La fin brutale des glaciations : une nouvelle hypothèse alimente le débat sur le rôle des gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique

Publié le 29.10.2007

L’histoire climatique de la Terre est marquée par des alternances entre périodes glaciaires (froides) et périodes interglaciaires (chaudes). Si des théories expliquent le phénomène cyclique de réchauffement et de refroidissement de la planète, les scientifiques n’ont toujours pas élucidé la rapidité avec laquelle ces grandes variations climatiques interviennent. En proposant une nouvelle hypothèse, des chercheurs américains suscitent une controverse sur l’impact climatique réel des gaz à effet de serre.

Le cycle des glaciations s’explique classiquement par la théorie astronomique de Milankovitch [1].

Cette théorie n’est cependant pas suffisante pour rendre compte à elle seule de l’arrêt brutal d’une période glaciaire et d’une remontée de la température moyenne de plusieurs degrés en quelques dizaines ou centaines d’années.

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L’océan Arctique en été. Photo prise en août 2004 lors d’une campagne océanographique à bord du navire polaire allemand "Polarstern" dédiée à l’étude de la chimie du mercure dans l’atmosphère
© CNRS Photothèque / FAIN Xavier
UMR5183 - LABORATOIRE DE GLACIOLOGIE ET GEOPHYSIQUE DE L’ENVIRONNEMENT (LGGE), ST MARTIN D’HERES

Dans une publication récente, deux chercheurs américains de l’Université Columbia de New York avancent une nouvelle hypothèse. Il s’agirait pour eux d’une modification des courants océaniques dans l’océan Arctique, couplée à une phase de réchauffement du cycle de Milankovitch, qui seraient suffisantes pour provoquer la fin rapide d’une période glaciaire.

Selon ces paléoclimatologues [2], l’extension de la couche de glace au-dessus de l’Arctique et d’une façon générale dans l’hémisphère nord, lors d’une glaciation, aboutit à un isolement climatique et océanographique de cette région. D’une part, l’air polaire, froid et sec, ferait chuter les apports atmosphériques en eaux douces dans l’océan Arctique. D’autre part, l’extension de la banquise limiterait le réchauffement de cet océan en réduisant ses connexions avec les autres mers du globe.

La diminution de l’apport d’eau douce dans l’océan Arctique provoquerait une augmentation de la salinité des eaux froides de surface. Ce déséquilibre créerait alors, une circulation verticale des eaux océaniques sous la banquise : les eaux profondes, plus chaudes et plus légères, remonteraient en surface tandis que les eaux froides, plus salées et donc plus lourdes, descendraient vers le fond.

La remontée d’eau chaude réchaufferait alors les eaux de surface, provoquant la fonte de la glace de mer. L’élévation de température de l’océan se propagerait à l’atmosphère au-dessus de l’inlandsis, accélérant encore la fonte des glaces. La baisse de l’albédo engendrée par la diminution de la surface réfléchissant les rayons solaires amplifierait ce phénomène de réchauffement : une plus grande quantité de chaleur du soleil serait alors absorbée par l’océan et le sol au lieu d’être renvoyée vers l’espace par réflexion.

Cette nouvelle théorie américaine est cependant controversée. Si les effets combinés de plusieurs facteurs impliqués dans l’arrêt brutal des épisodes glaciaires (cycle de Milankovitch, modification de l’apport d’eau douce et baisse de l’albédo) ne sont pas contredits, le fait que ces chercheurs n’aient pas pris en compte le rôle des gaz à effet de serre (le CO2 et le méthane), ainsi que celui des poussières atmosphériques, suscite des réactions parmi les spécialistes.

Ces omissions sont soulevées par Valérie Masson-Delmotte, paléoclimatologue au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (Unité Mixte de Recherche CEA-CNRS), sur un forum de discussion dédié aux sciences du climat "RealClimate". (Qu’est ce qui déclenche les glaciations ?). Les gaz à effet de serre, et plus particulièrement le CO2, seraient responsables pour moitié de l’élévation de température lors de la fin d’une glaciation.

D’après de récentes études, auxquelles participent des chercheurs du Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement (Unité Mixte de Recherche CNRS-Université de Grenoble) et du laboratoire de Valérie Masson-Delmotte, les gaz à effet de serre ainsi que les poussières atmosphériques joueraient un rôle important dans l’augmentation de température entre deux glaciations.

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Carotte glaciaire à la sortie de la tige de forage. Les résultats des collectes d’échantillons extraits du Dôme C, à la base scientifique franco-italienne "Concordia" (localisée plus de 1000 km à l’intérieur du continent antarctique) révèlent l’évolution du climat (température et composition atmosphérique) des 740 000 dernières années. De nouvelles perspectives s’ouvrent pour mieux comprendre les mécanismes qui pilotent l’évolution naturelle du climat, notamment les relations entre les teneurs en gaz à effet de serre et les températures.
© CNRS Photothèque / AUGUSTIN Laurent
UMR5183 - LABORATOIRE DE GLACIOLOGIE ET GEOPHYSIQUE DE L’ENVIRONNEMENT (LGGE), ST MARTIN D’HERES

Ces informations, sont le résultat de leurs déductions faites à partir de carottes de glace prélevées en Arctique et en Antarctique. Grâce aux bulles d’air emprisonnées dans la glace, les chercheurs déduisent l’évolution de la température [3] et de la composition en gaz de l’atmosphère terrestre au cours du temps. Ils ont ainsi pu remonter jusqu’à 400 000 ans en arrière et ont notamment découvert que les hausses de température (pouvant atteindre 5 °C entre deux périodes glaciaires) s’accompagnent d’une élévation importante des taux de méthane et de CO2 dans l’atmosphère ("le CO2 augmente d’environ 30% entre les deux types de climat" d’après l’article : La richesse du stade glaciaire 6, révélée par Vostok issu du dossier SagaScience sur le climat).

D’après leurs recherches, la Terre aurait connu, il y a 330 000 ans, une période interglaciaire [4] plus chaude qu’actuellement. Ils ont relevé dans des échantillons de glace de cette époque les plus fortes concentrations en CO2 et en CH4. "Durant cette période, les teneurs de ces deux gaz sont plus élevées que le niveau préindustriel, mais restent néanmoins très inférieures aux teneurs actuelles générées par l’activité humaine" (d’après l’article : Notre atmosphère depuis 400 000 ans issu du dossier SagaScience sur le climat).

La Terre connaîtra-t-elle un nouvel "âge de glace" ? D’après la théorie de Milankovitch, ce phénomène ne devrait se produire que dans plusieurs milliers d’années. Pendant ce temps, la Terre se réchauffe à un rythme qui inquiète les scientifiques !

Cependant, si le débat reste ouvert sur les mécanismes impliqués dans les oscillations climatiques de la planète, les reconstitutions paléoclimatiques devraient permettre aux scientifiques de mieux appréhender l’impact des gaz à effet de serre d’origine anthropique sur l’évolution du climat actuel !

Ludovic Hamiaux, INIST-CNRS

[1]D’après la théorie de Milankovitch, l’orbite que décrit la Terre autour du Soleil subit des variations. Ainsi, les grandes oscillations climatiques planétaires seraient attribuées aux variations d‘ensoleillement en fonction de la distance entre le Soleil et la Terre. Les périodes des cycles de Milankovitch sont de 100 000, 40 000 et 20 000 ans selon trois types de variations.

Pour plus d’informations sur le cycle de Milankovitch et les paléoclimats, voir : le site Planet-Terre de l’Ecole Nationale Supérieure de Lyon ou Wikipedia.

[2]La paléoclimatologie est la science qui étudie les variations du climat sur des milliers ou millions d’années. Elle permet ainsi de prévoir ses évolutions possibles.

[3]Les scientifiques déduisent les périodes climatiques et les températures passées en mesurant l’isotope de l’oxygène (Oxygène 18) prisonnier dans les bulles d’air de la glace.

Pour plus d’information concernant cette méthode de reconstitution paléoclimatique, voir l’article du dossier SagaScience sur le climat : La richesse du stade glaciaire 6, révélée par Vostok.

[4]Une période interglaciaire est un intervalle géologique de température moyenne plus élevée, séparant deux glaciations. La période interglaciaire actuelle se nomme l’Holocène, il a débuté il y a environ 11 400 ans.

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