceacuteaniques lui-mecircme lieacute au volume de glace stockeacute agrave

un moment donneacute dans les reacutegions polaires et donc reflet du climat Lors de lrsquoeacutevaporation au-dessus de lrsquooceacutean la vapeur drsquoeau est appauvrie en 18O et lrsquoeau de mer srsquoenrichit en 18O Cependant en situation drsquoeacutequilibre il sort autant drsquoeau par eacutevaporation qursquoil nrsquoen rentre par les fleuves et les preacutecipitations Le volume de lrsquooceacutean reste constant d18O ne varie pas Lorsque ce volume augmente (refroidissement) 16O est principalement stockeacute dans les glaces de sorte que le δ18O des oceacuteans et donc dans les tests de foraminifegraveres benthiques qui srsquoy forment augmente lrsquoinverse se deacuteroule en cas de reacutechauffement climatique

De mecircme plus lrsquoeau est froide plus le δ18O des tests carbonateacutes des foraminifegraveres planctoniques est

eacuteleveacute (attention variation inverse par rapport au δ18O des glaces)

Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Le mecircme principe sapplique au fractionnement isotopique lors de la formation des carbonates des coquilles de divers organismes Mais il y a une correacutelation neacutegative entre δ18Ocarbonate et tempeacuterature

httpkordonnierfrIMGpdfTSpe_10-2courtpdf

Lors des peacuteriodes glaciaires le volume des calottes glaciaires (pauvre en 18O) augmente et le

niveau de lrsquooceacutean baisse (riche en 18O) Dans ce cas le 18O moyen de lrsquoeau de mer est

supeacuterieur agrave celui de lrsquooceacutean actuel (18O SMOW)

Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Le 18O drsquoun carbonate seacutedimentaire oceacuteanique est inversement proportionnel agrave la

tempeacuterature du moment de sa formation

Plus le 18O des carbonates augmente plus il fait froid

Source livre de Speacutecialiteacute SVT - Bordas 2002

Cours

Les foraminifegraveres sont des organismes unicellulaires (protozoaires) aquatiques qui fabriquent une sorte de laquo coquille raquo calcaire appeleacutee test Apregraves leur mort ces tests tombent au fond de loceacutean et saccumulent dans les seacutediments En faisant une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesents dans les seacutediments (en effet certaines espegraveces ont des exigences climatiques preacutecises et leur preacutesence fournit des informations sur la tempeacuterature de leau de mer) on peut deacuteterminer par le principe de lrsquoactualisme les tempeacuteratures de lrsquoeacutepoque de formation de la roche dans laquelle on les a deacutenombreacutes En effet les foraminifegraveres eacutelaborent leurs tests carbonateacutes (CaCO3) agrave partir drsquoeacuteleacutements chimiques en solution dans lrsquoeau de mer Le carbonate de calcium constituant les tests de foraminifegraveres contient de l18O et de l16O dans les mecircmes proportions que dans leau de mer On mesure 18O16O dans les tests carbonateacutes des foraminifegraveres constituant les seacutediments oceacuteaniques La tempeacuterature des eaux de surface est deacuteduite du delta 18O du test des foraminifegraveres planctoniques mais cela neacutecessite de connaicirctre le delta 18O de leau

Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Pour les foraminifegraveres benthiques (grandes profondeurs) on considegravere que la tempeacuterature na pas varieacute Les variations de leur delta 18O reflegravetent alors uniquement les variations du delta 18O de loceacutean De ce fait certaines espegraveces planctoniques caracteacuterisent une eau de surface plus ou moins froide

En peacuteriode glaciaire le volume de glace pieacutegeant l16O est plus important quen peacuteriode interglaciaire leau de mer est donc proportionnellement enrichie en 18O et le rapport 18O16O mesureacute dans les tests de foraminifegraveres est plus eacuteleveacute ( jusqursquoagrave gt agrave zeacutero)

En peacuteriode interglaciaire On observe une fonte des calottes glaciaires Conseacutequences au niveau de la mer

le volume tend agrave augmenter lrsquoeau srsquoenrichit en 16O donc 18O16O diminue donc 18O des seacutediments diminue

Aide meacutemoire Au cours de la derniegravere glaciation on observe

- une diminution du delta18O des glaces polaires (- 33 ooo agrave - 43 ooo ) - une augmentation du delta18O des carbonates (+4 agrave +52)

Lrsquoanalyse des carottes seacutedimentaires oceacuteaniques par le calcul du δ18O des tests de Foraminifegraveres montre une alternance de peacuteriodes chaudes bregraveves et de peacuteriodes froides plus longues Cette alter-nance preacutesente une grande similariteacute avec celle observeacutee dans les carottes de glace ce qui confirme lrsquoeacutevolution globale et peacuteriodique du climat durant les 800000 derniegraveres anneacutees Par ailleurs une eacutetude statistique des espegraveces de foraminifegraveres preacutesentes le long drsquoune carotte de glace permet de mettre en eacutevidence les variations climatiques (principe drsquoactualisme agrave partir des exi-gences climatiques actuelles de ces espegraveces)

B- Lrsquoeacutetude des pollens et spores

httpnathaliefabienpersosfrfrcourslyceetsspetheme2ref06htm

Activiteacute 3 les pollens et lrsquoeacutevolution climatique globale Les gymnospermes et les angiospermes assurent leur reproduction par le biais de gamegravetes dont le pollen (gamegravetes macircles) Lrsquoenveloppe tregraves reacutesistante des grains de pollen est apte agrave leur conservation dans les milieux appauvris en oxygegravene tourbiegraveres lacs Carottage de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=DcZ9Y43Gp3c Extraction pollen de tourbe httpswwwyoutubecomwatchv=mKXXPSsBFa4 Observation de diffeacuterents pollens au microscope au MEB

Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Observation de diffeacuterents pollens au microscope optique

Nathan speacute 2012 Deacutetermination des pollens en saidant de la cleacute de deacutetermination

httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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httpsvtac-reunionfrressourceslocaleslyceeMPSpollenfiches_de_dtermination_des_pollenshtml

Ou disponible sur le site suivant httpwebetabac-bordeauxfrPedagogieSVTressciences20geolPalynoPollenscledeterhtm Les biomes de la Terre (dapregraves EBenders-Hyde)

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 28: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Les biomes de la Terre dapregraves EBenders-Hyde copy C Magdelaine notre-planeteinfo Source notre-planeteinfo httpswwwnotre-planeteinfoterrebiomes

Belin speacute 2012 Les biomes sont deacutefinis comme les principales communauteacutes mondiales classeacutees en fonction de la veacutegeacutetation preacutedominante et caracteacuteriseacutees par les adaptations des organismes agrave ce milieu particulier (Campbell 1996) Un biome (du grec bios = vie) appeleacute aussi aire biotique eacutecozone ou eacutecoreacutegion repreacutesente donc un territoire qui se caracteacuterise par un climat un milieu physique chimique et une vie speacutecifiques On distingue cinq grands types de biomes les biomes aquatiques les forecircts la toundra les prairies (humides notamment) et les deacuteserts Dans ces cinq grandes cateacutegories il existe de nombreuses subdivisions

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 29: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

httppedagogieac-toulousefrsvtserveurlyceemeletpollensexemplestppollenhtml

Chaque biome est caracteacuteriseacute par la preacutesence des pollens des espegraveces qui lui sont caracteacuteristiques la preacutesence des espegraveces deacutepend de nombreux facteurs dont la tempeacuterature et lrsquohumiditeacute ainsi le peuplement veacutegeacutetal actuel est un bon indicateur du climat local En effet les espegraveces veacutegeacutetales sont adapteacutees agrave des conditions climatiques relativement preacutecises

Utilisation du tableur Dapregraves le principe dactualisme on peut supposer que dans le passeacute les lois reacutegissant la reacutepartition des veacutegeacutetaux eacutetaient les mecircmes qursquoaujourdrsquohui La veacutegeacutetation du passeacute (paleacuteo-veacutegeacutetation) est donc utiliseacutee comme indicateur du climat de leacutepoque (ou paleacuteoclimat) En identifiant puis en deacutenombrant les grains de pollens agrave diffeacuterents niveaux dune carotte seacutedimentaire on peut eacutetablir un diagramme pollinique teacutemoin de leacutevolution du peuplement local

Pour un lieu donneacute la reacutepartition du pollen constitue un spectre pollinique agrave un niveau donneacute et un dia-

gramme pollinique en fonction du temps

- Les conifegraveres (Sapin Eacutepiceacutea) sont des essences dominantes des forecircts montagnardes et boreacuteales

(taiumlga)

- Les Bouleaux se deacuteveloppent agrave des tempeacuteratures froides

- Les arbres agrave feuilles caduques (Hecirctre Orme Charme Noisetier Checircne Tilleul) forment les forecircts

des reacutegions tempeacutereacutees

- Une veacutegeacutetation herbaceacutee dominante (Armoise Gramineacutees) est typique des steppes des climats froids

- Le Checircne vert lOlivier ou le Buis sont speacutecifiques du climat meacutediterraneacuteen

- LAulne le Saule ou la Sphaigne caracteacuterisent les milieux humides

Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Tourbiegravere lieu ougrave se forme la tourbe

Tourbe Roche combustible brunacirctre formeacutee agrave partir de lrsquoaccumulation de mousses Des scientifiques ont foreacute une tourbiegravere et en on extrait une colonne de 8 megravetres de tourbe du Lac Noir en Savoie (1 megravetre correspondant agrave une dureacutee de 1330 anneacutees en moyenne soit une croissance moyenne de 75 cm par siegravecle) La tourbiegravere du Lac Noir en Savoie

httpwwwsavoie-mont-blanccomoffrefichele-lac-noir-et-le-grand-arc121370 La preacutesence de pollens de diffeacuterentes espegraveces veacutegeacutetales a eacuteteacute releveacutee tout au long de la colonne Leur nombre peut ecirctre preacutesenteacute sous forme de graphiques selon diffeacuterentes profondeurs (tableur Lacnoirxls)

Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Quels renseignements nous apportent les diffeacuterents graphiques quant aux conditions climatiques en vigueur au moment des diffeacuterents deacutepocircts Dapregraves le graphique on peut observer - un peuplement de hecirctraie sapiniegravere bleue - un peuplement de type Checircnaie mixte (checircne noisetier tilleul) caracteacuteristique dun climat humide et doux rouge - un peuplement peu arboreacute avec gramineacutees carex et pins signalant un climat plus sec et plus froid Vert Si lrsquoon conserve les courbes correspondant au sapin hecirctre checircne noisetier gramineacutees et pin on obtient le graphique suivant (tableur lac noir espegraveces seacutelectionneacuteesxls) (on eacutelimine les espegraveces ne repreacutesentant pas un biome speacutecifique)

Ce graphique montre deux peacuteriodes climatiques lesquelles (justifiez)

Gracircce au diagramme pollinique on peut dater les changements climatiques vers 5500 ans (profondeur 400 m) pour le plus reacutecent (refroidissement) vers 10000 ans (profondeur 750 m) pour le plus ancien (reacutechauffement) On peut alors comparer ces reacutesultats avec dautres diagrammes pour constater que le changement climatique de -10000 ans se retrouve reacuteguliegraverement avec plus ou moins de preacutecision

Quel serait lrsquointeacuterecirct de combiner ce type drsquoeacutetudes en diffeacuterents points du Globe En combinant les reacutesultats obtenus en diffeacuterents sites on construit des cartes de reacutepartition de la veacutegeacutetation agrave diffeacuterentes eacutepoques La comparaison de ces cartes reacutevegravele des changements climatiques

-50

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

No

mb

re d

e p

ollen

Profondeur (cm)

Lac Noir (dapregraves Guenet)

sapin

noisetierhecirctre

pin

checircne

gramineacutees

A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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A partir du doc 3 p 103 bordas reconstituez les grandes tendances climatiques de lrsquoeacutevolution du climat dans la reacutegion du las drsquoAmsoldinger entre -16 000 ans et -800 ans bp (laquo before present raquo = avant aujourdrsquohui)

A partir du doc 1 p 104 bordas indiquez les grandes modifications climatiques terrestres depuis 18 000 ans

autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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autre milieu la toundra

httpwwwhwwcafrespaces-sauvagesla-toundra-arctique-du-canadahtml Cours La palynologie est la science de leacutetude des pollens Les biomes du passeacute peuvent ecirctre reconstitueacutes Les principales associations veacutegeacutetales (forecirct tropicale dense savane steppe forecirct tempeacutereacutee ou encore toundra) sont appeleacutees des biomes On trouve dans les seacutediments des lacs et des tourbiegraveres (en milieu continental) des grains de pollen et des spores provenant des environs (lt10 Km) Les pollens sont les gamegravetes macircles des plantes Le pollen possegravede une enveloppe exteacuterieure lexine qui reacutesiste agrave la plupart des deacutegradations chimiques et biologiques Cette enveloppe permet au pollen decirctre disperseacute dans lenvironnement sans ecirctre abicircmeacute et decirctre fossiliseacute dans des seacutediments Lobservation dun pollen permet didentifier lespegravece eacutemettrice car la taille la forme lornementation de lexine sont diffeacuterentes dune espegravece (ou dun groupe despegraveces) agrave lautre

Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Chaque espegravece veacutegeacutetale possegravede donc un pollen ou des spores caracteacuteristiques qui permettent de lrsquoidentifier Or chacune de ces espegraveces a des exigences climatiques particuliegraveres les conifegraveres et cer-taines plantes herbaceacutees sont caracteacuteristiques drsquoun climat froid les arbres agrave feuilles caduques (ex checircne) des climats tempeacutereacutes le checircne vert et lrsquoolivier des climats meacutediterraneacuteenshellip En appliquant le principe drsquoactualisme on peut donc infeacuterer les variations de climat Dans une couche seacutedimentaire datant drsquoune eacutepoque connue (tourbe ou limon par exemple) on peut faire une eacutetude statistique de la freacutequence de chaque type pollinique On obtient ainsi un spectre pollinique qui permet de reconstituer lassociation veacutegeacutetale preacutesente agrave cette eacutepoque et indicatrice dun climat particulier (tempeacuterature-preacutecipitations) La superposition dans les seacutediments de spectres polliniques qui diffegraverent au cours du temps permet de construire pour une reacutegion donneacutee un diagramme pollinique celui-ci traduit donc leacutevolution en ce lieu des biomes au cours du temps Exemple Une abondance de gramineacutees et un recul de la forecirct caracteacuterisent un refroidissement De plus en peacuteriode froide dans les lacs des reacutegions tempeacutereacutees la preacutecipitation des carbonates sarrecircte et la seacutedimentation devient plus deacutetritique en raison dune eacuterosion plus forte par des pluies plus abondantes

Associeacutes agrave des meacutethodes de datation les pollens permettent de retrouver les grandes variations climatiques reacutecentes sortie de la derniegravere peacuteriode glaciaire optimum climatique de lHolocegravene petit acircge glaciaire Lrsquoanalyse des pollens dans la tourbiegravere de La Cousteix confirme le reacutechauffement climatique qui a fait suite agrave la derniegravere peacuteriode glaciaire entre -20000 ans et -5000 ans La correspondance entre les variations deacuteduites de lrsquoeacutetude de diffeacuterentes reacutegions arctique antarctique et continentales valide lrsquoideacutee de variations climatiques globales

C- Etude des roches

Certaines roches apportent des indications sur le climat au moment de leur formation

Evaporites Roches seacutedimentaires formeacutees par eacutevaporation intense drsquoeau de mer Deacutepocircts de de sel de plusieurs centaines de megravetres drsquoeacutepaisseurs lorsque lrsquoeacutevaporation est supeacuterieure aux apports en eau douce des pluies et des fleuves

Lateacuterites Roches seacutedimentaires reacutesiduelles riche en fer et parfois en aluminium (ex bauxite) issues de lrsquoalteacuteration des continents sous climat chaud et humide

Charbon et peacutetrole Roches seacutedimentaires carboneacutees issues des transformations de la matiegravere organique ayant subies un enfouissement rapide eacutechappant ainsi agrave la deacutegradation des organismes deacutecomposeurs

Tillites Roches reacutesultant de lrsquoeacutevolution de deacutepocircts seacutedimentaires produits par les glaciers et contenant des blocs rocheux de dimensions tregraves varieacutees pris dans une matrice

III- Les traces des modifications climatiques reacutecentes

Les forages dans les glaces polaires associeacutes aux eacutetudes sur les pollens et les carbonates ne donnent que peu dindications sur les variations tregraves reacutecentes du climat Des informations plus preacutecises peuvent ecirctre tireacutees de leacutetude de lextension et du volume des glaces polaires dune part des glaciers continentaux dautre part

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 35: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

A- Antarctique Arctique une eacutevolution diffeacuterente

Activiteacute 4 Surveillance de la banquise

httpwwwplanet-techno-sciencecombiologiela-banquise-arctique-controle-la-liberation-du-mercure

La banquise est la couche de glace qui se forme agrave la surface dune eacutetendue deau par solidification des premiegraveres couches deau geacuteneacuteralement la mer mais aussi les lacs et les riviegraveres Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins peacuterenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis qui sont constitueacutes quant agrave eux de glace continentale cest-agrave-dire de preacutecipitations neigeuses accumuleacutees et tasseacutees La banquise peacuterenne ayant une eacutepaisseur de 3 agrave 4 megravetres est vieille de plusieurs anneacutees car elle persiste apregraves la fonte estivale La banquise saisonniegravere (appeleacutee aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins dun an Elle se forme durant lhiver polaire lorsque la tempeacuterature de leau de mer descend en dessous de -18 degC1 Au cœur de lhiver leacutepaisseur des glaces peut atteindre 1 agrave 2 megravetres sans compter la neige qui sy accumule

Arctique

httpsoutien67freefrsvtanimauxzoomondepagesbanquise_arctiquebanquise_arctiquehtm

LrsquoArctique est la reacutegion entourant le pocircle Nord de la Terre agrave lrsquointeacuterieur et aux abords du cercle polaire arctique1 Elle soppose agrave lAntarctique au sud LArctique comprend huit pays ceux dont les cocirctes sont au contact de loceacutean Arctique soit le Canada les Eacutetats-Unis (avec lAlaska) le Danemark (par le Groenland) la Russie la Norvegravege la Suegravede la Finlande et lIslande Ces huit pays (Arctic States) sont membres du Conseil pour lArctique (Arctic Council) La flottabiliteacute de la banquise est due agrave leacutecart

entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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entre la densiteacute de la glace et celle de leau liquide (aux environs de 9 ) la glace moins dense subit la pousseacutee dArchimegravede Apregraves leacuteteacute la banquise augmente rapidement jusquagrave 95 millions de km2 on parle drsquoextension Puis laugmentation est moins rapide degraves que la banquise touche les cocirctes du Canada et de la Russie En 1980 leacutepaisseur moyenne de la banquise arctique varie de 189 agrave 262 m en 2012 de 1 agrave 172 m La banquise varie en eacutepaisseur en raison des saisons entre 1980 et 2012 leacutepaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai (fin de lrsquohiver) et le minimum entre fin aout et mi-novembre ( fin de lrsquoeacuteteacute)

En septembre 2005 la superficie de la banquise arctique eacutetait de 25 infeacuterieure agrave celle qursquoelle avait en

moyenne dans les anneacutees 1980

En geacuteneacuteral les satellites mesurent la superficie de la banquise lagrave ougrave il y a au moins 15 et plus de glace

Par contre il ny avait que 292 millions de kilomegravetres carreacutes de banquise avec une concentration de

glace de 95 et plus ce qui montre un affaiblissement de la glace peacuterenne Cest de loin la plus petite

superficie observeacutee par les satellites De 1979 (deacutebut des observations reacuteguliegraveres par satellite) agrave 2011 la

banquise a diminueacute de pregraves de 30 en eacuteteacute Cette baisse a continueacute agrave sacceacuteleacuterer En 2012 le minimum

au 16 septembre 2012 a atteint 341 millions de kilomegravetres carreacutes dextension soit 50 de la normale

(le maximum a eacuteteacute atteint le 20 mars 2012 avec 1524)

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 37: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Chaque anneacutee la banquise a une surface infeacuterieure agrave la moyenne 1979 - 2000

On constate depuis quelques anneacutees que la banquise possegravede un pourcentage de glace peacuterenne bien

infeacuterieur agrave la normale Il y a une perte acceacuteleacutereacutee de la banquise pluriannuelle Celle-ci subit une perte

bien plus rapide de superficie que la banquise saisonniegravere

Diminution du pourcentage de la vieille glace

En conseacutequence la banquise arctique est composeacutee dune plus grande part de banquise de premiegravere

anneacutee La banquise est alors plus fragile et reacutesiste moins agrave une saison de fonte Cela affecte la

reproduction des ours polaires qui ont du mal agrave se rencontrer

httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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httpsfrwikipediaorgwikiBanquise

Lrsquoeacutetendue de la fonte de la banquise est telle qursquoun point de non-retour sera probablement atteint dans

la deacutecennie agrave venir (2010 - 2020) En effet les eaux sombres non recouvertes de glace de lrsquooceacutean

Arctique absorbent bien davantage la lumiegravere solaire que la tregraves reacutefleacutechissante banquise qui joue le rocircle

de miroir Ainsi plus la banquise se reacuteduit plus lrsquooceacutean Arctique se reacutechauffe rapidement acceacuteleacuterant

ainsi la fonte du reste de la banquise et ainsi de suite

httpwwwavisoaltimetryfrfractualitesimage-du-mois2015nov-2015-saral-mesure-les-trous-

dans-la-glace-de-merhtml

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 39: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Dans les anneacutees 1980 la banquise eacutetait plus eacutepaisse que maintenant et contenait moins de flaques deau en eacuteteacute Le rayonnement incident eacutetait alors beaucoup mieux reacutefleacutechi (agrave hauteur de 62 sur la figure A) Seule 4 de la lumiegravere solaire eacutetait transmise agrave loceacutean En 2010 la banquise sest largement amincie et de plus grandes eacutetendues deau se sont formeacutees au-dessus de la glace Leacutenergie reacutefleacutechie ne repreacutesente plus que 37 du rayonnement incident et loceacutean en absorbe 11 copy Marcel Nicolaus Yves Nowak Alfred Wegener Institute

Leacutevolution de la banquise nest pas tout agrave fait uniforme dans lespace mais elle perd de la superficie de

maniegravere geacuteneacuteraliseacutee dans tous les bassins Cependant ce nest plus le cas dans le cycle saisonnier La

perte de banquise la plus drastique se retrouve en septembre avec une tendance lineacuteaire de -13 par

deacutecennie en 2012 sachant que leacutevolution na plus rien de lineacuteaire alors quelle est de -25 par

deacutecennie en mai

Forte baisse de la superficie agrave partir de 1999

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 40: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Depuis 2012 il est admis que la banquise disparaicirctra presque entiegraverement en fin deacuteteacute drsquoici 2030 au plus

tard au sens de lrsquoArctique libre (il pourra toujours subsister un reacutesiduel de glace au nord de licircle

dEllesmere et Groenland) Une disparition de la banquise deacuteteacute avant 2020 semble mecircme de plus en

plus probable Les estimations srsquoeacutetalent ainsi de 2016 agrave 2030

Antarctique

LAntarctique parfois appeleacute continent austral ou continent blanc est le continent le plus meacuteridional de la Terre Situeacute autour du pocircle Sud il est entoureacute de loceacutean Austral (ou oceacutean Antarctique) et bordeacute par les mers de Ross et de Weddell Avec une superficie de 14 millions de kilomegravetres carreacutes lAntarctique est plus petit que lAsie lAfrique ou lAmeacuterique seules lEurope et lOceacuteanie sont plus petites que lui Quelque 98 de sa surface sont recouverts dune couche de glace dune eacutepaisseur moyenne d16 km Cest pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue Il ny tombe que peu de preacutecipitations excepteacute sur ses parties cocirctiegraveres ougrave elles sont de lordre de 200 mm par an Linteacuterieur du continent constitue techniquement le plus grand deacutesert du monde Il ny a pas dhabitat humain permanent et lAntarctique na jamais connu de population indigegravene Seuls des plantes et des animaux adapteacutes au froid au manque de lumiegravere et agrave lariditeacute y survivent comme des manchots des phoques des poissons des crustaceacutes des mousses des lichens et de nombreux types dalgues En raison de sa position au pocircle Sud lAntarctique reccediloit relativement peu de radiations solaires Cest donc un continent tregraves froid ougrave leau est principalement preacutesente sous forme de glace La glace antarctique repreacutesente environ 70 des reacuteserves deau douce disponible planeacutetaire Les preacutecipitations sont faibles (de 500 agrave 200 mm voire moins) et tombent presque systeacutematiquement sous forme de neige qui saccumule et forme un gigantesque inlandsis recouvrant le territoire Linlandsis acquiert constamment de la glace provenant des chutes de neige et en perd par la fonte puis leacutecoulement de celle-ci vers la mer Pregraves des cocirctes les tempeacuteratures sont suffisamment basses pour que la glace se forme agrave partir deau de mer pendant la majeure partie de lanneacutee Crsquoest la banquise cocirctiegravere Elle sagrandit tous les ans durant lhiver austral mais la plus grande partie de la glace fond pendant leacuteteacute

LAntarctique en peacuteriode eacuteteacute austral) LAntarctique en peacuteriode de lrsquohiver austral

httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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httpwwwjeanlouisetiennecomimagesencycloimprimer14htm

Eacutetat de la banquise Antarctique en feacutevrier 2012 elle seacutetendait sur 35 millions de km2 Cette valeur est peu diffeacuterente de la moyenne des anneacutees 1979-2000 (limiteacutee par le trait rose) contrairement agrave la banquise arctique

On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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On note quand mecircme une tendance agrave lrsquoaugmentation de la tempeacuterature

Source NASA

Source httpplanet-terreens-lyonfrplanetterreXMLdbplanetterremetadataLOM-dislocation-glace-antarctique-Wilkinsxml

Un lien tregraves inteacuteressant sur lantartique httpwwwinstitut-polairefripevles_regions_polairesantarctiqueclimat

Cours

Les glaces polaires sont constitueacutees dune part par la banquise (eacutetendue saisonniegravere de glace de quelques megravetres deacutepaisseur au maximum qui flotte sur la mer) dautre part par la calotte polaire ou

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 43: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

inlandsis qui est un glacier de tregraves grande eacutetendue reposant sur un substratum rocheux et pouvant atteindre plusieurs kilomegravetres deacutepaisseur

Si la fonte de la banquise na aucune conseacutequence sur le niveau marin car formeacutee agrave partir de lrsquoeau de mer en revanche la fonte de linlandsis et de ses plates-formes qui la bordent contribue agrave son eacuteleacutevation

Leacutevolution des glaces polaires est sous eacutetroite surveillance depuis plusieurs deacutecennies Des observations par satellite montrent que depuis 1978 la banquise arctique perd environ 27 de sa superficie par deacutecennie elle a perdu par ailleurs pregraves de 40 de son eacutepaisseur En Antarctique en revanche les mesures par satellite ne montrent pas actuellement de diminution de surface

B- Les glaciers continentaux

Les glaciers continentaux sont des archives des modifications reacutecentes du climat

1 Structure et fonctionnement drsquoun glacier continental

httpswwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhoto

On peut distinguer trois zones dans un glacier

la zone drsquoaccumulation crsquoest la partie du glacier ougrave les preacutecipitations de neige se transforment en glace Elle correspond agrave la zone des neiges eacuteternelles et par conseacutequent la glace est rarement mise agrave nu La zone drsquoaccumulation correspond en geacuteneacuteral agrave 60 agrave 70 de la superficie drsquoun glacier alpin

la zone de transport crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte reste limiteacutee et ougrave le glacier est le plus eacutepais Lrsquoeacuterosion glaciaire y est agrave son maximum

la zone drsquoablation crsquoest la partie du glacier ougrave la fonte importante provoque la diminution de lrsquoeacutepaisseur du glacier jusqursquoagrave sa totale disparition au niveau du front glaciaire qui peut prendre la forme drsquoune falaise drsquoune colline drsquoun amas deacutesorganiseacute de glacehellip

La ligne drsquoeacutequilibre drsquoun glacier est la limite qui seacutepare la zone du glacier ougrave le bilan en masse est exceacute-dentaire et la zone du glacier ougrave le bilan en masse est deacuteficitaire Cette ligne drsquoeacutequilibre est mateacuterialiseacutee durant les mois chauds par la limite entre neige persistante (les neiges eacuteternelles) et glace apparente La ligne drsquoeacutequilibre est utiliseacutee pour marquer la fin de la zone drsquoaccumulation drsquoun glacier

Un glacier commence agrave se deacuteformer et est donc capable drsquoavancer en acqueacuterant une certaine plasticiteacute lorsqursquoil deacutepasse cinquante megravetres drsquoeacutepaisseur Les vitesses drsquoeacutecoulement drsquoun glacier sont tregraves va-riables La vitesse moyenne pour un glacier classique est de lrsquoordre de quelques centimegravetres agrave quelques dizaines de centimegravetres par jour Certains glaciers ont une vitesse drsquoeacutecoulement quasiment proche de zeacutero drsquoautres comme les courants glaciaires peuvent avancer de plusieurs dizaines de megravetres par jour

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 45: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

Ce graphique rassemble les variations de longueur historiques collecteacutees par Mougin (1598 agrave 1870) et celles

plus reacutecentes issues des mesures de diffeacuterents organismes

On note lrsquoallongement rapide du glacier dans les anneacutees 1600 (vers 1660 lrsquoavanceacutee du glacier de la Mer de

Glace a reacuteduit agrave lrsquoeacutetat de ruines deux villages implanteacutes agrave son pied) les variations importantes tout au long des

deux siegravecles du petit acircge glaciaire (peacuteriode de forte baisse des tempeacuteratures entre 1600 et 1850) un tregraves fort

recul quasiment continu depuis 1860 interrompu par de bregraveves reacute-avanceacutees comme en 1890 1920 et 1970

Le front actuel se situe agrave pregraves de 2000 megravetres en deccedilagrave de celui de 1850

Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Le front drsquoun glacier peut ecirctre ameneacute agrave avancer ou agrave reculer dans une valleacutee Ces mouvements sont le reacutesultat drsquoun deacuteseacutequilibre entre apport de neige et fonte lorsque le bilan hydrique annuel est neacutegatif le glacier entre dans une phase de recul et reacuteciproquement Il faut rappeler que quand on parle drsquoun recul glaciaire ce nrsquoest pas le glacier qui recule la glace conti-nuant drsquoavancer vers le bas de la valleacutee crsquoest la position du front glaciaire qui se deacuteplace vers le haut de la valleacutee

Si lrsquoapport de neige et par conseacutequent de glace est plus important que la fonte du front glaciaire le gla-cier progressera dans la valleacutee Ceci peut ecirctre provoqueacute par un refroidissement climatique etou une augmentation des preacutecipitations Les effets inverses seront agrave lrsquoorigine drsquoun retrait glaciaire Entre 1850 et 1980 les glaciers des Alpes ont perdu presque le tiers de leur surface

Agrave quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers montagnards eacutetudieacutes sont en phase de recul Le recul

des glaciers continentaux est observeacute de faccedilon quasi geacuteneacuteraliseacutee depuis trois agrave quatre deacutecennies avec

une nette augmentation au cours des 20 derniegraveres anneacutees

La plupart des glaciers alpins agrave travers le monde sont aujourdrsquohui dans une phase de retrait rapide tels

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 47: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

les glaciers suisses qui ont perdu 40 de leur longueur plus de la moitieacute de leur masse et une centaine ont disparu entre 1850 et 1999 et continuent de perdre cinquante centimegravetres drsquoeacutepais-seur chaque anneacutee

le glacier du Rhocircne en Suisse qui a perdu 23 kilomegravetres de longueur entre 1850 et 1999 le glacier drsquoAletsch en Suisse qui a perdu cent megravetres drsquoeacutepaisseur entre 1870 et 2001 les glaciers de Valsorey et de Tseudet en Suisse qui ont perdu 14 kilomegravetre de longueur entre

1850 et 1998 le glacier de Grindelwald en Suisse qui a perdu 16 kilomegravetre de longueur entre 1850 et 2000 le glacier de Geacutebroulaz en Vanoise a reculeacute de 163 km depuis le milieu du XIXe siegravecle le glacier Furtwaumlngler (calotte locale du Kilimandjaro) qui a perdu 80 de son volume au cours

de xxe siegravecle et disparaicirctra entre 2015 et 2020

httpwwwles-crisesfrclimat-25-glaciers-1prettyPhot

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 48: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

2 Les teacutemoins de lrsquoextension des glaciers

Les glaciers sont des agents de transport et drsquoeacuterosion qui laissent des traces dans le paysage on remarque un modeleacute glaciaire et des deacutepocircts glaciaires caracteacuteristiques

a) Les deacutepocircts glaciaires

Dans son parcours le glacier entraicircne avec lui des deacutebris rocheux qui constituent les moraines Les blocs tombeacutes des parois forment les moraines lateacuterales Par confluence deux moraines lateacuterales peuvent don-ner une moraine meacutediane Les blocs entraicircneacutes sur le fond du glacier constituent la moraine de fond Les blocs arracheacutes par la pousseacutee du glacier forment la moraine frontale

httpsrobertsixwordpresscom20120801geologie-structura

Lors de la fonte et du recul du glacier celui-ci abandonne ses moraines Les moraines lateacuterales se retrou-vent sur les bords de la valleacutee et les moraines de fond peuvent donner des collines allongeacutees suivant lrsquoeacutecoulement de la glace ou drumlins

La moraine frontale forme une colline en croissant concave vers lrsquoamont (amphitheacuteacirctre ou vallum mo-rainique) qui marque la limite maximale drsquoextension du glacier et peut eacutegalement constituer un barrage naturel (verrou morainique) de retenue des eaux

Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Les glaciers dans leur course vers les valleacutees ont transporteacute drsquoeacutenorme blocs rocheux qursquoils abandon-nent lors de leur retrait agrave des distances parfois tregraves grandes loin de leur lieu drsquoorigine ce sont les blocs erratiques

b) Le modeleacute glaciaire

httpsfrwikipediaorgwikiVallC3A9e_glaciaire

La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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La forme la plus simple est le cirque glaciaire simple deacutepression ayant contenu un glacier suspendu

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=139ampItemid=148

httpwwwonegeologyorgextrakidsearthprocessesalpineGlaciershtml

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

Page 51: TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et …profsvt71.e-monsite.com/medias/files/ts-spe-theme-2...TS Spé Chapitre 2 Eolution écente de l’atmosphèe et du climat

bove the left flank of Midre Loveacutenbreen is a un-named well-proportioned cirque glacier below the peak of Bertel-

toppen (785 m) (MH)

httpwwwswisseducchglacierssvalbardmidtre_lovenbreenindex-enhtml

Le long de son parcours le glacier rabote et use le fond de son lit creusant une valleacutee glaciaire ou auge glaciaire en forme de U contrairement aux valleacutees fluviales en forme de V

httpwwwgeologues-prospecteursfrdictionnaire-geologiev

Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Cette forme est accentueacutee par des eacutepaulements replats situeacutes au niveau supeacuterieur du glacier et aux-quels se raccordent des valleacutees suspendues correspondant agrave un reacuteseau glaciaire ou hydrographique dont le niveau de base local eacutetait la surface du glacier

httpwwwgeoglaciairenetindexphpoption=com_contentampview=articleampid=142ampItemid=289

Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Ce fjord est situeacute sur la cocircte Ouest du Groenland par 67deg de latitude nord dans la reacutegion du glacier de Maniitsoq Cette photographie aeacuterienne est prise vers lOuest Il sagit dune vue de lamont vers laval Les glaciers du dernier maximum glaciaire (le Wuumlrm) ont creuseacute une superbe valleacutee en U Agrave la fin du Wuumlrm le glacier a disparu de la valleacutee La profondeur du creusement wuumlrmien associeacutee agrave la remonteacutee de la mer entre -20 000 et -15 000 ans a permis la mise en eau de tout laval de cette valleacutee glaciaire qui est donc devenu un fjord

httpplanet-terreens-lyonfrimage-de-la-semaineImg01-2002-06-17xml

Le creusement de ces diffeacuterentes valleacutees varie selon la dureteacute des roches ce qui provoque des bourre-lets rocheux barrant les valleacutees appeleacutes verrous glaciaires Ils pourront jouer le rocircle de barrage de rete-nue lors du recul du glacier

httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

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Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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httppedagogieac-montpellierfrsvtlithoMontLozereinterpretationhtm

Dapregraves Geacuteologie 4egraveme - Aimeacute Rudel Collection Ch Deacutesireacute - Bordas 1961 Modifieacute

En rabotant le fond les blocs de la moraine de fond polissent les surfaces rocheuses en y laissant des traces sous forme de stries glaciaires

Glacier lake OConnor pass Dingle Ireland Photo E Lacouture

c) Bilan des masses glaciaires depuis 1855

Ainsi la plupart des glaciers ont reculeacute depuis la fin du Petit Age Glaciaire (vers 1850) et ils auraient ten-dance agrave reculer de plus en plus vite depuis 1990 Au cours du XXe siegravecle il y a eu une crue entre 1953 et 1981 et deux fortes deacutecrues (1942-1953 et celle de 1981 qui se poursuit actuellement) Mais pour di-verses raisons (dimensions topographie orientation etc) ils nrsquoeacutevoluent pas au mecircme rythme

Les glaciers des Alpes occidentales ont diminueacute de 30 et 35 (545 kmsup2 contre 830 kmsup2) en un peu plus drsquoun siegravecle Les glaciers Suisses ont perdu au total pregraves de 40 en 150 ans En Italie et en Autriche il y a aussi une augmentation localiseacutee des pourcentages de glaciers en crue

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

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Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

Bilan annuel de masse glaciaire total de la planegravete

A quelques exceptions pregraves la plupart des glaciers actuels ont un bilan de masse neacutegatif ils reculent parce que les pertes deau dans la zone dablation sont supeacuterieures aux apports par les preacutecipitations dans la zone daccumulation

Ce recul semble sacceacuteleacuterer depuis les 20 derniegraveres anneacutees

On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

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Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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On observe que depuis 1980 un reacutechauffement climatique significatif a conduit agrave un recul des glaciers (= ils fondent) de plus en plus rapide et dans le monde entier au point que beaucoup de glaciers ont dis-paru et que lrsquoexistence drsquoun grand nombre drsquoautres glaciers restants dans le monde est menaceacutee Ce re-trait mondial et rapide affecte tous les glaciers de la planegravete

Des pertes massives de glacier sont observeacutees en Arctique et les glaciers de lrsquoAlaska srsquoamenuisent parti-culiegraverement rapidement

La coiumlncidence temporelle du recul des glaciers avec lrsquoaugmentation mesureacutee des gaz agrave effet de serre atmospheacuteriques est souvent citeacutee comme preuve du reacutechauffement climatique anthropique (= causeacute par lrsquohomme)

Correction de lexercice 8 p 116 bordas

Les eacutevegravenements de Heinrich se sont produits pendant une peacuteriode glaciaire entre 55000 et 15000 ans Ils correspondent agrave des niveaux assez fins de seacutediments riches en particules deacutetritiques des quartz issus de roches du socle canadien

Remarque 1 IRD (non donneacute dans lexercice) = Ice-Rafted Detritus = deacutebris provenant de fragments de roches arracheacutes par les glaciers puis transporteacutes en pleine mer par les icebergs deacutetacheacutes de ces glaciers Lors de leur fonte ces icebergs relacircchent ces fragments de roches sur le fond marin

Remarque 2 dans ces niveaux Heinrich avait aussi remarqueacute la preacutedominance dun Foraminifegravere planctonique caracteacuteristique des eaux polaires Neogloboquadrina pachyderma (forme seacutenestre)

Les eacutevegravenements de Heinrich peuvent ecirctre associeacutes agrave des eacutepisodes froids (delta O18 des glaces plus neacutegatif) suivis tregraves rapidement dun reacutechauffement brutal (delta O18 des glaces

moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

httpwww-iuemuniv-brestfrrecherchepublicationscourants_no2

httpaccesens-lyonfraccesterrepaleosystemclimgulf-streampages_gulfstreamdosscientifvarclimpassehypothesegshypothesegs

Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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moins neacutegatif) Le document 3 confirme que le climat a rapidement changeacute durant cette peacuteriode les eacutevegravenements de Heinrich coincident agrave peu pregraves agrave une chute des pourcentages de veacutegeacutetaux tempeacutereacuteschauds et agrave une augmentation des pourcentages de veacutegeacutetaux de steppiques et semi-deacutesertiques Ces refroidissements se font sur de tregraves courtes peacuteriodes (1000 agrave 1500 ans)

Le document 1 nous explique que durant une glaciation dans lheacutemisphegravere nord linlandsis qui gagne vers le sud et deacuteborde au dessus de la mer (ice shelf) peut se fragmenter et libeacuterer de nombreux icebergs Au cours de leur deacuterive ces icebergs fondent et libegraverent les seacutediments arracheacutes et pieacutegeacutes par le glacier Nous comprenons ainsi lorigine des IRD

Remarque 1 cette explication soulegraveve de nouvelles questions Quest ce qui fragilise la plate-forme de glace (ice shelf) et donc sa dislocation (aujourdhui nous pouvons penser au reacutechauffement climatique acceacuteleacutereacute par les activiteacutes humaines mais avant ) Pourquoi un reacutechauffement brutal juste apregraves un eacuteveacutenement de Heinrich

A ces questions je nai pas de reacuteponse toute faite et je vous invite agrave consulter les pages suivantes (bien sucircr pour ceux que ca inteacuteresse sachant que cest hors programme)

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Remarque 2 la fonte rapide des glaciers est confirmeacutee par les mesures de delta O18 sur les foraminifegraveres planctoniques En effet les courbes montrent un enrichissement anormal des eaux superficielles en O16 agrave chaque eacutevegravenement de Heinrich le delta O18 des foraminifegraveres chute alors quil devrait augmenter en peacuteriode froide Cet O16 suppleacutementaire provient de

leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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leau de fonte des glaciers Une autre conseacutequence de ce pheacutenomegravene est la modification de la saliniteacute de leau et donc de la circulation thermohaline responsable de climats reacutegionaux

Conclusion Il est possible de reconstituer les climats du passeacute reacutecent gracircce aux indices seacutedimentaires physicochi-mique (teneur en gaz des bulles drsquoair teneur en 18O de la glace des pocircles) et geacuteologiques ( pollens et foraminifegraveres traces de glaciers) On retrouve aussi de glaciations plus anciennes comme par exemple celle de -250 Ma trouveacutees en Ameacuterique et Afrique du sud Inde et Australie peuvent srsquoexpliquer par la deacuterive des continents provoqueacutee par la tectonique des plaques (voir cours de premiegravere S)

Au cours des 800 000 derniegraveres anneacutees la teneur de lrsquoatmosphegravere en gaz agrave effet de serre a oscilleacute peacuterio-diquement et de maniegravere synchrone aux variations du climat global de la Terre aux peacuteriodes de reacute-chauffement coiumlncident des peacuteriodes drsquoaugmentation de la teneur en gaz agrave effet de serre (CO2 CH4 et N2O) dans lrsquoatmosphegravere aux phases de refroidissement coiumlncident des baisses de la teneur de lrsquoatmos-phegravere en ces mecircmes gaz

En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations

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En consideacuterant le CO2 comme le principal gaz agrave effet de serre apregraves lrsquoeau il semble que les fluctuations des teneurs de ces gaz dans lrsquoatmosphegravere nrsquoexpliquent qursquoen partie seulement les eacutecarts de tempeacutera-ture caracteacuterisant les variations du climat Il est donc neacutecessaire drsquoenvisager lrsquointervention drsquoautres fac-teurs pour expliquer ces variations