Du passé géologique à l'évolution future de la planète

Exemple de progression (1)
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Acquis de seconde : l'énergie reçue par une planète varie en fonction de la distance au soleil et de l'inclinaison des rayons par rapport au sol; l'atmosphère est à l'origine d'un effet de serre plus ou moins important; courants océaniques.

Problématique générale : comment l'analyse des climats du passé permet-elle la prévision des climats du futur ? «Le présent est la clé du passé» (principe de travail tiré de Lyell).

Démarrage : proposer une explication aux variations saisonnières de température, aux glaciations, lister les indices qui peuvent a priori permettre de connaitre les climats du passé.
  1. Indices des variations climatiques "récentes" : les isotopes stables de l'oxygène
  2. Indices des variations climatiques "récentes" : la flore et de la faune
  3. Les causes des variations climatiques "récentes"
  4. Les variations climatiques aux plus grandes échelles de temps
  5. Les climats du futur
  6. Les variations du niveau de la mer
  7. Les causes des variations du niveau de la mer
[Synthèse]
Problématique Séquences, concepts Activités, remarques
Quels sont les indices géologiques qui permettent d'étudier les variations climatiques ? TP1 Indices des variations climatiques "récentes" : les isotopes stables de l'oxygène

Le δ 18O de la neige varie proportionnellement à température de l'air lors de la précipitation; sa variation est facile à étalonner en mesurant le rapport isotopique des précipitations actuelles aux différentes latitudes. Le δ 18O des coquilles calcaires des sédiments profonds est inversement proportionnel à la température globale moyenne de la Terre lors de leur formation. Il est plus difficile à étalonner.
  • Analyse de documents sur le mécanisme de séparation des isotopes de l'oxygène dans l'atmosphère.
  • Construction de graphiques à partir de tableaux de données issues de carottes de glace ou de sédiments océaniques profonds (δ 18O en fonction du temps, droite de tendance δ 18O / température pour des sédiments océaniques profonds) : tableur-grapheur.
  • Recherche d'une (de) périodicité(s) dans l'évolution des températures.
Quels sont les indices biologiques conservés dans les sédiments qui permettent d'étudier les variations climatiques ?

TP2 Indices des variations climatiques "récentes" : la flore et de la faune
  • Détermination de pollens.
  • Analyse de documents sur l'évolution de biocénoses au cours du temps.
Quelles sont les causes des variations climatiques récentes ?

TD3 Les causes des variations climatiques "récentes"

  • Analyse de documents.
Comment expliquer des variations importantes de la teneur en CO2 atmosphérique ?
TD 4 Les variations climatiques aux plus grandes échelles de temps

  • Analyse de documents sur les climats du Crétacé supérieur et du Carbonifère.
  • Analyse de documents sur les variations du taux de dioxyde de carbone atmosphérique.
Quel est l'impact des activités humaines sur le climat ?

TP 5 Les climats du futur

  • Analyse d'un modèle dynamique de la Terre (Stella).
Peut être regroupé avec le TP 7
Quels sont les indices des variations du niveau de la mer ? TD 6 Les variations du niveau de la mer

  • Analyse de documents : sédimentation détritique, récifs coralliens.
Les changements de température expliquent-t-ils en totalité les variations du niveau de la mer ? TP 7 Les causes des variations du niveau de la mer

Pendant les derniers 200.106ans, la masse (et non le volume !) d'eau présente sur Terre sous forme de glace, d'eau ou de vapeur est restée constante.
  • Analyse de documents : cycle de l'eau.
  • Modélisation (Stella).

Références

(1) Les références au manuel élève concernent Perilleux E. et coll. 2002. Sciences de la vie et de la Terre, terminale S spécialité. Nathan, Paris.
(2) Commentaires. www.eduscol.education.fr/D0018/

Grappin C.. 2003. Dossier Climat. CNRS. www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/
Masson-Lamotte V.. 2002. Evolution climatique à différentes échelles de temps - modélisation. www.eduscol.education.fr/index.php?./D0018/ConfClimat.htm
Tardy M.. 1999. La Terre et ses climats in Daniel J.-Y.. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, Paris : 245-345.

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