Quels arguments permettent de dire que le climat actuel se réchauffe ?

I- La reconstitution des climats du passé à partir d’indices physico-chimiques relevés dans les 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.

Les calottes glaciaires continentales actuelles résultent de l’accumulation des précipitations neigeuses au cours du temps. La neige compactée se transforme progressivement en glace. Les forages dans les calottes glaciaires permettent donc d’avoir accès à des glaces s’étant formées il y a plusieurs centaines de milliers d’années.

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.

Les calottes glaciaires ont emprisonné au cours de leur formation des bulles d’air. Ces bulles constituent des échantillons de l’atmosphère de leur époque. Les données satellitaires ainsi que les capteurs au sol permettent de suivre l’évolution de la composition atmosphérique « en direct ».

1) Les informations apportées par la glace : le δ¹⁸O

Ce qu'il faut retenir :

L'oxygène de l'eau est présent en deux isotopes :

· ¹⁶O, léger

· ¹⁸O, lourd

L’eau de mer est un mélange de molécule H₂¹⁶O (99,8%) et de H₂¹⁸O (0,2%). On appelle rapport isotopique δ¹⁸O la quantité d’atomes de ¹⁸O par rapport à la quantité de ¹⁶O soit :

δ¹⁸O = ¹⁸O/¹⁶O

Le δ¹⁸O à une même latitude ne change qu'en fonction de la température. Dans les glaces plus les températures moyennes augmentent et plus le δ¹⁸O augmente.

En se servant du thermomètre isotopique on peut même retrouver la température existant alors à l’époque de la formation de la glace.

Le même travail peut être effectuer avec l’hydrogène de la molécule d’eau qui possède 2 isotopes : 2H (deutérium)/ 1H. Ce rapport est appelé δD.

L'analyse de la glace polaire permet de mettre en relation les changements de composition atmosphérique avec l'évolution des températures. Il est en effet possible de retrouver les températures du passé grâce à un thermomètre isotopique qui s'appuie sur l'évolution de la concentration des isotopes de l'oxygène ou de l'hydrogène dans l'eau (et donc dans la glace). Pour cela, on mesure le δ ¹⁸O (basé sur le rapport entre les isotopes de l'oxygène ¹⁸0 et ¹⁶O) ou le δD (en relation avec le rapport entre les isotopes de l'hydrogène H et ²H, ou deutérium). Ces rapports permettent d'estimer la température atmosphérique au moment de la formation de la glace

Les rapports ¹⁸O/¹⁶O et D/¹H de l'eau de la glace sont donc fonction de la température de l'air au moment de la chute de neige : plus il fait froid, plus ces rapports sont faibles.

Un thermomètre isotopique a été tracé grâce aux relevés effectués au Groenland et en Antarctique.

Durant les 800 000 dernières années, on note une grande instabilité du climat : des périodes froides marquées par une diminution du δ¹⁸O et du δD et des périodes plus chaudes marquées par des augmentations de ces paramètres. Les périodes froides ou glaciaires sont plus longues (100000 ans) que les périodes chaudes ou interglaciaires (10000 ans/ + 5°C de température moyenne). L’évolution du climat est de plus cyclique, les périodes chaudes revenant tous les 100000 ans (4 cycles ici depuis -400 000 ans). Un cinquième cycle a débuté il y a 12 à 15000 ans et nous sommes actuellement dans une période interglaciaire.

On note une évolution similaire entre le Groenland et l’Antarctique. Les changements climatiques enregistrés sont donc non seulement périodiques mais aussi globaux, c'est à dire à l'échelle planétaire.

2) Les informations apportées par l’analyse de l’air piégé dans la glace.

Ce qu’il faut retenir : L’analyse des bulles d’air contenues dans les glaces des calottes glaciaires montre que la composition de l’atmosphère évolue avec la même périodicité que le climat. A chaque réchauffement il y a une augmentation des gaz à effet de serre (CO₂ et CH₄) dans l’atmosphère et chaque refroidissement coïncide avec une baisse de ces gaz à effet de serre.

II- Les indices biologiques du climat

1) L’étude des pollens

Les différents climats sur Terre, déterminent des zones de végétations (équatoriale, tropicale, désertique, tempérée, toundra, taïga) auxquelles correspondent des faunes et des flores différentes. Il existe donc des relations entre climat, végétation et faune.

► Les espèces végétales actuelles, possèdent des exigences écologiques, liées au sol, mais surtout au climat. D’après le principe d’actualisme, on peut supposer qu’il en était de même par le passé. La paléovégétation, peut être utilisée comme indicateur des paléoclimats.

► La paléovégétation, peut être reconstituée en étudiant les grains de pollen fossiles –palynologie-, dont la morphologie est caractéristique de l’espèce. En dehors des pôles, les variations climatiques locales peuvent donc être déduites des pollens contenus dans les carottes sédimentaires des lacs ou des tourbières, dans lesquels ils sont piégés en grande quantité. L’architecture très diversifiée de la paroi des grains de pollen -l’exine- , permet une identification précise par comparaison avec les genres actuels.

Il est possible de construire un diagramme pollinique témoin de l’évolution des populations végétales au cours du temps, à partir des analyses polliniques réalisées à différents niveaux d’un gisement sédimentaire (comme la tourbe des anciens lacs ou zones marécageuses, les sédiments de remplissage des grottes ou ceux accompagnant des restes d’Hominidés etc.). On construit ainsi des cartes de la répartition de la végétation à différentes époques, qui donnent accès aux variations climatiques locales. Les pollens permettent une analyse fine des variations climatiques récentes.

Les résultats obtenus en différents lieux, montrent l’étendue planétaire des variations climatiques, en accord avec les données glaciaires et valident l’existence de variations climatiques synchrones et périodiques à l’échelle du globe.

2) L'étude des foraminifères

III. Les origines du réchauffement climatique actuel

Un constat : La Terre se réchauffe

1) Les variations du climat = des variations liées aux mouvements de la planète

La quantité de chaleur reçue sur Terre est à l’origine des variations du climat. Elle contrôle le volume des glaces et le niveau des océans (quand il fait chaud, fonte des glaces continentales ce qui entraîne l’élévation du niveau marin + dilatation des eaux chaudes).

La quantité de chaleur reçue sur Terre dépend de 3 cycles principaux : les cycles de Milankovitch.

2) Les paramètres amplificateurs du réchauffement climatique

3) L’accélération du réchauffement liée à l’Homme.

Depuis plus de 50 ans le réchauffement climatique ne peut s’expliquer par le seul forçage naturel. Il n’y a qu’en prenant en compte le forçage anthropique (lié aux activités humaines) et le forçage naturel qu’on arrive à expliquer l’augmentation de température. Il est donc indéniable que le réchauffement climatique actuel est corrélé à l’émission importante du CO2 par l’Homme.

Les modélisations climatiques réalisées par les scientifiques suite à l’activité humaine prévoient un réchauffement au cours du siècle entre 2,5°C et 6°C. Ce réchauffement a des conséquences négatives sur :

- Les ressources en eau potable

- La production agricole

- La répartition géographique de la biodiversité

- L’exposition des populations à des événements climatiques extrêmes