Les carottes de glace prouvent-elles que le CO₂ fait varier la température ?
Sur 800 000 ans, le CO₂ des bulles d'air oscille entre 180 ppm (glaciations) et 280 ppm (interglaciaires), en forte corrélation avec la température. Une corrélation ne prouve pas la causalité : les cycles sont déclenchés par l'orbite terrestre, puis le CO₂ amplifie le réchauffement par rétroaction.
Grand oral session 2027 : exposé de 10 minutes debout, puis 10 minutes d'échange, sans calculatrice. Plan prévu pour 10 min.
Pourquoi cette question : un modèle d'introduction
Le jury attend que vous expliquiez pourquoi vous avez choisi la question. Inspirez-vous de ce modèle, mais racontez votre propre parcours.
Dans un documentaire, on montrait deux courbes superposées, la température et le CO₂ sur des centaines de milliers d'années, et le commentateur concluait que l'une explique l'autre. En mathématiques, j'ai appris qu'une corrélation forte ne suffit pas à prouver une causalité. J'ai voulu comprendre ce que disent vraiment les carottes de glace.
L'enjeu et les notions du programme
Distinguer corrélation et causalité à partir de deux séries de données, et comprendre une relation de causalité à double sens.
Mathématiques
- Statistiques à deux variables, nuage de points, corrélation (première)
- Corrélation et causalité (première)
- Fonction logarithme (terminale)
Sciences de la vie et de la Terre
- Climats du passé, carottes de glace (terminale)
- Cycles glaciaires, paramètres orbitaux (terminale)
Le plan de l'exposé en 10 min
1. Introduction
1 minEn forant la glace de l'Antarctique (forage EPICA, au Dôme C), on remonte 800 000 ans d'archives : les bulles d'air piégées donnent la teneur en CO₂, la composition isotopique de la glace donne la température. Problématique : ces données prouvent-elles un lien de cause à effet ?
2. Mathématiques : une forte corrélation
3 minLe CO₂ oscille entre environ 180 ppm pendant les glaciations et 280 ppm pendant les interglaciaires, et la température en Antarctique varie d'environ 8 à 10 °C en même temps. Le nuage de points (CO₂, température) est très allongé : le coefficient de corrélation est proche de 0,9.
Mais une corrélation peut avoir trois explications : A cause B, B cause A, ou une cause commune. Pour trancher, il faut un mécanisme et regarder l'ordre des événements. Les mesures montrent qu'au début de certaines déglaciations, la hausse du CO₂ suit celle de la température en Antarctique avec un léger retard (quelques siècles au plus, la valeur est encore discutée).
3. SVT : une causalité à double sens
4 minLe déclencheur des cycles glaciaires est astronomique : les variations de l'orbite et de l'inclinaison de la Terre (cycles de Milankovitch) modifient l'ensoleillement estival aux hautes latitudes. Ce léger réchauffement fait dégazer du CO₂ par l'océan austral (le CO₂ est moins soluble dans une eau plus chaude et la circulation océanique change). Le CO₂, gaz à effet de serre, amplifie alors le réchauffement et le propage à toute la planète.
La température agit donc sur le CO₂ et le CO₂ agit sur la température : c'est une rétroaction. Le forçage radiatif du CO₂ croît comme le logarithme de la concentration : passer de 180 à 280 ppm correspond à 5,35ln280/180≈2,4 W/m², assez pour expliquer une part importante du réchauffement glaciaire-interglaciaire. Aujourd'hui, l'ordre est inversé : c'est le CO₂ émis par l'humanité qui augmente d'abord, à 425 ppm.
4. Conclusion
2 minLes carottes de glace montrent une forte corrélation entre CO₂ et température, mais c'est la physique de l'effet de serre et l'ordre des événements qui établissent la causalité : au passé, l'orbite déclenche, le CO₂ amplifie. J'ouvre sur la notion de rétroaction, qui amplifie aussi le réchauffement actuel.
Ce que j'écris au tableau
Pas de calculatrice ni de support numérique : un calcul clé écrit au tableau rend l'exposé concret et montre la solidité des connaissances.
r≈0,9 Δ F=5,35ln280/180≈2,4 W/m ²
Conclusion : la réponse à la question
Une corrélation, même forte, ne prouve pas à elle seule une causalité. Dans le cas des cycles glaciaires, le mécanisme physique de l'effet de serre et l'ordre des événements montrent une causalité à double sens : le climat modifie le CO₂, qui amplifie à son tour le climat.
Les questions probables du jury
Pendant les 10 minutesd'échange, le jury vous fait préciser et approfondir, sur tout le programme de vos spécialités en lien avec la question.
Comment mesure-t-on la température passée dans la glace ?
Par la composition isotopique de la glace (deutérium ou oxygène 18), qui dépend de la température au moment de la chute de neige.
Qu'est-ce qu'un facteur de confusion ?
Une troisième variable qui agit sur les deux autres et crée une corrélation sans lien direct entre elles.
Pourquoi un logarithme dans le forçage du CO₂ ?
Les bandes d'absorption du CO₂ se saturent : chaque doublement de concentration ajoute le même forçage, environ 3,7 W/m².
Pourquoi l'océan libère-t-il du CO₂ quand il se réchauffe ?
La solubilité des gaz diminue quand la température augmente.
Le retard du CO₂ contredit-il son effet sur le climat ?
Non : il montre que le CO₂ n'était pas le déclencheur au passé, mais il a bien amplifié le réchauffement.
Les pièges qui coûtent des points
- Conclure à une causalité à partir de la seule corrélation.
- Croire que le retard du CO₂ prouve qu'il n'a aucun effet.
- Confondre l'Antarctique et la moyenne mondiale pour l'amplitude des températures.
Revoir les notions
Autres questions : climat
Préparer l'oral, pas seulement le contenu
Gestion des 20 minutes de préparation, usage du tableau, posture debout, réponses au jury : la méthode complète, conforme aux règles de la session 2027.
Méthode : traiter une question de Grand oral →