Climat

Une étude lève le voile sur le mystère du dernier âge de glace

De nouvelles analyses permettent de documenter avec plus de précision la fin de la dernière glaciation. L’examen de trois carottes de glace issues du Groenland confirme que les températures furent bien relevées par  la hausse de la concentration en CO2 et le rayonnement solaire, comme le suggéraient les modèles climatiques.

Il y a 18 000 ans, l’hémisphère nord était sur le point de sortir d’une longue période glaciaire. Les calottes de glace qui recouvraient l’Amérique du Nord et l’Europe allaient entamer leur retrait en raison de l’évolution de l’orbite de la Terre autour du soleil. La quantité d’énergie solaire reçue par le Groenland commençait en effet à augmenter, élevant les températures de la plus grande île du monde.

La sortie de l’ère glaciaire ne fut cependant pas progressive. A la fin des années 1980, les chercheurs ont découvert que des changements climatiques abrupts avaient eu lieu dans l’Atlantique nord.  Un dernier grand coup de froid survint il y a 12 800 ans, lors d’une période baptisée Dryas récent en référence à la dryade octopétale, une fleur de l’Arctique. Des carottes de glace prélevées dans les années 90 ont permis de confirmer qu’un retour à des conditions très froides avait eu lieu alors qu’un large retrait glaciaire était déjà entamé.

La théorie la plus crédible pour expliquer le refroidissement du Dryas récent est celle du ralentissement du « tapis roulant océanique » qui permet habituellement aux eaux chaudes tropicales de réchauffer les plus hautes latitudes. Un afflux massif d’eau douce issu du lac Agassiz et le dégel d’une partie de l’hémisphère nord dû à l’orbite terrestre sont soupçonnés d’avoir considérablement perturbé le fonctionnement de l’océan. Une arrivée si massive d’eau douce est susceptible de ralentir, voire d’arrêter la formation d’eau profonde et de perturber la circulation thermohaline.

L’eau douce a fait baisser la concentration en sel. Or la salinité aux abords des côtes du Groenland est la clé de la circulation océanique, selon la célèbre thèse défendue il y a plus de 25 ans par Wallace Broecker, chercheur à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty à New York. Dans une étude publiée en 1990, Wallace Broecker avait expliqué comment l »évolution de la circulation thermohaline avait conduit à des variations abruptes du climat lors de la fin de la dernière glaciation.

Circulation thermohaline (source : GIEC)

Circulation thermohaline (source : GIEC)

De nouvelles données isotopiques issues du Groenland remettent cependant en cause l’ampleur de ce coup de froid survenu il y a 12 800 ans. Si l’interruption du tapis roulant océanique a probablement refroidi le Groenland, l’analyse publiée dans Science suggère que les températures du Dryas récent étaient quand même plus élevées qu’il y a 18 000 ans, quand une grande partie de l’hémisphère nord était encore recouvert de glace.

Selon Christo Buizert, chercheur à l’université d’Oregon State et principal auteur de l’étude, il était difficile de comprendre pourquoi les températures avaient baissé entre 18 000 et 12 ooo ans, même avec la théorie de l’interruption du tapis roulant océanique. Les niveaux de CO2 atmosphérique avaient en effet augmenté entre temps et les modèles climatiques prédisaient qu’une telle évolution n’était pas compatible avec un retour aux températures de la fin de l’ère glaciaire.

Pour reconstituer les températures du Groenland, Buizert et ses collègues ont examiné les ratios isotopiques de l’azote contenus dans la glace à la place des isotopes de la glace elle-même, qui avaient été utilisés dans les études passées. Valérie Masson-Delmotte, chercheur au LSCE et coauteur de l’étude précise que « la méthode permet d’obtenir des estimations de l’évolution des températures pendant les phases de changement rapide par le fractionnement thermique de l’air dans le névé (la partie poreuse de la calotte avant la fermeture des bulles). Elle a été développée depuis une quinzaine d’années après les travaux pionniers de Jeff Severinghaus et ensuite appliquée à différents forages au Groenland ».

La nouvelle analyse conclut à un réchauffement similaire à celui prédit par les modèles climatiques. Selon Christo Buizert, les températures reconstruites grâce à l’azote montrent qu’il y a 12 000 ans les températures du Groenland avaient augmenté d’environ 5°C par rapport à – 18 000 .

Il n’en reste pas moins que l’étude publiée dans Science documente une évolution chaotique du Groenland avec deux périodes de réchauffement abrupt et une de refroidissement rapide. Les chercheurs confirment la thèse de Wallace Broecker et estiment que les trois périodes sont liées aux changements dans la circulation océanique de l’Atlantique qui apporte des eaux chaudes des tropiques aux hautes latitudes de l’hémisphère nord. Les scientifiques ont découvert que les températures dans le nord-ouest du Groenland n’avaient pas autant changé que celles dans le sud-est, plus proches de l’Atlantique nord, suggérant clairement une influence de la circulation océanique. Mais Christo Buizert a découvert que la hausse du CO2 et du rayonnement solaire avait empêché les températures du Dryas récent de retomber à des niveaux dignes du dernier maximum glaciaire.

L’autre intérêt de l’étude est documenter avec précision les différentes phases d’évolution abrupte du climat. Une première période de réchauffement s’est caractérisée par une élévation des températures de 10 à 15°C en quelques décennies il y a 14 700 ans. Puis un ralentissement de la circulation océanique survenu il y a 12 800 ans, le fameux Dryas récent, a provoqué un refroidissement brutal de 5 à 9°C, également en quelques dizaines d’années.

Quand la circulation océanique a repris de la vigueur il y a 11 600 ans, cela a provoqué un réchauffement de 8 à 11°C, ce qui a marqué la fin définitive de l’âge de glace et le début de la période chaude climatique baptisée Holocène, celle dans laquelle nous vivons encore aujourd’hui.

Richard Alley, glaciologue à la Penn State University, a lui aussi étudié les changements climatiques rapides avec notamment des campagnes de terrain au Groenland. Comme Wallace Broecker, il croit qu’une interruption du tapis roulant océanique a sans doute provoqué la phase froide du Dryas récent. Il salue la qualité des données présentées par Christo Buizert et ses collègues. « Cette étude montre l’influence qu’a eu l’augmentation du CO2 et le rôle également joué par les changements dans la circulation océanique », selon Richard Alley. « Les résultats sont logiques et correspondent à ce que la plupart des chercheurs pouvaient s’attendre à voir ».

Wallace Broecker, de son côté, a mis en garde contre l’espoir que pourrait faire naître l’interruption du tapis roulant océanique chez ceux qui pensent qu’il pourrait contrecarrer le réchauffement climatique. Aujourd’hui, la quantité de glace est bien moins importante dans l’hémisphère nord et le réchauffement ne pourrait donc pas provoquer un afflux d’eau douce comparable à celui qui a marqué le Dryas récent.

Christo Buizert estime que la nouvelle analyse des températures du Dryas récent permet de mieux comprendre le système climatique et à quel point les températures sont sensibles au CO2 atmosphérique. Valérie Masson-Delmotte, coauteur de l’étude, ajoute que « l’étude apporte davantage de cohérence entre l’histoire des changements de température estimés et les simulations climatiques ».

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