Paléoclimat Flashcards
Expliquer comment l’irradiance solaire affecte le climat sur une échelle de temps de milliards d’années (10^9 yr).
Irradiance solaire : milliards d’années (10^9 yr)
La luminosité du Soleil influence le climat car il s’agit de la principale source d’énergie du système climatique. Un jour le Soleil va mourir et la Terre n’aura plus sa source d’énergie comme aujourd’hui. L’espérance de vie du Soleil est d’environ 10 milliards d’années. Dans environ 6 milliards d’années, notre étoile sera une géante rouge lors du stade tardif de son évolution.
Expliquer l’hypothèse de la position polaire des continents.
Selon l’hypothèse de la position polaire, la position des continents détermine la possibilité de commencer une ère glaciaire grâce à la formation de calotte polaire. La présence de continents dans les latitudes polaires favorise la formation de calotte polaire.
Expliquer l’hypothèse BLAG.
Selon l’hypothèse BLAG, le CO2 est contrôlé par les volcans. En effet, l’hypothèse BLAG propose qu’un taux de propagation rapide du plancher océanique implique une augmentation de CO2 relâché dans l’atmosphère, donc un climat plus chaud. À l’inverse, un taux de propagation plus lent du plancher océanique indique que moins de CO2 est relâché dans l’atmosphère, alors le climat est plus froid.
Expliquer l’hypothèse des altérations.
Selon l’hypothèse du soulèvement orographique, le CO2 est contrôlé par les altérations. En effet, l’hypothèse du soulèvement orographique propose qu’un plus grand soulèvement orographique consomme plus de CO2 atmosphérique, alors le climat est plus froid. En effet, le soulèvement crée plus de montagnes, ce qui augmente la surface de contact entre les roches et l’air et ainsi la surface où la pluie orographique a lieu. Plus de pluie orographique implique plus d’érosion donc plus de CO2 atmosphérique est consommé. À l’inverse, un soulèvement plus petit indique que moins de CO2 atmosphérique est consommé, donc le climat est plus chaud.
Qu’est-ce que le weathering thermostat?
Le thermostat d’altérations représente une rétroaction négative pour le CO2. Un climat plus chaud entraîne plus de précipitations, ce qui augmente les altérations et la quantité de CO2 atmosphérique consommé. Il y a donc une réduction du réchauffement initial. De la même manière, un climat plus froid génère moins de précipitations, ce qui diminue les altérations et la quantité de CO2 atmosphérique consommé. Il y a donc une réduction du refroidissement initial.
La théorie de Milankovitch est utilisée pour…
La théorie de Milankovitch est utilisée pour décrire les changements dans les paramètres orbitaux de la Terre. Les cycles de Milankovitch expliquent pourquoi les calottes glaciaires grandissent ou rétrécissent, puisqu’ils déterminent la quantité de rayonnement solaire reçu au top de l’atmosphère. Ils sont responsables des périodes glaciaires et interglaciaires.
Quelles sont les conditions propices pour une période glaciaire?
Les conditions propices pour une période glaciaire i.e. pour l’expansion des calottes glaciaires sont :
- aphélie durant l’été (moins d’insolation durant la saison de fonte)
- excentricité élevée (été plus froid aux hautes latitudes)
- inclinaison plus petite (saisons moins extrêmes).
Théorie de Milankovitch. Expliquer le cycle de l’excentricité et donner l’échelle de temps.
- Changements dans l’excentricité : 100 000 ans
L’aphélie et le périhélie sont les points les plus éloigné et rapproché de la trajectoire de la Terre autour du Soleil. Ils varient en fonction de l’excentricité de l’ellipse décrite par l’orbite de la Terre autour du Soleil. Les changements d’excentricité engendrent des changements d’insolation ce qui affecte le bilan énergétique (surtout aux hautes latitudes).
Théorie de Milankovitch. Expliquer le cycle de l’obliquité (inclinaison) et donner l’échelle de temps.
- Changements dans l’inclinaison : 41 000 ans
L’inclinaison de la Terre régulent les saisons. Les changements d’inclinaison sont dus à la force d’attraction exercée par les grosses planètes sur la Terre. Plus l’inclinaison est grande, plus les saisons sont extrêmes. Les changements d’inclinaison (de 22° à 24.5°) ont une influence seulement à partir de ± 60° de la latitude.
Théorie de Milankovitch. Expliquer le cycle de précession des équinoxes et donner l’échelle de temps.
- Changements dans la position du périhélie : 19 000 à 23 000 ans
Le changement de direction de l’axe de rotation de la Terre provoqué par son mouvement similaire à une toupie cause la précession des équinoxes. Par exemple, l’équinoxe du printemps alterne entre le 20 mars, le 21 juin, le 22 septembre et le 21 décembre dépendamment de la position du périhélie dans le cycle de précession.
Qu’est-ce que le hockey stick?
Le « hockey stick » décrit la reconstruction des températures depuis les derniers 1000-2000 ans à l’aide d’archives paléoclimatiques comme les cernes d’arbres et les carottes de glace. Les températures globales se sont graduellement refroidies au cours des derniers 1000 ans suivie d’une augmentation abrupte au 20e siècle. Les températures globales depuis les dernières décennies sont les plus chaudes depuis les derniers 1000 ans.
Des petits changements climatiques (< 1°C) sur une échelle de temps historique se produisent à l’intérieur des périodes glaciaires ou interglaciaires.
Quelles sont les causes de ces changements sur une échelle de temps historique?
- changements dans l’activité solaire (cycle de taches solaires aux 11 ans environ)
- forçage interne (éruptions volcaniques)
- forçage anthropique
Qu’est-ce que les événements Heinrich? Les causes? Les conséquences?
Les événements de Heinrich correspondent à des décharges massives d’icebergs dans l’océan Atlantique Nord qui ont lieu lors des glaciations quaternaires. Elles laissent des couches épaisses de débris dans les sédiments de l’Atlantique Nord et des décharges d’eau douce.
Les débâcles d’icebergs sont causées par l’instabilité des calottes polaires et des glaciers.
Les événements de Heinrich ont pour conséquences un ralentissement de la circulation thermohaline, un refroidissement climatique dans l’hémisphère Nord et le déplacement de la ITCZ vers des latitudes plus au sud.
Qu’est-ce que les événements Dansgaard-Oeschger (D-O) ? Les causes? Les conséquences?
Les événements Dansgaard-Oeschger (D-O) sont des événements abruptes caractérisés par un réchauffement du Groenland de plusieurs degrés en quelques décennies.
Les causes des événements D-O sont des changements de taille de la calotte glaciaire et des changements de la circulation océanique.
Les événements D-O provoquent le réchauffement du Groenland, le refroidissement de l’Antarctique et le déplacement de la ITCZ vers le Nord.
Qu’est-ce que le Younger Dryas?
Le Younger Dryas est l’ultime oscillation froide de la dernière période glaciaire avant d’arriver à la période chaude actuelle de l’Holocène. C’est une période d’environ 1000 ans qui a commencé il y a 12 000 ans.
Il y a eu beaucoup de précipitations pendant l’hiver durant le YD.
Qu’est-ce que le Oldest Dryas?
Le Oldest Dryas est un événement de refroidissement climatique relativement brutal survenu lors du dernier retrait glaciaire. C’est une période qui a commencé il y a 18 000 ans et terminé il y a 15 000 ans.
Il y a peu de précipitations pendant l’hiver durant le OD.
En utilisant un autre proxy que le delta O18, comme le delta N15, on trouve que la température durant le Oldest Dryas (OD) était en réalité plus faible. Pourquoi?
Le delta O18 n’est pas un super bon proxy pour estimer la température. La quantité de précipitation influence le delta O18.
Dans ce cas-ci, il y a eu peu de précipitations pendant l’hiver durant le OD. Cela fait en sorte qu’on n’enregistre pas correctement les valeurs de delta O18.
Qu’est-ce qui a causé la période du Sahara vert ?
La période du Sahara vert a été causé par des variations de la mousson africaine, directement causées par le cycle de précession des équinoxes.
Il y a 10 000 ans, la Terre était à son périhélie durant l’été boréal, alors la radiation solaire était plus élevée qu’aujourd’hui. Puisque l’insolation était plus grande durant l’été, le contraste de température entre le continent africain et l’océan Atlantique était plus grand et la mousson était plus forte.
Qu’est-ce que la petite âge glaciaire (Little Ice Age)?
Période climatique froide (hivers longs et froids) localisée sur l’Atlantique nord ayant eu lieu entre le début des années 1300 et la fin des années 1800.
Pourquoi la Tamise gelait parfois l’hiver entre 1600 et 1814?
- C’était durant la petite âge glaciaire.
- Embâcles de glace durant l’hiver sur la rivière à cause du pont médiéval de Londres bloquent le courant donc c’est plus facile à geler.
Comment fonctionne la distillation de Rayleigh?
La distillation de Rayleigh est un processus de fractionnement des isotopes. Le fractionnement est le principe de séparation des isotopes légers des isotopes lourds.
Les isotopes légers se concentrent dans l’atmosphère par évaporation, puisqu’il est plus facile de vaporiser une molécule légère.
La pluie concentre les isotopes légers dans l’atmosphère, car les isotopes plus lourds précipitent préférentiellement.
Qu’est-ce que le paradoxe du jeune Soleil faible?
Le paradoxe du jeune Soleil faible désigne la contradiction entre le présence d’eau liquide sur Terre au début de son histoire et l’irradiance solaire qui était environ 30% inférieure à celle d’aujourd’hui. L’hypothèse principale est qu’un effet de serre beaucoup plus important était présent.
Décrire la première étape de la Snowball Earth.
Étape 1 : Snowball Earth prologue
- La grande masse de terre Rodina se brise et création des grandes provinces ignées (volcans) dans les basses latitudes.
- Les éruptions volcaniques dans les basses latitudes créent un refroidissement dans la troposphère.
- Les précipitations accrues éliminent le CO2 atmosphérique et érodent plus rapidement les roches (augmentation de la surface de contact quand Rodina se brise). Cependant, il n’y a pas de rétroaction négative efficace due aux intempéries en raison de la position du continent.
Durant la première phase de la Snowball Earth, il n’y a pas de rétroaction négative efficace due aux intempéries. Ceci a permis l’expansion des calottes glaciaires au-delà des régions polaires. Pourquoi?
À cause de la position des continents.
Normalement, l’effet de rétroaction négative de l’altération diminue l’ampleur du refroidissement.
Toutefois, durant la création de la Snowball Earth, cette rétroaction négative n’était pas efficace à cause de la position des continents qui étaient surtout situés dans les régions tropicales, où il y a beaucoup de précipitations.
Donc même si la température diminue, l’altération continue de se produire à cause des précipitations abondantes et des régions tropicales toujours un peu chaudes.
Décrire la deuxième étape de la Snowball Earth. Quel processus permet le refroidissement?
Étape 2 : Snowball Earth at its coldest
La température moyenne chute à -50°C. La glace de mer gèle jusqu’à un kilomètre d’épaisseur.
C’est la rétroaction glace-albédo qui continue de faire baisser les températures et d’accroître la formation de glace.
Le CO2 s’accumule dans l’atmosphère en raison de l’arrêt du cycle du carbone. Il n’y a plus de consommation par les altérations, mais la production par les volcans se poursuit.
Décrire la troisième étape de la Snowball Earth.
Étape 3 : Snowball Earth at its thaw
La concentration atmosphérique de CO2 augmente à cause des nombreuses éruptions volcaniques, ce qui provoque un réchauffement à cause de l’effet de serre.
Le réchauffement déclenche la fonte de la glace de mer, qui à son tour diminue l’albédo terrestre. Plus de rayonnement solaire est absorbé, ainsi la température augmente encore plus.
Décrire la quatrième et dernière étape de la Snowball Earth (Hothouse aftermath).
Étape 4 : Hothouse aftermath
Les eaux tropicales s’évaporent et la vapeur d’eau atmosphérique augmente l’effet de serre.
La température de surface atteint 40°C.
Lors du retrait des glaciers, les pluies acides altèrent les roches. De nouvelles formes de vie émergent avec une grande diversité génétique.
Est-ce que l’hypothèse de la position polaire des continents est toujours supportée?
Non. L’hypothèse de la position polaire des continents n’est pas toujours supportée.
Oui, lorsqu’il y a eu des glaciations, il y avait des continents aux pôles.
Mais même s’il y avait des continents aux pôles, ça ne veut pas forcément dire qu’il y avait des calottes glaciaires (ex. glaciation il y a 425-325 Mya, 125-35 Mya).
Donc la glaciation serait expliquée par une autre hypothèse.
Pourquoi les modèles CMIP ne sont pas capables de simuler l’augmentation de précipitation dans le Sahara durant le mid-holocène?
Parce que les modèles ne comptent que du forçage orbital, pas des changements de végétation dans le Sahara.
Dans l’Atlantique Nord, différentes espèces de plancton enregistrent des signaux différents pour la même période.
Le phytoplancton montre un Mid-Holocène plus chaud, alors que le zooplancton montre un Mid-Holocène plus froid.
Pourquoi?
On enregistre des températures différentes selon les espèces de plancton parce qu’ils vivent à des profondeurs différentes dans la colonne d’eau.
Le phytoplancton vit en surface. En les étudiant, on va regarder la température d’été en surface.
Le zooplancton vit à 100 de profondeur. En les étudiant, on va regarder la température d’hiver en surface.
