Le maximum thermique de la fin du Paléocène (LPTM)

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1 Agnès Sjöstrand Laurie Bougeois Le maximum thermique de la fin du Paléocène (LPTM) D'après les articles : - Trends, Rhythms, and Aberrations in glogal Climate 65 Ma to Present James Zachos et al Mechanisms of Climate Warming at the end of the Paleocène Santo Bains et al. 1999

2 Introduction Les variations climatiques préocupent beaucoup les hommes aujourd'hui. L'augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère inquiète. On ressent le besoin de savoir les effets de l'activité anthropique sur la biosphère pour cela on étudie les phénomènes du passé pour reconnaître les mécanismes des variations climatiques. Nous nous intéresserons aux variations climatiques du Cénozoïques et plus particulièrement à la crise thermique ayant eu lieu il y a 55 Ma, à la fin du Paléocène.

3 Problématique Problématique générale en paléoclimatologie : Comment remonter aux climats et comprendre la cause des variations climatiques? Problématique particulière à cet exposé : Quels sont les mécanismes à l'origine du maximum thermique enregistré il y a 55 Ma?

4 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie II - Variations climatiques globales au Cénozoïque III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène

5 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie

6 A- Les outils utilisés pour remonter aux paléoclimats

7 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Fractionnement isotopique de l'oxygène 18 O= 18 O 16 O échantillon 18 O 16 O standard 18 O 16 O standard 1000

8 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Variations du δ18o en fonction des climats Le δ18o reflète à la fois une variation de température et une variation du volume des glaces.

9 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Linéarité entre le δ18o et la température Travail sur les foraminifères benthiques

10 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Au cours de la photosynthèse, les organismes intègrent préférentiellement le 12C que le 13C dans la matière organique. Piégeage de MO -> augmentation du δ13c de l'atmosphère Libération de MO -> diminution du δ13c de l'atmosphère 13 C= 13 C 12 C échantillon 13 C 12 C standard 13 C 12 C standard 1000

11 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie B- Causes majeures des variations climatiques

12 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Les Cycles de Milankovitch Precession : désigne le tremblement de l'axe de rotation décrivant un cercle dans l'espace. Modulée par l'excentricité orbitale, elle détermine là où sur l'orbite les saisons apparaissent. Ceci augmente le contraste des saisons au niveau d'un hémisphère et le diminue sur l'autre. Période = ans Obiquité : change la distribution la latitudinale de l'insolation. Période = ans Excentricité : affecte le climat en modulant l'amplitude de la precession et influe par conséquent sur le budget total annuel/saisonnier en énergie solaire. Période = et ans

13 I - Outils et théories utilisés en paléoclimatologie Les cycles de Milankovitch donnent une idée des variations climatiques globales mais il existe d'autres facteurs importants : 1 ) La concentration dans l'atmosphère des gaz à effet de serre -> varie selon la géographie et la topographie continentale (érosion des montagnes, émissions volcaniques...) 2 ) L'albédo -> varie selon le taux de poussières dans la stratosphère, le taux de continents et de glaciers... Ces facteurs peuvent augmenter la sensibilité des climats aux facteurs orbitaux mais aussi complexifier le spectre climatique. Ils peuvent aussi être à l'origine d'anomalies que nous verrons plus tard.

14 II - Variations climatiques globales au Cénozoïque

15 II Variations climatiques globales au Cénozoïque Variations climatiques globales sur le Cénozoïque

16 II Variations climatiques globales au Cénozoïque Repérage de périodes dans les variations climatiques : étude des données de haute résolution et des spectres

17 II Variations climatiques globales au Cénozoïque Anomalies thermiques : courtes périodes d extrema thermiques qui s inscrivent dans une variation globale du climat. Elles correspondent ou sont toujours proches de limites d'étages. On distingue trois anomalies : deux minima thermiques et un extremum à la fin du Paléocène.

18 II Variations climatiques globales au Cénozoïque

19 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène

20 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Localisation des sites d'étude : - ODP 1051 (NW de l'océan atlantique) - ODP 690 et ODP 527 (Antartique) - ODP 865 (W de l'océan Pacifique) Ces sites ont été étudiés dans le cadre de l'ocean Drilling Program (ODP) Interêt de la diversité des sites : Montrer que le réchauffement climatique s'étend à toute la planète

21 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène La LPTM a eu lieu il y a 55 Ma et s'étend à l'essemble de la planète. Elle se traduit par : - une diminution du δ13c de 3%o - une diminution du δ18o de 1,5%o La crise est augmentation caractérisée de 5 à 6 C par de une la température des eaux profondes et jusqu'à 8 C en surface dans les hautes latitudes. Cette crise s'installe en moins de ans alors que le retour à la normale se fait en ans à partir du maximum thermique.

22 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Les variations de δ18o et δ13c sont très abruptes : la crise est donc due à un phénomène très rapide. D'après les données de δ13c on peut supposer qu'un dégzage de méthane d'origine organique serait à l'origine de la LPTM. Il s'agirait de méthane piégé dans des clathrates.

23 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Qu'est ce que les clathrates? Les clathrates sont des structures solides, stables, ressemblant à de la glace et qui en fondant libèrent à la fois de l eau et du méthane qui peut s enflammer. Ces hydrates de gaz se forment sous forte pression et à basses températures. Ils pourraient notamment avoir été engendrés par la décomposition d une vie bactérienne enfouie sous la terre.

24 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Quels peuvent être les mécanismes à l'origine de cette libération de méthane?

25 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Hypothèses : - Augmentation océaniques -> progressive de la température des fonds atteinte du seuil thermique -> dissociation puis oxydation du méthane des clathrates marins. - Augmentation rapide de la température des fonds océaniques due à une variation soudaine de la circulation des eaux. - Diminution de pression qui peut déstabiliser le méthane hydraté. - (Autres : sismicité sous-marine, volcanisme, glissement de terrains dans des sédiments hydratés au niveau des marges continentales...)

26 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Supposons que le méthane se soit libéré à cause d'une diminution de pression. Pour cela il faudrait une baisse du niveau global des mers, ce qui est incompatible avec la supposition qu'il n'y avait pas de glacier à cette époque.

27 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Considèrons l'hypothèse d'une augmentation rapide de la température des fonds océaniques due à une variation soudaine circulation des eaux. La variation de circulation des eaux pourrait être la conséquence d'un faible gradient thermique latitudinal, qui obligerait le plongement d'eaux chaudes sous marines et permettrait d'atteindre le seuil de dissociation du méthane. de la

28 III L'anomalie climatique de la fin du Paléocène Les impacts de la LPTM sur la biosphère: - Période humide et avec de nombreuses précipitations. - Large dissolution des carbonates des fonds marins et extinction de masse des foraminifères benthiques (50% des espèces). - Propagation et prolifération planctoniques exotiques. de taxons de foraminifères - Apparition de mammifères continentaux modernes et extinction des lignées archaïques. - Rayonnement dans l'hémisphère Nord de plantes. - Le rétablissement de la température serait lié à une augmentation de la productivité marine et terrestre et à un dépôt de carbone organique.

29 Conclusion Les variations climatiques sont globalement périodiques à cause des cycles de Milankovitch mais il existe des paramètres terrestres qui peuvent intervenir et complexifier le climat.

30 Ouverture intérêt Cet événement est très intéressant car il est le seul exemple connu au Cénozoïque qui pourrait être l'équivalent de l'événement climatique que l'homme et ses émissons industrielles pourraient provoquer. Les chercheurs s'intéressent particulièrement aux mécanismes de libération du méthane, dans le but de prévenir d'un réchauffement climatique spectaculaire.

31 Bibliographie - Mechanisms of Climate Warming at the End of the Paleocene 1999 Santon Bains, Richard M. corfield, Richard D. Norris - Trends, Rhythms, and Aberrations in global Climate 65 Ma to Present 2001 James Zachos, Mark Pagani, Lisa Sloan, Ellen Thomas, Katharina Billups - acces.inrp.fr/acces/ressources/cccic/html/ressources/html/delta13c.htm Cours de Pierre Thomas

32 Merci de votre attention