Climat

Des océans pas si chauds au Crétacé : explications de l’auteur

Retour sur une étonnante étude montrant la stabilité des températures de l’océan depuis le Crétacé. L’auteur principal, Sylvain Bernard, apporte des précisions sur global-climat, confirmant que les températures actuelles sont potentiellement les plus élevées des 100 derniers millions d’années.

Que dit la recherche sur les paléoclimats ? Des températures supérieures de 15°C à celle qu’aujourd’hui auraient régné sur la planète au Crétacé, il y a une centaine de millions d’années. Avec des niveaux de CO2 importants, favorisés par une activité volcanique intense. L’Eocène, il y a 55 millions d’années, aurait connu des niveaux similaires, à la faveur peut-être du dégazage des clathrates de méthane.

Une étude vient de remettre en cause cette vision, actuellement la plus partagée au sein de la communauté scientifique. Les auteurs affirment dans la revue Nature Communications que les températures auraient été beaucoup moins élevées au Crétacé mais aussi à l’Eocène. Il n’y aurait donc pas eu de forte baisse des températures depuis 100 millions d’années.

Il faut rappeler que l’étude du Crétacé et de l’Eocène pose problème depuis des années. Car les indices trouvés sur le terrain ne reflètent pas les simulations des modèles.

Comme on l’a dit, l’Éocène est censé avoir connu des températures de surface et des niveaux de CO2 atmosphérique élevés. Mais aussi une différence de température très faible entre les pôles et les Tropiques. C’est ce que révèle l’analyse des foraminifères, des micro-organismes retrouvés au fond de l’océan.

Le problème est que les simulations des modèles peinent à reproduire ce gradient latitudinal de températures plat et notamment la chaleur des océans de surface sous les hautes latitudes.

Dans la nouvelle étude de Nature Communications, les chercheurs annoncent avoir découvert des processus imperceptibles qui peuvent modifier les proxies que sont les foraminifères pendant l’enfouissement des sédiments. La méthode jusqu’ici utilisée pour remonter 100 millions  d’années en arrière (au Crétacé) serait basée sur une erreur, selon les auteurs de l’article. Les températures de l’océan pourraient en fait avoir été relativement stables depuis le Crétacé supérieur.

Ces conclusions sont déjà assez détonantes. Les scientifiques affirment en outre que le réchauffement global actuel serait « un évènement potentiellement sans précédent ces 100 derniers millions d’années ».

Plutôt étonnant, quand on lit les descriptions de l’Eocène, il y a 55 millions d’années. Dans les régions arctiques, les températures auraient été propices à la présence de crocodiles et de fossiles de plantes adaptées à la chaleur.

L’auteur principal de l’étude, Sylvain Bernard, minéralogiste géochimiste au CNRS, a accepté de répondre aux questions posées par cette étude surprenante.

Global-Climat: Avez-vous quantifié la température du Crétacé ? De combien la baisse de la température, supposée jusqu’à présent de 15 degrés, doit-elle être rectifiée ?

Sylvain Bernard : Nous n’avons pas quantifié précisément la température des océans au Crétacé, mais nous avons simulé le signal qu’on obtiendrait si l’océan avait eu la même température qu’aujourd’hui depuis la fin du Crétacé (ce sont nos figures 3 – voir l’étude – et 4 ci-dessous). Ce qu’on observe, c’est que ces simulations reproduisent les signaux mesurés. On obtient exactement la distribution latitudinale mesurée pour l’Eocène (Figure 4) et on reproduit la tendance mesurée pour l’océan profond depuis la fin du Crétacé (Figure 3).  Le signal porté par les foraminifères n’indique donc pas une baisse de température de 15 °C pour l’océan profond et l’océan de surface au niveau des pôles, au contraire, on peut l’interpréter comme indiquant que la température des océans n’a pas changé significativement depuis la fin du Crétacé.

41467_2017_1225_Fig4_HTML (1)

Assessment of the impact of burial-induced O isotope re-equilibration on the planktonic foraminifera O isotope records. a Planktonic foraminifera O isotope data from Pearson et al.17 (Tanzania, Paleolatitude ∼20° S) and from Wilson and Norris 18 (ODP Site 1052, Paleolatitude ∼20° N) are shown together with the results from numerical simulations run with a geothermal gradient of 50 °C km−1 and a diffusion activation energy of 90 kJ mol−1, assuming an ice-free ocean (δ 18O = −1‰ VSMOW) and a temperature of 3.5 °C at the water–sediment interface. The curves represent the present-day O isotope compositions of fossil planktonic foraminifera tests formed in equilibrium with seawaters at −2, 2, 7, 13, 20, 25, 27 and 27.5 °C. These temperatures roughly correspond to those of surface waters in the modern ocean at 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10 and 0° latitude10. b Latitudinal profiles of the O isotope compositions of the planktonic foraminifera for different simulated burial durations: a latitude gradient similar to the modern one (yellow curve) will flatten substantially after 45 Myr (red curve) and 100 Myr (brown curve) in response to the burial-induced O isotope re-equilibration. Also shown are the Eocene (45 Ma) tropical planktonic foraminifera O isotope data from Pearson et al.17 (red) and the high-latitude planktonic foraminifera O isotope data from Zachos et al. 10 (grey). Source : S. Bernard et al. / Nature Communications.

GC : Peut-on y voir une réconciliation avec les modèles ?

SB : Les modèles n’arrivaient pas à expliquer comment on pouvait avoir un océan de surface au niveau de l’équateur à ~30°C et un océan profond à 15-20°C et un océan de surface au niveau des pôles à 15-20°C. Une telle redistribution de chaleur est impossible à modéliser. Notre étude suggère que les températures de l’océan n’ont que très peu bougé depuis le Crétacé et les modèles expliquent facilement la distribution des températures de l’océan actuel. Donc oui, c’est une réconciliation avec les modèles.

Vous parlez d’un réchauffement en cours sans précédent sur les derniers 100 millions d’années. Que voulez-vous dire exactement ? Vous parlez du réchauffement futur ou de celui qui est déjà arrivé ?

SB : On pensait jusqu’à présent que la fin du Crétacé était une période chaude. Notre étude montre que c’est probablement faux. Il faisait la même température au Crétacé que juste avant la révolution industrielle. Nous vivons actuellement une période de réchauffement global qui est donc peut être une première dans l’histoire de notre planète, tout du moins ces 100 derniers millions d’années. Après, il faut garder à l’esprit que le pas d’échantillonnage est très différent. On mesure aujourd’hui la température des océans quasiment en continu, alors que pour les océans du passés, nous n’avons que des valeurs moyennées sur des centaines voire des milliers d’années. C’est pour cela qu’il faut utiliser le mot « potentiellement ».

Quand vous dites que les températures actuelles pourraient être au niveau du Crétacé, vous parlez bien des températures de l’océan et des températures de surface et non des températures de l’air ?

SB : Oui, je parle des températures de l’océan profond et de l’océan de surface. Ceci dit, si les températures de l’océan étaient les mêmes, les températures de l’air étaient probablement les mêmes également.

Vous dites qu’il y a une convergence entre votre étude et les modèles. Cela ne concerne que le gradient de température ou également le niveau de température ? Car il me semble que les modèles climatiques montrent des températures de l’air très élevées au Crétacé et au PETM, notamment au niveau des Tropiques, beaucoup plus qu’aujourd’hui.

SB : Les deux. Les modèles sortent des températures atmosphériques élevées pour expliquer les paléotempératures élevées estimées pour les océans. Mais nous montrons que ces températures ont été surestimées. Qui plus est, les modèles n’expliquaient pas la distribution latitudinale mesurée pour l’Eocene, ni le gradient entre la surface et la profondeur. Notre étude lève ces paradoxes.

Votre étude pourrait-elle conduire à une révision des modèles  ?

SB : Les modèles ont été construits à partir des observations actuelles. Revoir les paléotempératures permet de réconcilier les modèles avec les mesures. Je ne pense pas que les modèles doivent être révisés.

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Catégories :Climat

11 réponses »

  1. Bonjour et merci à tous pour votre dévouement.

    Dans les réponses de Sylvain :
    «Les modèles sortent des températures atmosphériques élevées pour expliquer les paléotempératures élevées estimées pour les océans. Mais nous montrons que ces températures ont été surestimées.»
    «Ceci dit, si les températures de l’océan étaient les mêmes, les températures de l’air étaient probablement les mêmes également.»
    Doit-on déduire qu’il y aura donc prochainement un nouvel « épisode » pour corriger une surestimation des paléotempératures atmosphériques mesurées depuis le Crétacée ?

  2. Bonjour à tous,

    Petite question que je me pose même si aucun rapport direct avec le présent article.

    Dans les médias et tous les blogs sur le sujet, on associe systématiquement réchauffement climatique et diminution de la biodiversité (via la sécheresse engendrée, l’agrandissement des zones désertiques comme le Sahara, etc).

    Cependant, sauf erreur de ma part, la température de la Terre était bien supérieure au Crétacé, par exemple, quand il n’y avait pas de calotte polaire, etc.
    La biodiversité était-elle moindre à l’époque des dinosaures ???
    Ca n’est pas vraiment l’impression qu’on a quand on regarde des documentaires sur cette époque dans lesquels on a l’impression d’une végétation luxuriante et pas du tout d’une Terre recouverte de déserts.

    Alors, que croire ???

    • Alors que croire? Les deux! Un haut niveau de CO2 booste la croissance des plantes, qui l’utilisent comme source de carbone via la photosynthèse et sont à la base de la chaîne alimentaire. Et les températures élevées, qui sont associées à un taux de CO2 important, font que l’atmosphère peut contenir plus de vapeur d’eau et générer des pluies abondantes.

      Mais ça, c’est lorsque l’écosystème est adapté à de telles conditions. Lorsque le climat varie trop brusquement, que cela soit vers le chaud (comme avec le réchauffement anthropique) ou vers le froid, les espèces ne sont tout simplement plus adaptées au nouveau milieu physico-chimique qui s’installe, et une extinction plus ou moins importante se produit. Il semble qu’un tel bouleversement soit la cause de l’extinction la plus drastique qu’on connaisse dans l’Histoire de notre planète: l’extinction permo-triassique. À l’époque, un réchauffement de 8 à 10°C fut associé à la disparition de 95% des espèces vivantes, alors que, sous des températures similaires, le Carbonifère ou le Crétacée (peut-être) furent marqués par une riche biodiversité.

      • Bonjour Maignial,

        Pour les plantes (encore en majorité en fixation C3), c’est plus compliqué : plus de CO₂ ne veut pas dire plus de nourriture/de croissance de façon linéaire, surtout qu’avec des températures plus élevées que l’optimum thermique d’une espèce donnée, c’est synonyme d’évaporation plus élevée (fermeture stomates), d’efficacité enzymatique différente (rubisco – voire une dénaturation) et donc de stress. Plus de pluies abondantes, ça peut aussi être synonyme de lessivage des sols et donc perte de nutriments immediatement disponibles.
        Personellement, je n’imagine pas cette époque plus foisonnante qu’aujourd’hui (au contraire), avec des millieux ouverts par des incendies naturels (foudre, volcanisme) aux forêts tropicales à mixte de nos latitudes en plaine, inondée ou en montagne. Si on ne se fie qu’aux représentations, qu’elles soient dans nos manuels scolaires ou bien dans des documentaires, elles sont parfois si idéalisées pour je ne sais quelle raison que cela ne m’inspire que méfiance.

        Mais il est certains que lors des changements brusques, quelles que soient les conditions de départ – où les biomes sont composés d’espèces inféodées à d’autres ne pouvant migrer ailleurs (évolution stable dans conditions très spécifiques) – le stress provoqué perturbe le renouvellement, la croissance et des espèces finissent par périr, entrainant par effet domino d’autres espèces ou laissant le champ libre à la prolifération d’un ravageur pour d’autres.
        Aujourd’hui, même sans avoir une telle température ou un évènement géologique majeur, cette structure dissipatrice d’énergie que représente notre planète se réorganise en fonction de ses changements internes; et le stress du changement climatique induit par nos activités énergivores, la destruction des habitats des autres espèces, la monoculture à notre unique profit, l’empoisonnement universel et la surexploitation des milieux sont tels que le déclin est déjà une réalité et les phénomènes déjà observables.

        Par contre, je reste attentif à toute étude qui pourrait finalement faire suite aux travaux de l’équipe de Sylvain, surtout concernant les températures atmosphériques de cette période.

        • Ghtuz, les travaux des auteurs de l’article vont se poursuivre apparemment. Il est difficile de se prononcer sur un sujet aussi pointu. On peut simplement rappeler, comme l’a fait Maignial, que les études jusqu’à présent sont majoritairement en faveur de la survenue de périodes beaucoup plus chaudes, et cela à plusieurs reprises.
          Je ne sais pas si cette étude suscitera des réactions et si les données remises en cause seront reprises par d’autres scientifiques.
          En tout cas, les auteurs de l’article de Nature Communications semblent partis pour poursuivre leurs travaux. Dans un communiqué publié lors de la publication de l’étude, l’un des auteurs avait déclaré :
          « Pour revisiter les paléotempératures de l’océan maintenant, nous avons besoin de quantifier soigneusement ce rééquilibrage, trop longtemps négligé. Pour
          cela, nous devons travailler sur d’autres types d’organismes marins afin que nous comprenions clairement ce qui a eu lieu dans les sédiments au cours du temps géologique. » Les auteurs de l’article sont déjà au
          travail, concluait le communiqué.

        • Salut Ghutz 🙂

          Tu as l’air assez familier avec la biologie végétale. Arrête-moi si je me trompe, mais, de mémoire, la condensation du CO2 sur le ribulose-5P par la RUBISCO (autrement dit, la croissance de la plante) est proportionnelle au taux de CO2 jusqu’à des concentrations de l’ordre de 5000 ppm, pourvu que l’eau soit aussi présente en quantité suffisante. Au delà de 5000 ppm, le CO2 devient toxique pour les cellules végétales (et aussi, d’ailleurs, pour les cellules animales) et la croissance ralentit. C’est ce qui ressort d’études réalisées sous cloche, à température contrôlée. J’ai lu cela dans un bouquin du programme de l’Agreg de Sciences de la Vie, de la Terre et de l’Univers il y a quelques années, mais je ne l’ai pas sur moi pour vérifier.

          Evidemment, en pleine nature, 5000 ppm de CO2 signifie des températures beaucoup plus élevées qu’actuellement et donc, un stress thermique intense si la plante est adaptée à des conditions froides ou tempérées. On en revient au problème de l’adaptation des écosystèmes à un monde en mutation physico-chimique. D’ailleurs, les forêts européennes ont massivement relargué du CO2 en 2003, sous l’effet d’une chaleur insoutenable par les espèces locales qui ont cessé leur activité photosynthétique.

          • Bonjour Maignial,

            Familier seulement, j’ai déserté rapidement. L’ambiance froide et les expériences labo ne m’ont jamais enthousiasmé, et pour cause. 😉 Nous serons d’acord pour considérer qu’il y a une énorme différence entre ces terrains.
            Pour la toxicité, cela dépend aussi du temps d’exposition. 5000ppm, c’est un seuil probablement fixé par les agences sanitaires, des altérations sont observées avec un taux bien inférieur il me semble.

  3. Merci Johan (et Sylvain Bernard) pour cette discussion. Je suppose qu’un certain nombre de paléo-climatologues vont cogiter ferme dans les mois à venir, car ce résultat bouleverse complètement notre représentation de l’Histoire climatique de la Terre, sur de longues durées!

    Je n’ai pas eu le temps de lire l’article en détail, il faudra que je m’y attelle compte tenu de la rupture qu’il contient. Reste à expliquer comment il se fait que des fossiles d’arbres et de dinosaures, datant de la fin du Crétacée, ont été retrouvés jusqu’en Antarctique. Et surtout, pourquoi le niveau des mers était 200 mètres plus haut il y a 100 millions d’années! Sur ce dernier point, en dehors de la température, la principale explication possible serait une sédimentation intensive, qui aurait rehaussé le plancher marin à l’époque; mais alors, la composition isotopique des tests des foraminifères aurait été modifiée plus rapidement encore que ne le suppose cette étude, si bien qu’il deviendrait impossible de différencier des eaux à 27°C ou à 0°C après quelques dizaines de millions d’années. À moins que des variations dans la topologie des dorsales océaniques suffisent seules à lever l’ambiguïté…

    Bref, c’est bien compliqué tout ça 😉

  4. Bonjour Johan,
    Dans un article que j’ai trouvé par hasard sur le web, on rapporte des commentaires fait par
    deux des auteurs de cette études, dont Sylvain Bernard, qui est le principal auteur de l’étude et ceux de Anders Meibom, de l’École Polytechnique de Lausanne qui a également contribué à l’étude.
    https://www.la-croix.com/Sciences-et-ethique/Sciences/geologues-remettent-cause-estimations-passees-temperatures-locean-2017-11-01-1200888804?id_folder=1200888339&from_univers=lacroix&position=4

    Contrairement aux propos rapportés par Sylvain Bernard cités dans votre article qui mentionne qu’il ne pense pas que les modèles doivent être révisés, ceux de Anders Meiborm, co-auteur de la même étude mentionne dans l’article publié sur la-croix.com que leurs résultats risquent de modifier les modèles de prévision et d’anticipation du climat à venir.

    Pourquoi cette apparente confusion au sujet des modèles climatiques ???

    • Mon article reprend les réponses que Sylvain Bernard à bien voulu me donner. La Croix, qui parle d’une éventuelle révision des modèles, me semble faire une affirmation gratuite, sans indiquer une citation. Il me semble que cela doit être une erreur du journaliste

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