Dynamique de la calotte glaciaire du Groenland pilotée par les variations de CO2 à travers la transition Pliocène-Pléistocène

Publié le 25.01.2019 - Actualité du CNRS-INSU du 14/12/2018

Une équipe internationale vient de réussir à établir de quelle manière les relations très étroites existant entre les évolutions du climat et celles du CO2 atmosphérique ont conduit à l’englacement du Groenland à la limite du Tertiaire et du Quaternaire entre 3 et 2,5 millions d’années. En particulier, elle a démontré comment, 30 millions d’années après le développement de la calotte antarctique, des conditions climatiques favorables dans l’hémisphère Nord ont conduit à l’établissement d’une calotte de glace pérenne au Groenland

On sait depuis longtemps que la baisse d’insolation estivale il y a 2,7 millions d’années est un élément essentiel pour l’installation d’une calotte pérenne au Groenland grâce aux calculs de forçages astronomiques de Jacques Laskar. Par contre, la question se posait de savoir quelle était l’évolution du CO2 atmosphérique pendant cette période de temps.

Pour étudier cette question, une équipe internationale a mis au point une nouvelle technique de couplage asynchrone afin de coupler le modèles de climat IPSL et le modèle de calotte de glace précédemment développé au LGGE. Cette méthode de couplage asynchrone, utilisée pour la première fois par J.B. Ladant en 2014 (Ladant et al., Paleoceanography, 2014) pour l’englacement de l’antarctique il y a 35 Ma. Elle consiste à faire interagir ici le modèle de climat couplé de l’IPSL (AOGCM IPSL CM5A) avec le modèle de calotte de glace GRISLI. Les chercheurs ont validé les simulations réalisées avec ce modèle couplé en les comparant aux reconstructions de températures de surface des mers et des débris emportés par les glaces. Ils ont ainsi pu simuler le développement et le maintien d’une calotte de glace groenlandaise à partir de la reconstruction du CO2 atmosphérique. Or, il se trouve que la reconstruction de la teneur en CO2 de l’atmosphère est, grâce aux bulles piégées dans les glaces, très précisément connue. Par contre, au-delà de cette limite on reconstruit cette longueur à partir de différents indicateurs (stomates des plantes, isotopes du bore, alkénone…). Cette nouvelle méthode permet de tester les différentes reconstructions qui existent pour la période Plio-Pléistocène (3.0-2.5 Ma).

Les résultats montrent que la glaciation de l’hémisphère Nord n’a été possible que dans un contexte où le CO2 atmosphérique avait atteint des valeurs au moins deux fois plus basses que celles correspondant à l’englacement antarctique (autour de 300 ppmv pour l’englacement du Groenland contre environ 800 ppmv pour celui de l’Antarctique).

Le long déclin du CO2 atmosphérique au cours des 40 derniers millions d’années (passant de plus de 1000 ppmv à 300 ppmv) a ainsi permis l’installation d’une calotte dans l’hémisphère Nord dans des conditions nettement moins favorables que pour l’Antarctique. En effet, le continent Antarctique est directement en position polaire, il est de plus entouré d’un courant circumpolaire très puissant qui l’isole, ce qui constitue un très fort pôle froid...

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