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Conséquence directe des activités industrielles humaines, le réchauffement climatique s’accentue continuellement, amenant à des températures record sur l’ensemble du globe et à une augmentation alarmante du taux de CO2 atmosphérique. Si l’un des arguments principaux du climatoscepticisme consistait à avancer que ces cycles étaient normaux pour la planète, une nouvelle étude vient définitivement enterrer cet argument. En effet, une nouvelle recherche vient de démontrer qu’au cours des 3 derniers millions d’années, le climat n’a jamais été aussi perturbé que depuis l’émergence de l’ère industrielle.

Le niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère aujourd’hui est plus élevé qu’il ne l’a été depuis 3 millions d’années. Selon de nouvelles recherches, cette augmentation du niveau de dioxyde de carbone pourrait amener des températures jamais observées durant toute cette période. Les chercheurs ont eu recours à la modélisation informatique pour examiner les changements climatiques au cours de la période quaternaire, qui a débuté il y a environ 2.6 millions d’années et se poursuit aujourd’hui.

Au cours de cette période, la Terre a connu de nombreux changements, mais aucun n’a été aussi rapide que ceux d’aujourd’hui, explique l’auteur de l’étude Matteo Willeit, chercheur sur le climat à l’Institut de recherche sur l’impact sur le climat de Potsdam.  « Pour trouver un climat plus chaud qu’aujourd’hui, il faut complètement revenir à une période géologique différente » indique Willeit. La recherche a été publiée dans la revue Science Advances.

Transition du milieu du Pléistocène : l’allongement des cycles glaciaires

La période quaternaire a commencé par une période de glaciation, lorsque des calottes glaciaires sont descendues du Groenland pour couvrir une grande partie de l’Amérique du Nord et du nord de l’Europe. Au début, ces glaciers ont progressé et se sont retirés selon un cycle de 41’000 ans, dictés par les changements de l’orbite de la Terre autour du Soleil.

Mais il y a entre 1.25 et 0.7 million d’années, ces cycles glaciaires et interglaciaires se sont allongés et se sont reproduits tous les 100’000 ans environ, un phénomène appelé transition du milieu du Pléistocène, en raison de l’époque à laquelle il s’est produit. La question, explique Willeit, est de savoir ce qui a causé la transition, étant donné que la structure des variations de l’orbite terrestre n’a pas changé.

Willeit et son équipe ont utilisé une simulation informatique avancée du Quaternaire pour tenter de répondre à cette question. Les modèles sont seulement aussi bons que les paramètres inclus dedans, et celui-ci en incluait beaucoup : les conditions atmosphériques, les conditions océaniques, la végétation, le carbone global, la poussière et les inlandsis. Les chercheurs ont inclus ce que l’on sait sur ces paramètres, puis les ont modifiés pour voir quelles conditions pourraient créer la transition mi-pléistocène.

Dioxyde de carbone et régolithe à l’origine du raccourcissement des périodes inter-glaciaires

L’équipe a découvert que pour que les cycles glaciaires de 41’000 ans atteignent 100’000 ans, il fallait deux choses : le dioxyde de carbone dans l’atmosphère devait diminuer et les glaciers devaient recouvrir une couche de sédiment appelée “régolithe”. Le dioxyde de carbone a diminué pour différentes raisons, selon Willeit, telles qu’une diminution des gaz à effet de serre émis par les volcans ou des modifications du taux d’altération des roches, ce qui entraînerait le piégeage de plus de carbone dans les sédiments transportés au fond des mers.

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Graphiques montrant l’évolution de certains paramètres, comme le taux de CO2 atmosphérique, le niveau de la mer ou encore le niveau de régolithe lors de la transition du mi-Pléistocène. Crédits : M. Willeit et al. 2019

Moins de carbone dans l’atmosphère signifiait moins de chaleur piégée, de sorte que le climat se serait refroidi au point que de grandes couches de glace pouvaient se former plus facilement. Les processus géologiques ont fourni le deuxième ingrédient crucial pour les cycles glaciaires plus longs. Lorsque les continents sont dénués de glace pendant de longues périodes, ils acquièrent une couche supérieure de roches broyées non consolidées appelée régolithe.

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La Lune en est un bon exemple : l’épaisse couche de poussière de la Lune est constituée de régolithe. La glace qui se forme au-dessus de ce régolithe a tendance à être moins stable que la glace qui se forme sur un substrat rocheux ferme. De même, les calottes glaciaires à base de régolithe glissent plus rapidement et restent plus minces que la glace. Lorsque les changements d’orbite terrestre modifient la quantité de chaleur qui frappe la surface de la Terre, les inlandsis sont particulièrement enclins à fondre.

Sur le même sujet : Le changement climatique d’aujourd’hui est pire que tout ce que la Terre a connu au cours des 2000 dernières années

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Cartes montrant l’étendue des glaces dans l’hémisphère nord avant la transition mi-Pleistocène (haut) et après (bas). Crédits : M. Willeit et al. 2019

Mais les glaciers éliminent également le régolithe. Cet affouillement glacial ré-expose le substrat rocheux. Après quelques cycles glaciaires dans le début du Quaternaire, le substrat rocheux aurait été exposé, ce qui aurait permis à la couche de glace nouvellement formée de devenir un lieu d’ancrage plus ferme. Ces couches de glace résiliantes, associées à un climat plus froid, ont entraîné des cycles glaciaires plus longs observés il y a environ un million d’années. Les périodes interglaciaires sont toujours dues aux changements d’orbite, mais elles sont devenues plus courtes.

Les activités humaines responsables de la perturbation climatique la plus rapide et brutale du Quaternaire

Les taux de carbone atmosphérique existant il y a environ 800’000 ans doivent être reconstitués plutôt que mesurés directement à partir de carottes de glace, de sorte que les estimations de la quantité de carbone dans l’atmosphère ont varié. Les recherches en modélisation de Willeit et de son équipe suggèrent que le dioxyde de carbone était inférieur à 400 parties par million pour toute la période Quaternaire. Aujourd’hui, la moyenne mondiale est de 405 ppm.

À la fin du Pliocène, il y a environ 2.6 millions d’années, les températures mondiales moyennes étaient temporairement supérieures d’environ 1.5 °C à la moyenne avant l’utilisation généralisée des combustibles fossiles, a montré le modèle de Willeit. Ces anciennes températures détiennent actuellement le record le plus élevé de toute la période Quaternaire.

CO2 temperatures rechauffement climatique

Courbe reconstituant sur 1000 ans l’évolution des températures (rouge) et des concentrations de CO2 (bleu). Cette courbe, publiée par le GIEC, a été établie à partir des relevés effectués au sein des carottes glaciaires polaires. L’augmentation rapide du CO2 depuis la révolution industrielle est incontestable et ne connaît aucune commune mesure avec les cycles naturels de la Terre. Crédits : Hano/GIEC/NOAA

Mais cela pourrait bientôt changer. Déjà, la planète est plus chaude de 1.2 °C par rapport à la moyenne préindustrielle. L’accord de Paris de 2016 voudrait limiter le réchauffement à 1.4 °C, ce qui correspond au climat d’il y a 2.5 millions d’années. Si le monde ne parvient pas à gérer cette limite et s’approche de l’objectif précédent — l’objectif international précédent était de 2 °C — ce serait la moyenne mondiale la plus élevée observée au cours de cette période géologique.

« Notre étude met cela en perspective. Cela montre clairement que même si vous regardez les climats passés sur de très longues périodes, ce que nous faisons actuellement en matière de changement climatique est énorme et très rapide, comparé à ce qui s’est produit dans le passé » conclut Willeit.

Sources : Science Advances

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