Vers le nordVers le sud

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Speich Daniault UBO Climat 7_1

UE libre UBO UE libre UBO

CLIMAT : CLIMAT :

Pass Passé é, pr , pré ésent, futur sent, futur

Chapitre 7 Chapitre 7

Changements climatiques pass Changements climatiques passé és s

Qu’ Qu ’est qui peut faire varier est qui peut faire varier systè syst ème climatique terrestre? me climatique terrestre?

Le moteur du climat Le moteur du climat

• La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du soleil

• Cette énergie est distribuée de manière inégale autour de la planète

• l’équateur reçoit beaucoup plus que les pôles

• seul un côté de la Terre est réchauffé à la fois; par contre, elle perd de l’énergie sur toute sa surface

• Pour ne pas surchauffer (tropiques) et ne pas trop se refroidir ailleurs, la Terre cherche à équilibrer l’énergie qu’elle reçoit

• Cet équilibre se fait grâce aux courants océaniques et atmosphériques

Diffé Diff érences de chaleur: rences de chaleur:

le moteur du climat le moteur du climat

+ chaud

+ froid

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É Équilibre quilibre é énerg nergé étique de la tique de la planè plan ète te

Redistribution de la Redistribution de la

chaleur chaleur

90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S

6 6 4 2 0 2 4 Transport d’énergie (PW) Vers le nord

Total Atmosphère Océan Chaleur latente

90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S

6 6 4 2 0 2 4

Vers le sud

Total Atmosphère Océan

Équateur

30°

20°

10°

L’atmosphère et l’océan, enveloppes fluides de la Terre, peuvent se mettre en mouvement et transporter de la chaleur des tropiques vers les hautes latitudes

30°S 60°S 30°N

60°N

0°

Déserts froids Régions tempérées

Deserts chauds Régions tropicales Alizés

Vents d’ouest

Cellule polaire

Cellule Ferrelde Cellule Hadleyde

Pôle sud

Pôle nord

Zones climatiques terrestres Zones climatiques terrestres

Le schéma simplifié, symétrique autour de

l’équateur, se complique dans la réalité à cause de divers facteurs, notamment:

Distribution inégale des surfaces océaniques et continentales Distribution terre/océan différente entre les hémisphères Relief

Végétation et changements saisonniers

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Carte des principaux r

Carte des principaux ré égimes gimes climatiques

climatiques

Forêt humide Mousson

Déserts chauds Méditerranéen Tempéré Continental froid Arctique

Les Changements Climatiques Les Changements Climatiques Passé Pass és (ou Pal s (ou Palé éo climatiques) o climatiques)

Indices permettant de Indices permettant de reconstituer les pal

reconstituer les palé éoclimats oclimats

• Étant donné que les observations fiables n’existent que depuis le milieu du siècle dernier, il n’existe pas d’informations directes sur l’évolution climatique antérieures au 18e siècle

• On doit donc faire appel à divers indices (“proxy data”) qui sont sensibles au climat et à son évolution

Indices Indices

• Les indices les plus couramment utilisés comprennent:

• Les sédiments lacustres et marins

• Les carottes de glace

• La dendrochronologie

• La palynologie

• Les coraux

• L’analyse isotopique

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Cernes des arbres:

une archive vivante une archive vivante

J. César sacré Empereur (50 av JC)

C. Colomb

“découvre” l’Amérique

1492

Éruption du Krakatoa 1883

Principe de la Principe de la dendrochronologie dendrochronologie

Températures

Temps

Ancien Récent

Principe de la dendrochronologie Principe de la dendrochronologie

Toutes ces mesures sont traitées par ordinateur ce qui accélère et affine les résultats et les spécialistes remontent actuellement l'échelle du temps jusqu'à sept millénaires avant J.C.

pour le chêne.

Principe de la palynologie Principe de la palynologie

Température

Temps Récent

Ancien Plantes se

développant en climat chaud

Plantes se développant en climat froid

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Principe de la palynologie Principe de la palynologie

Un diagramme pollinique présente les différentes essences repérées par leurs pollens, avec leur quantités respectives.

Ici, on constate clairement trois peuplements successifs

il y a 50000 ans, un peuplement de prairie, avec une dominante de composées.

entre 48000 et 44000 ans, une forêt mixte (chênes + conifères) s'installe.

vers 44000 ans, disparition de la forêt et retour à une prairie riche en graminées. http://pedagogie.actoulouse.fr

Formation Formation s de corail s de corail

Analyse corallienne: changements Analyse corallienne: changements

du niveau de la mer du niveau de la mer

Zone de luminosité suffisante

Forte atténuation

Formation et survie du corail

Ancien corail

Nouveau corail

Forages dans la Forages dans la

glace glace

Les calottes de glace, qui forment nos grandes réserves d’eau douce, constituent des archives uniques de l’environnement passé. Dans les régions les plus froides, les neiges, préservées et accumulées parfois depuis des centaines de milliers d’années,

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Sites des forages couvrant au moins les derniers 20 000 ans en Antarctique.

Le site de Vostok a fourni des échantillons remontant à 400 000 ans ; au-delà, on atteint un lac sous- glaciaire, puis le socle rocheux sous-jacent .

Forages dans la glace Forages dans la glace

Analyse isotopique Analyse isotopique

• Oxygène naturel:

¹⁶

O (8 protons + 8 neutrons)

• Isotope stable:

¹⁸

O (8 protons + 10 neutrons)

• La concentration

¹⁸

O dans les molécules H

₂

O diminue au fur et à mesure que la température augmente

• On peut donc travailler sur le rapport

¹⁶

O:

18

O (représenté par δO

¹⁸

), et en déduire la température à laquelle les précipitations sont tombées (si on connait l'âge de l'échantillon)

Le “Le “thermomthermomèètre isotopiquetre isotopique””

-50 -40 -30 -20 -10

-20

-30

-40 δO¹⁸(%⁰)

Température [°C]

Évolution conjointe climat É volution conjointe climat - - vie sur vie sur Terre (

Terre (- -3 milliards d 3 milliards d’ ’ anné ann ées) es)

. Dioxyde de carbone

Milliards d'années

3 2 1 0

30 % moins

d'énergie 10 % moins

d'énergie Etat

actuel

Première molécules organiques

Première activité de photosynthèse

Oxygène . Dioxyde de carbone

Milliards d'années

3 0

Situation actuelle

2 1

30 % moins

d'énergie 10 % moins d'énergie Etat

actuel

Oxygène

-1,5 milliards d - 1,5 milliards d’ ’ann ann ées é es

(7)

. Dioxyde de carbone

Milliards d'années

3 0

Situation actuelle

2 1

30 % moins

d'énergie 10 % moins

d'énergie Etat

actuel

Oxygène

Pr Pré ésent sent

Evolution de la Terre depuis 545 millions d Evolution de la Terre depuis 545 millions d’’annannééeses

Évolution climatique entre 225 et Évolution climatique entre 225 et 3 millions d

3 millions d’’annannéées due aux es due aux mouvements des plaques mouvements des plaques terrestres (s

terrestres (sééparation des paration des continents, formation des bassins continents, formation des bassins

oc

océéaniques, aniques, ……) )

É Évolution climatique depuis volution climatique depuis 60 millions d

60 millions d’ ’ anné ann ées es

Alternance entre époques glacières et

interglaciaires Evolution de Hominids Africain

Durant les derniers 60 millions d’années on observe un refroidissement global.

Évolution climatique depuis É volution climatique depuis 5 millions d

5 millions d’ ’ann anné ées es

10 10 --15'00015'000

H o l o c H o l o c èèn en e Pr

Préésentsent

Période interglaciaire actuelle Fluctuations: env. 2°C Modifications importantes des conditions hydrologiques

optimum

2 millions 2 millions P l P l ééi s t o c i s t o c èèn en e

135'000

Glaciaires / interglaciaires Fluctuations de températures de 5 à 7°C, même 10 à 15°C dans certaines régions de latitudes moyennes et hautes de l'hémisphère nord.

Durant la dernière période

optimum 5 millions 5 millions P l i o c P l i o c èèn en e

4.3 millions 3.3 millions

Période chaude

Précipitations importantes, surtout dans les régions actuellement arides (Asie centrale et Afrique du Nord) où les T estivales étaient plus basses qu'actuellement.

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Evolution climatique Evolution climatique depuis 430 000 ans depuis 430 000 ans

Vostok

Dome C

Durant les interglaciaires du Pléistocène, les températures les plus élevées ont atteint 1 à 2 °C de plus qu'actuellement

Le CO₂atteignait 300 ppm

L'excentricité de l'orbite terrestre était beaucoup plus importante qu'aujourd'hui et le rayonnement estival était plus important dans l'hémisphère Nord.

Les températures étaient supérieures de 2 °C aux valeurs préindustrielles dans l'hémisphère Nord; mais de 4 à 8 °C en Sibérie, au Canada et au Groenland, de 1 à 3 °C au nord de 50- 60 N, en ex-URSS et en Europe occidentale; plus au Sud, les températures étaient semblables à celles d'aujourd'hui. Dans toute l'hémisphère Nord, les précipitations étaient supérieures à celles d'aujourd'hui

Climats de l

Climats de l’ ’Eemien ( Eemien (- -130 000 ans) 130 000 ans)

Climats de l

Climats de l’ ’Eemien Eemien ( (- -130 000 ans) 130 000 ans)

CO

₂

: 300 ppm

(1850: 275 ppm; 2000: 375 ppm) +1-2°C

+3°C

+4-8°C +4-8°C

+ précipitations

Climats de l

Climats de l’ ’Holoc Holocè ène ne

• Plusieurs périodes chaudes entre 9000 et 5000 BP (Before Present) dont la dernière, de 6200 à 5300 BP

• Chaque période chaude a été accompagnée par une augmentation des précipitations et par une augmentation du niveau des lacs subtropicaux et de hautes latitudes

• Le réchauffement estival le plus important a touché les hautes latitudes Nord (70 °N): jusqu'à 4 °C. Précipitations plus abondantes

• Aux latitudes moyennes, réchauffement de 1 - 2 °C. Précipitations légèrement inférieures à celles d'aujourd'hui, très inférieures aux USA, particulièrement dans l'Est et le centre

•Plus au Sud, les températures étaient même plus basses que celles d'aujourd'hui (Sahara, Arabie, Asie Centrale) et les précipitations plus importantes