Les fichiers de tableur-grapheur sont construits à partir de fichiers textes extraits de la banque NOAA paleoclimatology.

Certains fichiers contiennent des données sur les concentrations en CO2, CH4, NO2 et en poussières très utiles pour d'autres parties du thème.

Programme

« Les bulles d'air contenues dans les glaces permettent d'étudier la composition de l'air durant les 800 000 dernières années y compris des polluants d'origine humaine. La composition isotopique des glaces et d'autres indices (par exemple la palynologie) permettent de retracer les évolutions climatiques de cette période.
[Les élèves doivent connaître les apports essentiels de la glaciologie. Aucun autre argument n'est exigible, mais les élèves devront pouvoir étudier des documents permettant de les mettre en évidence.] »

Ressources (Eduscol)

« La notion de modèle :
Les modèles climatiques sont essentiellement construits sur le mode du raisonnement inductif, peu mobilisé dans notre enseignement, tout en utilisant aussi le raisonnement déductif plus connu des élèves
et mieux maitrisé. Les modes de raisonnement, les conditions et limites des modèles, puis leur utilisation, sont des éléments importants de réflexion sur la démarche scientifique. »  (page 2, préambule)

«L’induction (ou raisonnement inductif) : c’est une opération logique consistant, à partir de faits réels et sensibles, à aboutir à une loi (« Tous les hommes que je connais sont mortels, donc tous les hommes sont mortels ») ; c’est ce type de raisonnement qui permet de construire une théorie climatique (« À chaque fois que la concentration en CO2 atmosphérique augmente, la température augmente, donc l’augmentation de la concentration en CO2 atmosphérique provoque l’augmentation de la température ») »  (page 22)

(page 23)

Dans cette partie du thème, le travail peut tourner autour de la découverte de méthodes de la "géologie historique", de raisonnements inductifs conduisant à une généralisation partielle et une modélisation soumises à l'épreuve des observations présentes et futures. Ce travail, sans prétentions scientifiques démesurées, peut mettre l'accent sur l'importance des corrélations locales plus ou moins généralisables dans la démarche du chercheur :

• âge / profondeur de la glace / site
• delta 18O / température du lieu ( et éventuellement précipitations)
• delta D / delta 18O
• delta 18O foraminifères benthiques / volumes relatifs des glaces et des océans
• delta 18O foraminifères planctoniques / température de surface des océans
• etc.

Il s'appuiera, bien entendu, sur une démarche globale d'investigation, probablement fractionnée pour faciliter la tâche des élèves.

Notions indispensables pour comprendre

Exemples d'attitudes appropriées (induction, théorie, modèle)

Fichiers utiles

L'atome d'oxygène présente plusieurs isotopes que l'on sait séparer par spectrométrie de masse.    

• Comment séparer O18 d'O16.
• Construire la notion de delta O18.

Palier de connaissances

Une calotte glaciaire peut fossiliser et garder en mémoire les précipitations passées.

• Comment mettre en relation les données mémorisées, la profondeur et l'âge de la glace.
• Comment utiliser les carottes de sondage.

Tracer des courbes âge/profondeur aux 2 pôles, les comparer.

Réfléchir à leurs différences et faire le lien avec les caractéristiques climatiques des 2 pôles.

L'analyse des glaces groënlandaises montre des variations importantes du delta O18.          

• Comment montrer que les variations de delta O18 ne sont pas aléatoires.

Comparaison de différents résultats de carottages groënlandais : peut-on généraliser les observations réalisées en un point ?
(validité de la méthode ?)

 Ces observations sont-elles propres au Groënland ?       Que signifient-elles ?

La calotte antarctique montre des variations de rapports isotopiques comparables.

• Comment étendre les observations précédentes à l'autre pôle.
• Comment remonter le temps jusqu'à -800000 ans.

Etablir la corrélation entre les différents résultats des 2 pôles.

Etablir la corrélation delta O18-delta D afin d'utiliser les résultats de Vostok et d'EPICA Dôme C

Que signifient ces variations ?
Comment traduire des variations de delta O18 ou de delta D en variations de température ?

Les propriétés des isotopes de l'oxygène permettent d'expliquer les corrélations entre le rapport isotopique et la température du milieu.

• Les comportements isotopiques lors de l'évaporation et de la condensation pourraient expliquer la répartition latitudinale des delta O18 des précipitations
• Comment expliquer les variations de delta lors des variations climatiques

Palier de connaissances

Chercher à comprendre le fractionnement 18/O16 lors de l'évaporation et de la condensation puis les variations de ce fractionnement lors d'un changement de climat.

Les différentes méthodes décrites permettent d'estimer les variations de température mondiale depuis environ 740 000 ans.

• Comment transformer des variations de delta/temps en variations de température/ temps
  
  
• Estimer les variations de température depuis 740 000 ans avec la carotte d'EPICA Dôme C

Visualiser les corrélations possibles entre deltas O18 et D et température de l'air (fichiers pour QGIS)

Evaluer le coefficient directeur de "droites" deltas D ou O18/temp, en prenant en compte le plus possibles de données régionales.

Transformer des variations de delta isotopique en variations de température
(delta temps t - delta temps 0)/ coefficient directeur précédent.

Comparer ces estimations à celles produites par les glaciologues.

Constater les variations de température depuis 740 000 ans.

données auteurs

calculs
(à réduire)

Comment ont évolué les niveaux marins et les calottes glaciaires polaires depuis 740000 ans ?
Peut-on expliquer le caractère quasi-périodique des variations globales ?

Notions indispensables pour comprendre

Exemples d'attitudes appropriées (induction, théorie, modèle)

Fichiers utiles

Le delta 18O des carbonates des foraminifères benthiques permet d'estimer le volume des glaces polaires et le niveau général des océans.    

• Les foraminifères benthiques, vivant dans des conditions de température constantes, renseignent sur la composition isotopique globale des eaux océaniques, donc sur leur volume global (et celui des glaces).

Chercher une relation simplifiée entre la variation du delta isotopique de l'eau, la variation du niveau marin et la variation du volume des glaces polaires.

Transformer des variations de delta O18 en variations du volume des glaces polaires..

Simuler des variations du niveau des océans

2 fichiers simplifiés d'après INRP :

(à réduire)

Fond ETOPO1, à télécharger et installer dans le dossier contenant le fichier QGIS

Le delta O18 des carbonates des foraminifères planctoniques permet d'estimer la température moyenne des eaux de surface.

• Les foraminifères planctoniques, vivant en surface dans des conditions de température changeantes, renseignent sur la composition isotopique globale des eaux de surface et leur température.

Transformer des variations de delta O18 en variations de température des eaux de surface.

Corréler les variations de température des eaux de surface et de l'atmosphère polaire.

Exemples :

, etc.

 Peut-on expliquer le caractère quasi-périodique des variations globales ?