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

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.

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]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., 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.

Carotte à la sortie d’une tige de forage. La collecte d’échantillons extraits du Dôme C, au niveau de la base scientifique franco-italienne
Crédit photo : © CNRS Photothèque / AUGUSTIN Laurent

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]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. 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]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.
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 !