Exercice 1 – Première proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Centres étrangers (Afrique) 2021 (jour 2)

Expliquer quels indices et méthodes permettent d'établir des variations cycliques du climat terrestre pendant les 800 000 dernières années.

Réponse : Introduction : - Définition du climat et distinction entre météo et climat. - Problématique : Quels indices géologiques et méthodes permettent de reconstituer l'évolution et la cyclicité du climat terrestre depuis 800 000 ans ? - Annonce du plan : 1) Les carottes de glace polaire ; 2) Les sédiments océaniques ; 3) Mise en évidence de la cyclicité. 1. Les indices glaciaires (carottes de glace polaire) : - Le thermomètre isotopique ($\% \delta^{18}\text{O}$ et $\delta\text{D}$) : La neige qui s'accumule et se transforme en glace piège des isotopes de l'eau ($^1\text{H}$, $^2\text{H}$ ou $\text{D}$, $^{16}\text{O}$, $^{18}\text{O}$). En période froide, l'eau s'appauvrit en isotopes lourds lors du transport vers les pôles par fractionnement isotopique lors des condensations successives. Ainsi, un $\delta^{18}\text{O}$ ou un $\delta\text{D}$ bas dans la glace traduit une température polaire froide (période glaciaire), tandis qu'une valeur plus élevée traduit une période plus chaude (interglaciaire). - L'analyse des bulles d'air : Les bulles d'air piégées dans la glace conservent des échantillons de l'atmosphère passée. On y mesure les concentrations en gaz à effet de serre ($\text{CO}_2$, $\text{CH}_4$), qui varient en étroite corrélation avec la température. 2. Les indices sédimentaires marins : - Les foraminifères et le $\delta^{18}\text{O}$ océanique : Les tests carbonatés ($\text{CaCO}_3$) des foraminifères benthiques enregistrent le $\delta^{18}\text{O}$ de l'eau de mer. Lors d'une période glaciaire, l'eau légère ($^{16}\text{O}$) est stockée préférentiellement dans les calottes glaciaires continentales ; l'océan s'enrichit alors en $^{18}\text{O}$ (le $\delta^{18}\text{O}$ des tests augmente). À l'inverse, lors d'un réchauffement, la fonte des calottes restitue de l'eau légère, diminuant le $\delta^{18}\text{O}$ océanique. 3. Mise en évidence de la cyclicité sur 800 000 ans : - Les enregistrements glaciaires (notamment le forage EPICA en Antarctique, illustré par le document) montrent une succession régulière d'environ 8 cycles climatiques majeurs au cours des 800 000 dernières années. - Chaque cycle dure environ 100 000 ans et se caractérise par une longue période glaciaire froide (températures de 8 à 10 °C inférieures à l'actuel) suivie d'un réchauffement rapide menant à un interglaciaire court (comme l'Holocène actuel). Conclusion : - Synthèse : La combinaison des thermomètres isotopiques des glaces et des foraminifères marins démontre que le climat quaternaire oscille de manière cyclique entre phases glaciaires et interglaciaires avec une période dominante de 100 000 ans.