Lycée · Terminale · Spécialité SVT
Les enregistrements géologiques du climat passé
Carottes de glace, sédiments marins et rapports isotopiques : lire l'histoire climatique de la Terre (programme de Spécialité SVT Terminale)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Qu'appelle-t-on un « proxy » en paléoclimatologie ?
- A. Un modèle numérique du climat
- B. Un instrument de mesure moderne
- C. Un indicateur indirect enregistré dans une archive naturelle
- D. Une station météorologique ancienne
Réponse
C. Un indicateur indirect enregistré dans une archive naturelle — Un proxy est une grandeur physico-chimique ou biologique qui reflète une variable climatique passée.
Quelle archive climatique est obtenue par forage dans une calotte polaire ?
- A. Un sédiment marin
- B. Une carotte de glace
- C. Un spéléothème
- D. Une varve
Réponse
B. Une carotte de glace — La carotte de glace est extraite par forage dans des calottes polaires (Antarctique, Groenland).
Que contiennent les bulles de gaz dans la glace des carottes ?
- A. De l'eau liquide ancienne
- B. Des pollens fossiles
- C. De l'air atmosphérique ancien
- D. Des cendres volcaniques dissoutes
Réponse
C. De l'air atmosphérique ancien — Les bulles de gaz piègent de l'air atmosphérique (CO₂, CH₄, N₂O) au moment de la compaction de la neige.
Quelle est la durée approximative couverte par la carotte EPICA Dôme C ?
- A. 10 000 ans
- B. 120 000 ans
- C. 400 000 ans
- D. 800 000 ans
Réponse
D. 800 000 ans — EPICA Dôme C, forée jusqu'à 3 270 m de profondeur, couvre environ 800 000 ans.
Les foraminifères sont des :
- A. Roches volcaniques
- B. Protistes marins à coquille calcaire
- C. Algues d'eau douce
- D. Grains de pollen fossiles
Réponse
B. Protistes marins à coquille calcaire — Les foraminifères sont de petits protistes marins qui construisent un test (coquille) en CaCO₃.
Lors d'une période glaciaire, le niveau marin est :
- A. Plus élevé qu'aujourd'hui
- B. Identique à aujourd'hui
- C. Plus bas qu'aujourd'hui d'environ 120 m
- D. Plus bas qu'aujourd'hui d'environ 20 m
Réponse
C. Plus bas qu'aujourd'hui d'environ 120 m — Lors du dernier maximum glaciaire, le niveau marin était ~120 m plus bas car l'eau était stockée dans les grandes calottes.
Quel gaz à effet de serre est mesuré directement dans les bulles de glace ?
- A. O₂
- B. N₂
- C. CO₂
- D. H₂S
Réponse
C. CO₂ — Les bulles piègent du CO₂, CH₄ et N₂O. Ces mesures permettent de reconstituer les concentrations atmosphériques passées.
En période glaciaire, la concentration en CO₂ atmosphérique était d'environ :
- A. 80 ppm
- B. 180 ppm
- C. 280 ppm
- D. 420 ppm
Réponse
B. 180 ppm — En glaciaire, le CO₂ était à ~180 ppm ; en interglaciaire naturel, à ~280 ppm.
Le terme « paléoclimatologie » désigne :
- A. L'étude des prévisions météorologiques
- B. L'étude des sols agricoles anciens
- C. L'étude des climats du passé
- D. L'étude des fossiles d'animaux
Réponse
C. L'étude des climats du passé — La paléoclimatologie reconstitue les variations climatiques passées à partir d'archives naturelles.
Les cernes de croissance des arbres sont utilisés en :
- A. Sédimentologie marine
- B. Volcanologie
- C. Dendrochronologie
- D. Palynologie
Réponse
C. Dendrochronologie — La dendrochronologie (du grec dendron = arbre, chronos = temps) étudie les cernes pour dater et reconstituer les paléoclimats.
Un δ18O moins négatif dans une carotte de glace polaire indique :
- A. Une période plus froide
- B. Une période plus chaude
- C. Une éruption volcanique
- D. Une hausse du CO₂
Réponse
B. Une période plus chaude — Moins négatif = moins appauvri en ¹⁸O = températures plus élevées lors des précipitations.
Les sédiments lacustres annuels formant des doublets été/hiver s'appellent :
- A. Moraines
- B. Varves
- C. Tillites
- D. Turbidites
Réponse
B. Varves — Les varves sont des couples de couches sédimentaires (une couche grossière d'été + une couche fine d'hiver) déposées annuellement.
Niveau moyen — 12 questions
Que mesure le δ18O d'une glace polaire ?
- A. La quantité de CO₂ piégée
- B. L'écart isotopique en ¹⁸O par rapport au standard SMOW, relié à la température
- C. La pression atmosphérique passée
- D. La vitesse du vent lors des dépôts
Réponse
B. L'écart isotopique en ¹⁸O par rapport au standard SMOW, relié à la température — δ18O = [(¹⁸O/¹⁶O)éch./(¹⁸O/¹⁶O)SMOW − 1] × 1000 ‰. Il reflète la température lors de la condensation des précipitations.
Pourquoi le δ18O des foraminifères est-il un proxy complexe ?
- A. Il ne dépend que de la salinité
- B. Il dépend à la fois de la température de l'eau et du volume des glaces polaires
- C. Il est identique au δ18O de la glace
- D. Il ne peut pas être mesuré avec précision
Réponse
B. Il dépend à la fois de la température de l'eau et du volume des glaces polaires — Le δ18O des foraminifères intègre deux signaux : T° de l'eau et volume des calottes (qui appauvrissent l'eau de mer en ¹⁶O).
Lequel des paramètres de Milanković a une périodicité d'environ 41 000 ans ?
- A. Excentricité
- B. Obliquité
- C. Précession
- D. Insolation
Réponse
B. Obliquité — L'obliquité (variation de l'inclinaison axiale entre 22,1° et 24,5°) a une périodicité d'environ 41 000 ans.
Lequel des paramètres de Milanković a une périodicité d'environ 100 000 ans ?
- A. Précession
- B. Obliquité
- C. Excentricité
- D. Apogée
Réponse
C. Excentricité — L'excentricité (variation de la forme elliptique de l'orbite) a une périodicité dominante de ~100 000 ans.
La rétroaction albédo–glace est une rétroaction :
- A. Négative (atténue le signal)
- B. Positive (amplifie le signal)
- C. Neutre
- D. Linéaire indépendante
Réponse
B. Positive (amplifie le signal) — Plus il fait froid → plus de glace → albédo plus élevé → moins d'énergie absorbée → refroidissement supplémentaire → rétroaction positive.
La dendrochronologie permet de reconstituer essentiellement :
- A. Les températures océaniques
- B. La composition en CO₂ de l'atmosphère
- C. Les températures et précipitations continentales sur quelques milliers d'années
- D. Le volume des glaces polaires
Réponse
C. Les températures et précipitations continentales sur quelques milliers d'années — La largeur et la densité des cernes reflètent les conditions estivales (T° et humidité). Couvre au maximum quelques milliers d'années.
Qu'est-ce que la Mid-Pleistocene Transition (MPT) ?
- A. Le passage du Pliocène au Pléistocène
- B. Le passage de cycles de 41 000 ans à des cycles de 100 000 ans
- C. La première glaciation du Quaternaire
- D. La découverte des cycles de Milanković
Réponse
B. Le passage de cycles de 41 000 ans à des cycles de 100 000 ans — La MPT (~1,2–0,7 Ma) marque le passage de cycles dominés par l'obliquité (~41 000 ans) à des cycles dominés par l'excentricité (~100 000 ans).
Quelle variable est principalement responsable du déclenchement des glaciations selon la théorie de Milanković ?
- A. La température globale moyenne
- B. L'insolation estivale aux hautes latitudes (~65°N)
- C. La concentration en méthane
- D. La vitesse de rotation de la Terre
Réponse
B. L'insolation estivale aux hautes latitudes (~65°N) — L'insolation estivale à ~65°N détermine si la neige fond en été. Si elle est faible, la neige persiste et les glaciers croissent.
Dans une carotte sédimentaire marine, les couches les plus profondes sont :
- A. Les plus récentes
- B. Les plus anciennes
- C. Les mieux conservées
- D. De formation volcanique
Réponse
B. Les plus anciennes — Comme pour la glace, la stratigraphie sédimentaire place les couches plus anciennes en profondeur.
Le δD mesure l'anomalie isotopique en :
- A. Carbone-13
- B. Oxygène-18
- C. Deutérium (hydrogène-2)
- D. Strontium-86
Réponse
C. Deutérium (hydrogène-2) — δD = anomalie du rapport D/H (deutérium/protium). C'est un proxy de température comparable au δ18O.
Les spéléothèmes (stalactites/stalagmites) enregistrent jusqu'à :
- A. 10 000 ans
- B. 50 000 ans
- C. 500 000 ans
- D. 5 millions d'années
Réponse
C. 500 000 ans — Les spéléothèmes peuvent couvrir jusqu'à ~500 000 ans et fournissent des proxies continentaux (δ18O, δ13C, pluviométrie).
Lors d'un refroidissement, la solubilité du CO₂ dans l'eau de mer :
- A. Diminue
- B. Reste constante
- C. Augmente
- D. Devient nulle
Réponse
C. Augmente — La solubilité des gaz augmente quand la température diminue. L'océan froid absorbe donc plus de CO₂, baissant la concentration atmosphérique.
Niveau difficile — 12 questions
Dans une carotte de glace, pourquoi existe-t-il un décalage temporel entre l'âge de la glace et l'âge du gaz contenu dans les bulles ?
- A. La glace se forme plus vite que les bulles
- B. Les bulles se ferment progressivement lors de la compaction du névé, donc après la formation de la glace
- C. Les gaz diffusent plus vite que la glace
- D. Les bulles contiennent du gaz moderne
Réponse
B. Les bulles se ferment progressivement lors de la compaction du névé, donc après la formation de la glace — La neige se compacte en névé puis en glace (firnification). Les bulles ne se ferment qu'à ~50–120 m de profondeur, emprisonnant de l'air plus récent que la glace voisine.
Quelle est la conséquence d'une forte excentricité orbitale sur le climat ?
- A. Elle réduit les saisons
- B. Elle amplifie la différence d'insolation entre périhélie et aphélie
- C. Elle réduit l'obliquité
- D. Elle allonge la durée du jour
Réponse
B. Elle amplifie la différence d'insolation entre périhélie et aphélie — Une forte excentricité creuse l'ellipse orbitale, amplifiant la différence entre énergie reçue en périhélie et en aphélie, ce qui amplifie les contrastes saisonniers.
Pourquoi dit-on que la rétroaction CO₂ amplifie les glaciations mais ne les cause pas ?
- A. Car le CO₂ monte avant que la température ne baisse
- B. Car le CO₂ varie après la température, amplifiant le signal initié par le forçage orbital
- C. Car le CO₂ n'a aucun lien avec les glaciations
- D. Car l'effet du CO₂ est trop faible pour changer le climat
Réponse
B. Car le CO₂ varie après la température, amplifiant le signal initié par le forçage orbital — Les données montrent que la T° commence à varier légèrement avant le CO₂ ; le forçage orbital initie la variation, le CO₂ suit par rétroaction et amplifie le signal.
Pourquoi les assemblages faunistiques de foraminifères sont-ils un proxy de température des eaux de surface ?
- A. Tous les foraminifères ont le même δ18O
- B. Chaque espèce de foraminifères a une niche thermique précise
- C. Les foraminifères vivent uniquement dans les eaux froides
- D. Les coquilles de foraminifères changent de couleur avec la T°
Réponse
B. Chaque espèce de foraminifères a une niche thermique précise — Chaque espèce a une préférence de T° précise ; la proportion relative d'espèces chaudes vs froides dans un sédiment reflète la T° des eaux au moment du dépôt.
Quel pourcentage de hausse représente le passage de 280 ppm (interglaciaire naturel) à 420 ppm (valeur 2024) ?
- A. 25 %
- B. 50 %
- C. 75 %
- D. 150 %
Réponse
B. 50 % — (420−280)/280 × 100 ≈ 50 %. La concentration actuelle est 50 % plus élevée que le maximum naturel des 800 000 dernières années.
Quelle est la principale limite du δ18O de la glace polaire comme proxy de température ?
- A. La glace polaire est trop jeune
- B. La relation δ18O–T° peut être influencée par la saisonnalité et les trajectoires atmosphériques
- C. Le δ18O ne peut pas être mesuré avec précision
- D. La glace polaire fond trop vite pour être étudiée
Réponse
B. La relation δ18O–T° peut être influencée par la saisonnalité et les trajectoires atmosphériques — La calibration δ18O–T° est établie sur des gradients spatiaux actuels. D'autres facteurs (origine des masses d'air, saisonnalité) peuvent modifier ce rapport, nécessitant le croisement avec d'autres proxies.
Les terrasses marines fossiles sont utilisées comme proxy de :
- A. Température atmosphérique
- B. Volume des glaces et niveau marin passé
- C. Composition en CO₂
- D. Vitesse des courants marins
Réponse
B. Volume des glaces et niveau marin passé — Les paléorivages fossilisés indiquent l'ancien niveau marin. Comme le niveau marin reflète le volume des glaces, ils renseignent sur les cycles de calottes.
Si l'obliquité de la Terre augmente de 23,5° à 24,5°, quel est l'effet prévisible ?
- A. Les pôles reçoivent moins d'insolation
- B. Les saisons sont moins marquées
- C. Les saisons sont amplifiées (été plus chaud, hiver plus froid aux hautes latitudes)
- D. L'équateur reçoit plus d'énergie
Réponse
C. Les saisons sont amplifiées (été plus chaud, hiver plus froid aux hautes latitudes) — Une obliquité plus forte incline davantage la Terre vers le Soleil en été : les hautes latitudes reçoivent plus d'insolation estivale. Les saisons sont amplifiées.
L'augmentation du δ18O des foraminifères benthiques au cours des 5 derniers millions d'années indique :
- A. Un réchauffement progressif
- B. Un refroidissement global et une croissance des calottes polaires
- C. Une baisse de la salinité des océans
- D. Une diminution de la productivité marine
Réponse
B. Un refroidissement global et une croissance des calottes polaires — Le δ18O des foraminifères benthiques augmente quand la T° baisse ET quand les glaces augmentent. Sa hausse sur 5 Ma reflète le refroidissement global et la croissance des calottes depuis la fin du Pliocène.
La méthode multi-proxy consiste à :
- A. Multiplier les valeurs de δ18O par un facteur correctif
- B. Croiser plusieurs indicateurs indépendants pour fiabiliser la reconstitution climatique
- C. Utiliser un seul proxy très précis
- D. Comparer les données actuelles avec des modèles numériques uniquement
Réponse
B. Croiser plusieurs indicateurs indépendants pour fiabiliser la reconstitution climatique — Croiser plusieurs proxies indépendants (δ18O glace, foraminifères, pollens, coraux…) permet de s'affranchir des biais propres à chaque méthode et d'obtenir une reconstitution plus robuste.
Quelle est la différence fondamentale entre l'excentricité et l'obliquité comme paramètres de Milanković ?
- A. L'excentricité est astronomique, l'obliquité géologique
- B. L'excentricité modifie la forme de l'orbite (~100 ka), l'obliquité modifie l'inclinaison de l'axe (~41 ka)
- C. L'obliquité est plus importante climatiquement
- D. L'excentricité ne joue aucun rôle sur le climat
Réponse
B. L'excentricité modifie la forme de l'orbite (~100 ka), l'obliquité modifie l'inclinaison de l'axe (~41 ka) — Excentricité : forme de l'orbite (circulaire vs elliptique) → ~100 000 ans. Obliquité : angle de l'axe de rotation vs écliptique (22,1°–24,5°) → ~41 000 ans.
Pourquoi les glaciations intenses sont-elles associées à des baisses concomitantes de CO₂ et de T° dans les carottes de glace ?
- A. Le CO₂ est produit par la glace elle-même
- B. Le refroidissement augmente la solubilité du CO₂ océanique et réduit l'effet de serre, amplifiant la baisse de T° par rétroaction
- C. Le CO₂ est absorbé par les plantes lors des glaciaires
- D. Les bulles de gaz glaciaires perdent leur CO₂ avec le temps
Réponse
B. Le refroidissement augmente la solubilité du CO₂ océanique et réduit l'effet de serre, amplifiant la baisse de T° par rétroaction — Refroidissement → sol. CO₂ dans l'océan augmente → CO₂ atm. baisse → effet de serre réduit → refroidissement amplifié. C'est la rétroaction CO₂ positive.
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