Sciences de la Vie et de la Terre - I

Plan

II.

Schéma bilan

I. Le climat et sa variabilité naturelle

I.A. Définition du climat et sa relation à la météo

La météo est le temps qu'il fait à un instant donné, à un endroit donné. On peut le décrire à l'aide de différentes variables météorologiques : Température, Humidité de l'air, Nébulosité, Intensité et type de précipitation, Vitesse et Orientation du vent.

Les données météorologiques peuvent être moyennées (ou cumulées) temporellement, sur une journée, un mois, une année mais aussi spatialement à l'échelle d'une région voire de la Terre entière. C'est ainsi qu'on obtient par exemple la température annuelle moyenne à Langres, en France ou sur Terre. Dans ce dernier cas, on parle de la température annuelle globale. Depuis quelques décennies, la température globale de la Terre peut être calculée en temps réel à l'aide des données satellites (mesure du rayonnement infrarouge de surface).

Du fait de la nature chaotique de l'atmosphère, la météo est fondamentalement aléatoire. Cependant, cette variabilité ne s'exprime qu'à l'intérieur d'un espace de possibles, qu'on peut pondérer de probabilités, qui varie au cours de l'année et selon le lieu. Par exemple, la probabilité qu'il neige à Langres n'est pas la même un 14 juillet et un 25 décembre. Ainsi, le temps qu'il fait à un endroit donné, à un moment donné (Par exemple, à Langres, un 6 octobre) suit une certaine loi de probabilité. Cette distribution statistique correspond au climat local. On peut la décrire à l'aide d'une moyenne appelée normale de saison et d'un écart à la moyenne. En moyennant le climat à l'échelle d'une région, on définit le climat régional. Et si la région en question est la Terre entière, on obtient le climat global.

Afin d'estimer de façon satisfaisante le climat, une certaine quantité de données météorologiques est nécessaire. Par convention, le climat est donc estimé en se basant sur les données météorologiques récoltées sur une période de 30 ans.

La météo à Langres en 2024

Les normales de saisons pour Langres (période 1991-2020)

I.B. La variabilité du climat à l'échelle des siècles et des millénaires

À l'échelle des derniers siècles et millénaires, les archives historiques humaines révèlent que le climat a connu des variations significatives au cours de cette période. Certaines œuvres, telles que "Les Chasseurs dans la neige" de Bruegel l'Ancien (XVIe siècle), témoignent d'un climat bien plus rigoureux en Europe entre le XVe et le début du XIXe siècle, une époque désignée sous le nom de petit âge glaciaire. De même, les peintures rupestres beaucoup plus anciennes des grottes de Lascaux (datant de 21 500 ans) et de Chauvet (36 000 ans) illustrent une faune aujourd'hui disparue, adaptée à un climat froid (rennes, mammouth, rhinocéros laineux, etc.). Ces œuvres sont le reflet d'une période de climat extrêmement froid, correspondant à la dernière période glaciaire.

Les différentes espèces végétales ayant des préférences écologiques distinctes, il est possible de déduire le climat passé d'une région à partir de l'abondance des différents pollens présents dans les couches de tourbes. L'analyse paléopalynologique des tourbes du lac d'Amsoldingen, en Suisse, révèle par exemple, une modification rapide de la flore locale autour de 11 000 ans, marquée par le passage d'une toundra dominée par des herbacées à une taïga (forêt boréale dominée par le pin et le bouleau), puis à une forêt tempérée (chêne, hêtre, sapin). Ces données attestent ainsi de la sortie de la dernière période glaciaire, celle même durant laquelle nos ancêtres de Lascaux ont vécu.

Carotte de tourbe de laquelle on peut extraire des pollens

I.C. La variabilité du climat à l'échelle du dernier million d'années

Pour reconstituer le climat sur des échelles de temps plus grandes, d'autres indices climatiques sont nécessaires. L'analyse de carottes de glaces des Inlandsis, glaciers géants de l'Antarctique et du Groenland, permet par exemple de reconstituer l'évolution de la température sur près d'un million d'années.

En effet, plus la température est élevée, plus la teneur en oxygène 18 des précipitations est élevées. En analysant la teneur en oxygène 18 de la glace à des profondeurs croissantes, donc à des âges croissants, on montre qu'au cours du dernier millions d'années, la température de la Terre a oscillé avec une période d'environ 100 000 ans. Ceci a donc conduit à une alternance de périodes glaciaires (froides) et interglaciaires (douces).

La glace des Inlandsis renferme des bulles d'air. On peut en les analysant reconstituer les variations de la composition de l'atmosphère au cours du temps. On constate alors que les variations de température sur cette période de l'histoire de la Terre sont étroitement et positivement corrélées aux variations de la teneur en CO2 de l'atmosphère. Cela indique que la teneur en CO2 de l'atmosphère est un déterminant majeur du climat terrestre.