Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd'hui et demain - Cours et exercices de SVT, Terminale Générale

Les indices des variations climatiques

1. Relation atmosphère-climat

Les climats varient d’un endroit à l’autre de la planète, ils dépendent principalement de la quantité d’énergie solaire reçue. Une partie de cette énergie est réfléchie par l’atmosphère et la surface terrestre. Le reste est absorbé par l’atmosphère, les sols, etc. et réchauffe la planète. La surface de la Terre, suite à ce réchauffement, émet des rayonnements infrarouges. Alors qu’une partie traverse l’atmosphère, une autre est absorbée par les gaz atmosphériques et est renvoyée sur la Terre : il s'agit de l’effet de serre. Ce phénomène permet l'élévation de la température de surface de la Terre, passant ainsi de –18°C à 15°C.

L’atmosphère intervient ainsi de manière essentielle dans la détermination du climat global de la Terre, notamment par l'impact de l’effet de serre dont elle est responsable.

Depuis 4,55 milliards d’années, l’atmosphère et le climat de la Terre ont évolué en interaction avec la biosphère et les activités de la lithosphère.
Comprendre les variations du couple atmosphère-climat permet d’imaginer son évolution future en relation avec les activités humaines.
L’observation des régions proches des pôles montre une accélération de la fonte des calottes glaciaires, témoin d’un réchauffement climatique en cours. Depuis 150 ans, le climat de la planète montre un réchauffement d'environ 1°C, corrélé à l’émission de gaz à effet de serre liée aux activités humaines. La hausse de la température moyenne globale pourrait se situer entre 2 et 6°C d’ici 2100.
Pour comprendre le changement climatique en cours et modéliser l’évolution future du climat, l’étude des variations climatiques passées est indispensable.

2. Les variations climatiques au cours du dernier million d'années

À l'échelle du dernier million d'années, plusieurs indices attestent d'une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires. La dernière glaciation s'étendrait entre –120 000 et –15 000 ans ; depuis 15 000 ans, la Terre connaîtrait une période interglaciaire.

Les mécanismes expliquant les variations climatiques observées

1. L'effet de serre

On appelle gaz à effet de serre tout gaz atmosphérique ayant la propriété d’intercepter les rayonnements infrarouges émis par la surface terrestre, ce qui les empêche de repartir vers l’espace. Parmi ces gaz, on trouve ceux présents naturellement dans l’atmosphère (vapeur d’eau, CO², méthane, protoxyde d’azote, ozone) et ceux introduits artificiellement par les activités humaines (halocarbures, CFC, etc.).
La concentration atmosphérique en CO² est soumise à des influences multiples : 

• les sources naturelles de CO², telles que le volcanisme, la respiration, la fermentation, etc.

• les sources anthropiques, telles que la déforestation, l'utilisation massive des combustibles fossiles.

Toutes ces sources vont augmenter la concentration atmosphérique en CO². À l'inverse de l'effet de serre, les végétaux chlorophylliens réalisent la photosynthèse et constituent des puits de carbone.
Jusqu’à récemment, les flux de carbone entrant et sortant étaient équilibrés, ainsi autant de carbone produit était absordé. Aujourd’hui, suite aux activités humaines, ce n’est plus le cas, l’absorption par les puits ne compense plus la libération de CO².
Ainsi, tout facteur susceptible d’augmenter la concentration en gaz à effet de serre peut donc modifier le climat. 

Reconstitution des variations climatiques depuis le Paléozoïque

Depuis la formation de la Terre, des périodes chaudes et des périodes froides se succèdent.

1. Enregistrement des climats anciens

Pour définir quel climat est plus ancien ou plus récent, on peut utiliser la mesure de la composition isotopique de delta ¹⁸O de la glace. Toutefois, la méthode la plus utilisée pour définir un climat est l’étude des roches sédimentaires.

En effet, les roches sédimentaires se forment dans des conditions climatiques particulières. Elles conservent les traces des conditions climatiques de l'époque de leur formation. En supposant que les roches se sont toujours formées dans les mêmes conditions climatiques (principe de l’actualisme), l’étude des roches sédimentaires anciennes permet de reconstituer les climats anciens.
Ainsi, la bauxite témoigne d’un climat tropical; les évaporites d’un climat chaud et aride ; le charbon et le pétrole d’un climat tempéré à tropical, et enfin les tillites et les moraines indiquent d’un climat polaire.
En plus de l'étude des roches sédimentaires, les fossiles trouvés dans ces roches apportent également des informations. Certains sédiments marins contiennent des fossiles indicateurs de la paléotempérature de l’océan. En effet, certains fossiles de végétaux, comme les fougères ou les coraux indiquent un climat tropical.

Comprendre les conséquences du réchauffement climatique

Depuis le début du XX^e siècle, la teneur en CO2 de l’atmosphère et la température moyenne globale de la Terre ont augmenté.

1.Evolution possible du climat

Le GIEC (groupe d’experts  intergouvernemental sur l’évolution du climat) propose différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre en prenant compte de l'évolution démographique, sociale, économique et technologique. Ces scénarios permettent de réaliser des modèles de projections climatiques.

Les possibilités d'actions au niveau individuel et collectif

Deux voies existent pour lutter contre ce réchauffement :

Les scientifiques s'accordent à dire que le réchauffement climatique actuel est d’origine humaine. Il est causé par les gaz à effet de serre émis dans l'atmosphère, provenant principalement de l’exploitation de combustibles fossiles. De plus, les activités agricoles (élevage et culture des sols) et la mauvaise gestion des décharges (fermentation des biodéchets par leur entassement) ont un rôle important dans l'émission de méthane, un des principaux gaz à effet de serre. Par ailleurs, la déforestation amplifie également le changement climatique. En effet, les arbres sont des puits de carbone, en diminuant leur nombre le CO² n'est plus autant absorbé, provoquant ainsi l'augmentation du CO² dans l'atmosphère. C'est pourquoi, atténuer le changement climatique et s’y adapter est indispensable, afin de réduire les risques générés par le changement climatique.

• l'adaptation s’attaque aux conséquences du réchauffement, comme l'intégration de l'élévation du niveau de la mer dans l'aménagement des espaces littoraux. Cette voie porte sur le court terme.

• l'atténuation traite les causes du réchauffement en limitant les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, comme le remplacement des énergies fossiles par des énergies renouvelables. Elle vise le long terme.