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07/01/2010
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Variation globale du climat
Introduction
Cadre temporel - Exemples• Secondes à minutes – Turbulences à petite échelle• Heures - cycles diurnes (causé par la rotation de la
Terre)• Heures à jours – Système climatiqueHeures à jours Système climatique• Mois - Cycles saisonniers (causé par l’obliquité)• Années - El Niño (Cause? )• Décades - Oscillation Nord Atlantique (Cause?)• Siècles – Réchauffement du 20ème siècle
(Augmentation des gaz à effet de serre?)Di i d illi d’ é Gl i i• Dizaine de milliers d’années – Glaciaire-interglaciaire (cycles astronomiques)
• Millions d’années - Evolution de l’atmosphère terrestre (processus géologiques)
Hautes Températures du Mésozoïque
Refroidissement duCénozoïque
Gl i ti d
Glaciations du Paléozoïque
q
Paradoxe du soleil faible
Glaciations duProtérozoïque
Le paradoxe du jeune soleil faible• La luminosité des planètes augmente
l tavec le temps
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20 1
Teff °C Ts °C Lt/L0
Evolution de L/L0, Teff et Ts au cours du tempsAtmosphère identique à l’atmosphère actuelle
-50-40-30-20-10
010
T (°
C)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
L/L
0
-4.5 -3.5 -2.5 -1.5 -0.5
Milliards d'années
A l’Archéen inférieur, le soleil était 25 à 30% moins brillant qu’aujourd’hui
De l’eau liquide existait sur terre …
- Roches sédimentaire archéennes serpentinisées- indices (très indirects) de l'existence d'eau liquide vers 4,4 Ga (composition chimique et isotopique des zircons du mont Narryer, en Australie)
Résolution du paradoxe
– albédo planétaire beaucoup plus faible?• Peu probable qu’il diffère de plus de 30%• Peu probable qu il diffère de plus de 30%
– Autres sources de chaleurs présentes?• Plus d’énergie géothermale (insuffisant)
– Effet de serre était plus important?• Hypothèse la plus probable. Quels gaz?
Gaz à effet de serre
Hypothèse de Sagan• PLus de gaz à effet de serre dans
atmosphère archéenne • Quels Gaz? Ammoniaque (NH3) et méthane
(CH4)• Raison principale : expériences de Miller et
Urey (pour tester la théorie d’Oparine)Urey (pour tester la théorie d Oparine)
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Expérience de Miller et UreyMéthane (CH4), Hydrogène (H2), Ammoniaque (NH3), H20
Acides aminésAcides aminés
Problème
• Produire des acides aminés ≠d d é produire des protéines
• Atmosphère à 4 Ga n’a peut-être pas cette composition…
VENUS TERRE MARS Masse totale (1027Kg) 5 6 0,6 Rayon (km) 6049 6371 3390 M atmosphérique 100 1 0,06 Distance au soleil (106 km) 108 150 228 Constante solaire (W.m-2) 2613 1367 589 Albédo (%) 75 30 15 Couverture nuageuse (%) 100 50 Variable T° radiative effective (°C) -39 -18 -56 T° de surface (°C) 427 15 -53 N2 (%) <2 78 <2,5 O2 (%) <1ppm 21 <0,25 CO2 (%) 98 0 035 >96CO2 (%) 98 0,035 >96H2O (%) 1.10-4 - 0,3 1.10-4 - 4 <0,001 SO2 (%) 150ppmv <1ppbv Nul
• H20, CO2, N2 sont libérés par le volcanisme• CO2 est abondant dans l’atmosphère des
planètes voisines• Evaporation d’une chondrite génère H20, CO2,
N i i l tN2 principalement• Inclusions fluides piégées dans les roches
archéennes sont riches en CO2
CO candidat à l’effet de serreCO2 candidat à l effet de serreControverse: S’il y a de grandes quantités de CO2 dans l’atmosphère: production de sidérite dans les sols…. Or il n’y a pas de sidérite dans les vieux cratons.
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Méthane
• Actuellement CH4 reste env 10 ans dans Actuellement CH4 reste env. 10 ans dans l’atmosphère
• Quelle est la réaction qui le fait disparaître?
CH4+ 2 O2 ⇔ CO2 + 2 H2O4 2 2 2
Méthane
• Avant atmosphère riche en O2 Avant atmosphère riche en O2, méthane restait des milliers d’années
• Origine?
Volcanisme + bactéries méthanogènes (apparues il y a env 3 7 Ga)a env. 3,7 Ga)
Paradoxe résolu!
Ensuite….
- Luminosité solaire augmente progressivement- CH4 diminue (oxydation quand 02 augmentera dans l’atmosphérique) - CO2 diminue (dissous dans eau + altération des CO2 diminue (dissous dans eau altération des silicates)
Rappel :Consommation du CO2 par l’altération des silicates
Consommation de CO2 par l’altération des silicates.
Exemple de l’an rthite:Exemple de l anorthite:
CaSi2Al2O8 + 3H2O + 2 CO2 = Al2Si2O5(OH)4 + HCO3- + Ca2+
Si précipitation de CaCO3 à la suite:
2HCO3- + Ca2+ = CaCO3 + CO2 +H2O
Bilan net: Consommation d’une mole de CO2 par mole d’anorthite
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Rappels :δ13C
• Isotopes du carbone : masses 12, 13 et 14
• 13C/12C moyen = 1/89,9 = 0,0111223• Normalisation / calcaire d’une belemnite
de la Pee Dee formation : δ13C• Les organismes vivant concentrent le
12C (parties organiques).
Quand la productivité augmentel i é d 12C la quantité de 12C « séquestré » augmente13C/12C de l’eau augmenteδ13C des carbonates augmente
δ13C l i 6‰δ13C volcaniaue = -6‰
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• Les roches sédimentaires et volcaniques du Transvaal(Afrique du Sud) préservent un des enregistrementsles plus complets et les moins métamorphisés de la fin
Devinette…
p p pde l’archéen et du paléoprotérozoïque.
• Tillites recouvertes par 900m de pillow lavas(formation Ongeluk).
• Sédiments et roches volcaniques du même âge(imbriqués les uns dans les autres).
• Etude paléomagnétique -> laves d’Ongeluk onti t é i li i t è f ibl d henregistré une inclinaison très faible du champ
magnétique.
• A quelle latitude et altitude se sont déposées cestillites ?
• Actuellement, en zone tropicale on ne trouve pasde glaciers en dessous de 5000m.
• Au dernier maximum glaciaire les lignes d’équilibredes glaciers dans les Andes ne descendaient pas endessous de 4000m.
• Des depôts présentant les mêmes caractéristiquesd T s l t été dé ts dque ceux du Transvaal ont été découverts en de
nombreux endroits de la planète à plusieursépoques du Néoprotérozoïque.
• Qu’est-ce que cela peut laisser supposer ?
Hautes Températures du Mésozoïque
Refroidissement duCénozoïque
Glaciations du
Glaciations du Paléozoïque
q
Paradoxe du soleil faible
Glaciations duProtérozoïque
2 crises majeures dans un paysage globalement chaud
Les glaciations protérozoïques:La Terre « Boule de Neige »
paysage globalement chaud pendant 4 milliards d’années
- Glaciation Huronienne (2,3/2,6 Ga) Synchrone d’un effondrement du méthane lié à l’oxygénation de ygl ’atmosphère
- Glaciations Néoprotérozoïques Strurtienne : 750 Ma Marinoenne: 635Ma env.Varanginienne: 580 Ma env.
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Données géologiques et géochimiquesDépôts glaciaires au niveau de la mer à des latitudes tropicales
Blocs emballés dans sédiments marins déformés = 'dropstones‘, restes glaciaires déposés par des icebergs
Données géologiques et géochimiques
Restes glaciaires associés aux plus grands gisements de fer au monde
Bif: Banded Iron formation = fer rubané
Données géologiques et géochimiquesAprès chaque glaciation, dépôt de cap-carbonates sur une épaisseur importante
Données géologiques et géochimiques- Après chaque glaciation, dépôt de cap-carbonates sur une épaisseur importante- Fortes variations du δ13C de l’ordre de 10 ‰
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ex. de la glaciation varanginienne (580 Ma)Surface des aires englacées?
Hyde et al., Nature, 2000* Dépôts glaciaires
Contre
Glaciation globale détruirait toute forme de vie or … continuité du vivant
• Chaine de cyanobactérie (Bitter Springs Chert, p g ,Australie; 1 Ga)
• Cyanobactérie actuelle (Oscillatoria)
Contre
Impossible de sortir d’une glaciation l b l à d l’ lbéd él églobale à cause de l’albédo élevé
PourIl est possible de sortir de la glaciation par
augmentation de l’effet de serre :• Apport de CO2 par volcans et/ou de CH4 par
destabilisation de clathrates• Pas de consommation par altération des roches
continentales (pas d’eau; surfaces continentales couvertes par la glace)
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Le volcanisme subaérien libère actuellement du CO2à un taux de 9mbar /Ma, le volcanisme sous-marinà un taux de 18mbar/ Ma.
Le taux de dégazage était environ deux fois plus fort au protérozoïque
Estimation (assez grossière)
au protérozoïque.Il faut 0.6 bar de PCO2 pour augmenter la
température équatorial jusqu’à faire fondre la glace.
En combien de temps la calotte glaciaire peut-elle fondre?
Si on estime que le CO2 libéré par le volcanisme sous-marin ne parvient pas à l’atmosphère (car océan recouvert de glace) …600 mbar/(9 mbar/Ma X 2) = 35 Ma
Pour• Océan isolé de l’atmosphère par la glace ⇒ plus
d’oxygénation de l’eau. Fer sous forme Fe2+, soluble.• Glace fond ⇒ ré-oxygénation de l’eau ⇒ Fe3+,
insoluble.
Soluble
Insoluble
Snow ball
Soluble
Fer rubané (BIF)
Pour
Carbonates (physico-chimiques) qui t dé ôt l i i couvrent dépôts glaciaires
reprise de l’altération (apporte Ca2+) suivie de précipitation de carbonatesclimat tropical : cohérent avec effet de climat tropical : cohérent avec effet de serre important
Pourδ13C des carbonates indique une baisse drastique de la productivité pendant les glaciations . Baisse compatible aussi avec intense activité volcanique.p q
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Autre processus envisagé?
Clathrate de méthane
Pour
Il existe des formes de vie en conditions ê ( l )extrêmes (grands fonds, glaces)
Ancylomena nordenskioldii - Glace Arctic (actuel)
Quel peut être le facteur déclenchant?
Une obliquité plus forte pour la jeune terre peut-elle expliquer les glaciations aux basses
latitudes?
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Mais…
• Est-il possible d’avoir une obliquité si forte pour le système Terre-Lune et comment revenir à des valeurs plus faibles correspondant à l’obliquité actuelle?correspondant à l obliquité actuelle?
• Est-ce qu’une obliquité forte ne génère pas une climat incompatible avec les observations? incompatible avec les observations?
Mais…
• Est-il possible d’avoir une obliquité si forte pour le système Terre-Lune et comment revenir à des valeurs plus faibles correspondant à l’obliquité actuelle?
Au-delà de 54°, système évolue de façon chaotique entre 60 et 90°Impossible d’évoluer vers l’obliquité actuelle de 23,5°
• Est-ce qu’une obliquité forte ne génère pas une climat incompatible avec les observations?
Impossible de modéliser le climat de la glaciation huronienne (trop Impossible de modéliser le climat de la glaciation huronienne (trop peu de connaissances)
Pour les glaciations neoprotérozoïques:
Résultats de la modélisation avec forte obliquité
-Insolation réduite de 6%-Teneur en CO2 actuelleTeneur en CO2 actuelle-Obliquité entre 60 et 90°
-A 750 Ma : glaciation (sturtienne) complète- A 600 Ma: pas de calotte aux ppôles(contrastes saisonnier de +/-80°C!)
Hypothèse de la forte obliquité est rejetée
Di i
Modélisation des effets de la fragmentation des continents sur le climat
DispersionBaisse de la température de 8,2°C en moyenne
Température
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• Hypothèse : Groupement de continents près des tropiques + fragmentation près des tropiques + fragmentation vitesse d’altération des silicates élevée bien que climat global se refroidisse
(Donnadieu et al., 2003)
Altération des basaltes
Fragmentation de la Rodinia
Conclusion
• Glaciation globale due à diminution de CO2Glaciation globale due à diminution de CO2atmosphérique
• Hypothèse alternative débattue : la glace n’occuperait que les zones émergées, les océans seraient recouverts d’une banquise partiellement fondue.partiellement fondue.
Pour en savoir plus, lire par exemple: Gel et dégel de la Terre boule deneige néoprotérozoïque : du terrain aux modèles climatiques. C.R.Geosciences,Mars 2007.
Cyanobactéries Explosion du cambriencambrien
Glaciations protérozoïques: stimulation de l’évolution?
08/01/2010
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Les isotopes de l’oxygèneIsotopes stables
• 16O : 99,76%• 17O : 0 04%O : 0,04%• 18O : 0,20%
18O / 16O ≈ 2. 10-3Normalisation par rapport à un standard (PDB): δ18OFractionnement isotopique au cours des processus naturels.p
Distillation de Rayleigh
δ18O de l’eau de mer
Il a varié au Il a varié au cours du temps notamment à cause du
l d volume des calottes de glace
δ18O dans les carbonates de calcium
• CaCO3 qui précipite dans l’eau de mer est légèrement enrichi en 18O /eaug
• Fractionnement thermodépendant:T° = 16,9 - 4,2 (δ18Oc - δ18Ow) + 0,13 (δ18Oc - δ18Ow)2
δ18Ow : actuel =0 ‰; au DMG = 1,2‰; sans calotte =-1 ‰
Approximation : ΔT°C = - 4°C entraîne Δδ18Oc= + 1‰(Plus l’eau est froide, plus le carbonate de Ca est enrichi en 18O)
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δ18O des carbonates de calcium dépend δ18O des carbonates de calcium dépend du volume des glaces et de la température
(plus il y a de glace et/ou plus il fait (p u y g / u p u ffroid, plus le δ18O est élevé) δ18O et δ13C de brachiopodes tropicaux; Shields et al., 2003
Augmentation de 7 ‰ -> baisse de 28°C?Refroidissement des eaux tropicales + calotte glaciaire à la fin de l’Ordovicien
Stries glaciaires, Maroc
Mégastries glaciaires,Amérique du sud
Plancher glaciaire, Niger
Explosion de la vie à la période Cambro-ordovicienne
Fonds marins à l’Ordovicien
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Disparition massive (chez les brachiopodes, bryozoaires,conodontes, trilobites et graptolites) à la fin de l’Ordovicien Imputable à l Ordovicien. Imputable à la glaciation?
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Polémique au sujet de l’ordovicien :
Démonstration de l’absence de couplage entre CO2 et température?
• Courbe de variation du CO2 à améliorer• Résolution insuffisante pour mettre en évidence un événement « court »
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Chaîne hercynienne
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350-300 Ma (Carbonifère)espèces arborescentes
440-416 Ma (Silurien) Développement des plantes
vasculaires
Précurseurs des plantesvasculaires
~ 460 Ma (Ordovicien) Premières plantes terrestres(cryptogames non vasculaires)
Flore carbonifère
Piégeage du carbone dans les forêts du Carbonifère(2 X la quantité actuelle piégée dans les végétaux)
Dans zones littorales et dépressions continentales:• Décomposition des végétaux dans les marécages. Pas
d’organismes capables de dégrader efficacement la lignine (basidiomycètes apparus seulement au Trias)
• Couverture par sédiments détritiques (stériles)
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Glaciation Permo-carbonifère
Mégastries, Australie
Tillites et stries, Afrique du Sud Glaciation la plus longue (50 Ma) et la plus sévère des temps PhanérozoïquesPhanérozoïques
Répartition des dépôts glaciaires
Etat des lieux à la fin du Carbonifère :• Orogenèse hercynienne : altération des
silicates Mg et Ca• Colonisation par plantes vasculaires à racines
profondes : altération des silicates Mg et Caprofondes : altération des silicates Mg et Ca• Stockage de C dans le charbon du Carbonifère⇒ Consommation massive du CO2 atmosphérique et
stockage dans les sols
⇒ Refroidissement du climat évoluant vers ⇒ Refroidissement du climat évoluant vers glaciation
Sortie de glaciation…
• Migration du Gondawana vers de plus basses latitudes • Migration du Gondawana vers de plus basses latitudes
• Colonisation des régions englacées par Glossopterisdiminue l’albédo.
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Glaciation ordovicienne Glaciation Permo-Carbonifère
Au cours des trois grandes glaciations phanérozoïques : continents au pôle
sud plateforme d’accumulation pour de grandes quantités de neige et de
glace
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Trias• -255 à -205 Ma• Dislocation de la Pangée (ouverture Afr. - AS)
Trias Supérieur
Climat chaud et sec. Evaporites et bauxites jusqu’à >50°N. Bauxites jusqu’à au moins 45°N.
Trias• Fonte des glaciers du Gondwana
montée du niveau de la mer qui se poursuit jusqu’au Crétacé
Flore à Glossopteris et Thinnfeldia,• Reptiles (tortues, crocodiles, premiers dinosaures)
Glossopteris
Thinnfeldia
Jurassique• -205 à -135 Ma• Dislocation de la Pangée se poursuit.
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Jurassique
• Niveau marin élevé : mers épicontinentales ; récifs• Forte évaporation. Vapeur d’eau ⇒ effet de serre
Cycades
•Apparition des angiospermes
Ginkgo biloba
Brachiosaurus
Apparition des angiospermes• Dinosaures
Jurassique InférieurAridité à l’intérieur des continents entre 0 et 30°.
Jurassique supérieurCalotte glaciaire?
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Crétacé-135 à -65 Ma Activité volcanique intenseDébut de l’ouverture de l’Atlantique.
Crétacé InférieurNeige et glace en hiver et forêts tempérées dans régions polaires; moins d’aridité (bauxites)
Crétacé SupérieurPas de glace aux pôles
Crétacé supérieur• Dinosaures jusqu’en Alaska….• Eaux océaniques profondes à 15°C• Niveau des mers élevé
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δ18O carbonates (Veizer et al, 2000)
Scaled :δ18O foram. benthiques
Snow ball
In : Crowley et Berner, Science, 2003
Snow ball
Permo-carbonifère
Ordovicienne
Quaternaire
Calotte Glaciaire
Sans Avecδ18O dans l’émail dentaire de poissons
Pucéat et al, 2003
• Dépôts glaciaires dans la formation Cadna-Owie (Sud de l’Australie) dâtésdu Crétacé inférieur (Berriasien à du Crétacé inférieur (Berriasien à Valanginien)
Téthys occidentale au Jurassique (moy. et sup.) et au Crétacé
Bathonien Callovien Oxfordien Cénomanien MaastrichtienValanginienBerriasien
Lécuyer et al., 2003A Partir du δ18O de l’émail dentaire de poissons
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Chine
CO2 élevé au Jurassique : Important volcanisme continental (Karoo, Afrique S. et Ferrar, Antarctique) + volcanisme d’Arc (Patagonie et Sud de la Chine)
Grandes provinces volcaniques
KarooFerrar
Patagonie
Episode de baisse du CO2 probable, lié à séquestration du CO2 dans les sédiments (voir marnes riches en MO typiques du Callovien).
CO2 élevé du Crétacé : Volcanisme important : mise en place des plateaux d’Ontong-Java (Pacifique sud-ouest, 350 millions de km2) et de Parana (Paraguay).
ParanaOntong-Java
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Hautes Températures du Mésozoïque
Refroidissement duCénozoïque
Gl i ti d
Glaciations du Paléozoïque
q
Paradoxe du soleil faible
Glaciations duProtérozoïque (snowball)
87Sr/86SrCroûte continentale : 0.721 Croûte océanique :0,703
Sr
RivièresSr
H d th li lté ti
Eau de mer - Carbonates : Intermédiaire
Hydrothermalisme + altération
90 Ma
30 Ma
Refroidissement du Cénozoïque sans doute lié à élévation du Tibet
Variation de la composition isotopique du Sr au cours des 100 derniers Ma. •Altération
roches continentales (silicates) • fournit du S t
Début de la collision Inde-Asie
Sr et consomme du CO2
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• Montagne importante à proximité d’un océan chaud
Collision Inde-Asie
d un océan chaud• Perturbe la circulation régionale des vents (mousson)• Pluies au niveau régional• Altération physique et chimique • Himalaya :25% des sédiments
dimondiaux…
Courants autour de l’Antarctique – Paléocène à Mi‐Eocène
Courants chauds provenant des tropiques
Courant circum‐Antarctique. LimiteEocène‐Oligocène
Ouverture du passage de Tasmanie
Les courants chauds ne peuvent plus atteindre l’Antarctique
Tasmanie (débute vers 50
Ma)Ouverture du passage de Drake (circulation profonde possible à 31±2 Ma)
Isthme de Panama ouvert: même salinité dans l’Atlantique et le Pacifique
Début Pliocène
5.5 Ma
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Fermeture de l’isthme de PanamaFermeture de l’isthme:• Atlantique Nord isolé• Salinité augmente• Eaux froides et denses
plongent avant d’atteindre l’Arctique
• Les eaux polaires gèlent
Fin du Pliocène -actuel
Réorganisation des plaques et diminution du
taux d’expansion
PassageTasmanie-Antarctique + Drake
Contact Inde-Asie
Plateau tibétainFermeture de Panama
Variations de la calotte antarctique
12
31’
Zachos et al., 2001
1
Les épisodes 1,2, 3 correspondent à une baisse du niveau marin
23
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4
5Pliocène
Mise en place de calotte glaciaire dans hémisphère nord (env. 3 Ma) 3Fermeture de l’Isthme de Panama (4,6 Ma)
MiocèneDéveloppement majeur de calotte Antarctique 2baisse générale du niveau de la mer (14 Ma). Régression entraîne crise de salinité
23 messinienne
38Oligocène
Eaux de fond froides dans Océan Austral (vers 30 ma), petite calotte antarctique. Glace de mer 1
Eocène
Ouverture progressives des passages de la ride de Tasmanie et de Drake -> courant circum-antarctique se met en place à partir de 50 et
54
Eocène n qu m n p psurtout de 30 Ma. Collision Inde-Asie (à partir de 35-40 Ma)
65 Paléocène
MésozoïqueFermeture TéthysFermeture partielle passage IndonésienMigration de l’Antarctique vers le Pôle Sud
Oscillation des Glaciers
• Au cours des 2 derniers millions d’années la l i ti d l’Hé i hè N d ’ tglaciation de l’Hémisphère Nord s’est intensifiée et…
Les phases glaciaires/interglaciaires du ont alterné pendant le quaternairealterné pendant le quaternaire
Depuis le début de la
+ Chaud- De glace
+ Froid+ de glace
Cycle à 100 000 ans dominent
glaciation : plus de 30 alternances glaciaires ‐interglaciaires.
Antarctique: calotte existe depuis env. 14 millions d’ é
Cycle à 40 000 ans dominent
Interval de transition
d’années
Hémisphère Nord : Glaciation débute il y a env. 3 millions d’années.
ans dominent(+ cycles à
23 000 ans)
+ Chaud- De glace
+ Froid+ de glace
Cycle à 100 000 ans dominent
• Premiers épisodes glaciaires et interglaciaires : environ même longueur.
• Chaque paire = 40 à 50 ka Cycle à 40 000 ans dominent
Interval de transition
• Faible différence entre épisodes chauds et froids
ans dominent(+ cycles à
23 000 ans)
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• Changement drastique il y a environ 1 Ma.
+ Chaud- De glace
+ Froid+ de glace
Cycle à 100 000 ans dominentenviron 1 Ma.
• Fréquence des cycles diminue.
• Chaque cycle = 100 ka• Interglaciaires plus courts • Contrastes entre glaciaires et
interglaciaires X2 Cycle à 40 000 ans dominent
Interval de transition
g• Episodes glaciaires = palliers
d’intensité croissante. Max : avt l’interglaciaire.
ans dominent(+ cycles à
23 000 ans)
Théorie astronomique des climats
Les causes des alternances période glaciaire / période interglaciaire
• M. Milankovitch (1920) :
Cycles glaciaires ‐interglaciaires contrôlés par la quantité et la distribution des radiations solaires à la surface de la terrede la terre.
Energie reçue liée aux paramètre orbitaux.
Paramètres orbitaux de la Terre
Trois paramètresTrois paramètres indépendants les uns des autres :
• L’excentricité
• L’obliquité
L é i d• La précession des équinoxes
Excentricité
Excentricité : forme de l’orbite terrestre varie d’unl orbite terrestre varie d un cercle parfait à une ellipse (faiblement aplatie).0 à 6%. Actuellement : 1,67%.
Périodicité = 100ka etPériodicité 100ka et 400ka
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Obliquité• Inclinaison de l’axe de rotation de la Terre/ plan de l’écliptique• Varie entre 22° et 24,36° (23°26 actuellement)• Périodicité : 41ka• Responsable de l’alternance des saisons. Plus l’angle est fort, plus les
contrastes saisonniers sont marqués
Précession des équinoxes
Attraction du soleil et deAttraction du soleil et de la lune:Axe de rotation de la Terre tourne autour d’un axe perpendiculaire au plan de l’écliptiqueplan de l écliptique
Périodicité = 26ka
Précession des équinoxes
• Précession orbitale + mouvement de « Hoola Hoop » de l’orbite terrestre autour du soleil
Périodicité : 22ka
Précession des équinoxes + ExcentricitéDistance terre-soleil varie avec une périodicité
double : 19ka et 23ka
Insolation 65°N
Ex.Obl.
Pr.
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Théorie astronomique des climats
• Cycles définis par Milankovitch sont retrouvés dans les sédiments marinssédiments marins
Importance relative des 3 cycles n’a pas été constante au cours du temps
Sur 2 6 Ma:
ChaudFroid
ExcenSur 2,6 Ma: Au départ : obliquité domine (41k); GL=IGL
Depuis env. 1Ma: excentricité domine (100ka); GL>>IGL
ntricitéO
bliiquité
Théorie astronomique des climats
• Accord entre les données naturelles et le modèle de Milankovitch
• Facteur déclenchant cycles glaciaires‐interglaciaires = ensoleillement aux hautes latitudes de l’hémisphère Nord
pendant l’été.
Ensoleillement faible:‐> Neige d’hiver ne fond pas en été et s’accumule‐> Rayonnement solaire de plus en plus réfléchi‐> Refroidissement renforcé
• Entrée en glaciation : cause interne (tectonique et océanographique)
• Alternance de périodes glaciaires et interglaciaires : p g gcause externe (astronomique).
• Problème : Variation d’ensoleillement seule ferait varier température atmosphérique de 0,5 à 1°Cseulement quel amplificateur?
08/01/2010
8
-1
0
1 W/m
²
Forçage radiatif du CO2
?
Histoire du climat enregistrée dans les glaces
0
-10
-5
0
5°C
-2
1
Changement de température
Changement de températureen Antarctique
?
-20
-10
0
°C
800 600 400 200 0Age (milliers d'années avant l'actuel)
Changement de températureau Groenland ?
L’augmentation de CO2 se produit avec un retard d’env. 800 ans sur celle de la température
Rétroaction positive
Température atmosphérique baisseTempérature atmosphérique baisse⇓
Température eau baisse⇓
Solubilité des gaz (dont CO2) augmente⇓⇓
CO2 atmosphérique baisse
