Variations climatiques et composition isotopique de l'oxygène (18O/16O)

Activité 1 : utilisation du logiciel O18_16

-  notions d’isotopes de certains éléments (oxygène, hydrogène, carbone…). Les isotopes les plus légers, stables, sont toujours les plus abondants. Les isotopes les plus légers ont tendance à diffuser et à réagir plus facilement que les isotopes les plus lourds.
La molécule d'eau renferme de l’oxygène, on distingue l’eau de mer et l’eau douce (vapeur, pluie et glace).

Notions à construire :

-différences isotopiques entre ¹⁶O  et ¹⁸O d’où différence entre les molécules H₂¹⁶O et H₂¹⁸O
-distribution relative des isotopes ¹⁶O  et ¹⁸O dans l’eau océanique et dans les nuages après évaporation et après condensation dans les eaux de pluie
-nature des renseignements fournis par les tests de Globigérines récoltés lors de carottages
-variation principale du rapport isotopique ¹⁸O/¹⁶O des zones d’évaporation vers les zones polaires
-variations du rapport ¹⁸O/¹⁶O en période chaude et en période glaciaire
-utilisation des tests carbonatés de sédiments océaniques comme indicateurs paléoclimatiques

Principe de l’activité

Logiciel O18_16 téléchargeable sur le serveur de Toulouse

	Télécharger le logiciel 18O/16O et son fichier d'aide.

Activité 2 : mise en évidence de changements climatiques au cours du quaternaire récent (variations du «delta ¹⁸O»)

-dans l'eau naturelle (océan, lac, vapeur, glace, etc.), le rapport H₂ ¹⁸O/ H₂ ¹⁶O est de l'ordre de 1/500 (0.002).
Ce rapport varie extrêmement peu, 1 à 2 % à nos latitudes, 3-4 % aux hautes latitudes.
 On utilise la notation "delta"qui permet d'exprimer ces petites variations. On exprime ces variations en "pour mille" :
 

standards : O et H : S.M.O.W. (Standard Mean Ocean Water)

 

composition exprimée en déviation "delta" par rapport à la composition océanique moyenne de 1/500.  (d'après Gilles DELAYGUE Université de Berne)

-interpréter les fluctuations du "delta" ¹⁸O mesuré dans la carotte de glace et imaginer les tendances climatiques au cours de la période considérée

Capacités

Données :

-tableau Grip Greenland
( GRIP ------Greenland o18/o16 isotopic ratio:ICE CORE GRIP.cdf Oxygen 18 isotopic ratio -------NAME OF DATA SET: Greenland Ice Core Project Summit Core 18O LAST UPDATE: 12/15/93 (Original receipt by WDC-A Paleo) GEOGRAPHIC REGION: Greenland PERIOD OF RECORcD: 0-250,000 yearsBP)
format XLS

Production attendue :

-exemple de courbe (Grip Greenland)
 

Aide à l’interprétation :

- publication de l’Université de Savoie

Activité 3 : mise en évidence de changements climatiques par l'étude comparée de la composition de bulles de gaz et de la composition isotopique des glaces de Vostok
 

Pré-requis nécessaires : -gaz à effet de serre (CO2 et CH4) -variations du "delta" 18O

Notions à construire :

-relier des variations locales de la température à des variations de concentration en gaz à effet de serre dans l’atmosphère
-mise en évidence de variations climatiques montrant des alternances de périodes glaciaires et interglaciaires
-mise en parallèle des variations climatiques terrestres avec les variations de l’énergie solaire reçue par la Terre au cours du temps : observation des cycles de refroidissement- réchauffement  entre deux maximums glaciaires
-évaluation des périodes de 43 000, 24 000 et 19 000 ans liées aux variations des paramètres orbitaux de la Terre
-liaison variations des paramètres orbitaux et variations au cours du temps de l’énergie reçue aux différentes latitudes

Principe de l’activité :

_-mettre en relation les courbes tracées à partir des carottages de Vostok : températures- "delta" ¹⁸O, températures-  CO_2, température- CH₄
-après impression, traduire sur les graphes les oscillations climatiques de façon à appréhender la notion de périodicité puis estimer celles-ci
-rechercher (bibliographie, Internet …) quelles peuvent être les causes des cycles de refroidissement- réchauffement
-revoir la répartition de l’énergie solaire reçue aux différentes latitudes (Logiciel Terre.exe téléchargeable sur le serveur de Toulouse, conseillé : lire le fichier "a_lire.hlp).
-liaison possible vers les variations de l’albédo de la planète et les variations de la teneur en CO₂ atmosphérique

Logiciel Vostok téléchargeable sur le serveur de Toulouse

Télechargement du logiciel Vostok et son fichier d'aide.

Aide à l’interprétation :

-article scientifique
Références:
Gilles Delaygue Université de Berne

Autres logiciels des mêmes auteurs.

http://svt.ac-bordeaux.fr/Res-Peda/Prog-Lyc/Term-S/Histoire/Kaczemar/isotop.htm

http://www.cnrs.fr/dossiers/dosclim/rechfran/4theme/paleo/vostok.html

http://www.cnrs.fr/dossiers/dosclim/rechfran/4theme/paleo/notreatmosp.html

http://www.univ-savoie.fr/mse/ressources/rapports/rapports00/Delepine/PARTIE2.html#22

http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.ICE/.CORE/.GRIP.cdf/