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Etablissement de la corrélation entre le d18O et la Température de l'air

Par lhuillier — Dernière modification 16/11/2015 16:46
Place de l'activité dans la démarche Après avoir observé les variations du d 18 O dans les glaces, il convient de s'intéresser à la signification de celles-ci.  Sans qu'il soit explicitement demandé dans le programme de construire la corrélation température - d 18 O, on pourrait s'inspirer du travail ci-dessous pour rendre cette notion moins abstraite. 

Mise à jour : 02/07/2002

 

Proposée par Thierry Lhuillier, Lycée Claude de France, Romorantin

Prérequis

  • 2de : La température moyenne de l'air diminue lorsque la latitude augmente. 
  • signification du d18O dans les glaces.

 

Notions à dégager

  • En un lieu donné, le d18O des précipitations est en corrélation avec la température de l'air au moment des précipitations. 
  • La corrélation est bien meilleure avec la moyenne annuelle des températures du lieu. 
  • Cette corrélation varie en fonction du lieu.
  • Elle s'explique par le fractionnement isotopique de l'eau lors des condensation successives. 

Activité

Au niveau mondial, un grand nombre de stations effectuent des mesures de divers paramètres du climat. Une banque de données est accessible en ligne. ISOHIS

La consultation de ces fichiers est libre et gratuite mais nécessite une inscription préalable. 
L'utilisation directe par les élèves n'est pas aisée. En effet, de nombreuses opérations sont nécessaires avant de pouvoir étudier la corrélation d18O-température moyenne de l'air. Pour plus d'informations, voir l'aide à l'utilisation du site.

C'est la raison pour laquelle un certain nombre de fichiers ont été préparés pour faciliter le travail. 

La proposition d'activité ci-dessous utilise les fichiers au format Excel 5 et le tableur de Star Office.
 

Ressources

Activités

 

Notions 

 

Fichiers corrélation 
d18O - Température

Choisir un fichier au hasard parmi les 15 proposés et construire le graphe en nuage de points présentant le d18O en fonction de la température moyenne de l'air. 

Construire la droite de régression et calculer le coefficient de corrélation.

En fonction du lieu choisi, il n'existe pas toujours une corrélation entre les valeurs de d18O et la moyenne mensuelle des températures de l'air. 

Les point semblent d'autant mieux aligner que la latitude est haute. 

Corrélation ou pas corrélation ? Quelques notions mathématiques

Page de la rubrique "point" apportant quelques précisions mathématiques sur la notion de corrélation. 

 

Discuter de l'opportunité de construire une droite de régression en fonction du coefficient de corrélation 

Construire une droite qui passe au mieux au milieu de tous les points n'a de signification que si le coefficient de corrélation est élevé.

On admet qu'il y a corrélation que lorsque le coefficient de corrélation est supérieur ou égal à 0,87.

 

Les isotopes de l'oxygène

Page de la rubrique "synthèses" présentant le d18O

Le fractionnement de l'oxygène dans les nuages
Réponse de Gilles DELAYGUE à une question posée sur le site Planet-Terre. 

 

Comparer les résultats de divers stations et proposer une explication 

Pour les stations des hautes latitudes, la corrélation entre le d18O et la Température permet d'avoir une idée de la température de l'air lorsqu'on connaît le d18O des précipitations (notion de thermomètre isotopique). 

Le coefficient directeur de la droite de corrélation est variable en fonction du lieu. 
Son inverse donne la variation de température pour 1 unité de d18O.

 

Réflexions sur les résultats

  • La corrélation entre le d18O et la moyenne mensuelle des températures de l'air est d'autant meilleure que la station se situe aux hautes latitudes et est continentale. Il n'y a pas de corrélation pour les stations de basses latitudes.
  • La corrélation est encore meilleure avec les moyennes annuelles des températures de l'air. (Un seul fichier: halley_annuel.xls)
  • On peut également construire un graphe de corrélation en utilisant différentes stations (fichier lieu_dif.xls) 

  • Cette dernière corrélation semble d'utilisation moins pertinente avec les élèves car deux paramètres varient : La température de l'air et le localisation géographique.

Pour transformer les valeurs du d18O des glaces en température de l'air au moment de la chute des précipitations, on utilisera le graphe de Jouzel et al. de 1994 de la rubrique ressource.

Voir les résultats