Une nouvelle reconstruction des changements de température à la surface de la planète au cours des 2 000 dernières années identifie les principales causes des changements climatiques à l’échelle de la décennie. L’histoire du climat de la Terre suggère que l’ampleur presque mondiale du réchauffement actuel est sans précédent au cours des 2 000 dernières années.

L’analyse du Consortium PAGES 2k suggère que le taux de réchauffement actuel, causé par les émissions de gaz à effet de serre liées aux activités humaines, est supérieur à tout ce qui a été observé précédemment. Les résultats ont été publiés le 24 juillet 2019 dans la revue Nature Geoscience, conjointement à une autre étude publiée dans Nature.

D’après les chercheurs, les particules en suspension dans l’air provenant d’éruptions volcaniques furent les principales responsables de plusieurs brefs épisodes de refroidissement global avant la révolution industrielle du milieu du XIXe siècle. Mais depuis l’industrialisation, ce sont bien les émissions anthropiques de gaz à effet de serre qui aiguillent le climat terrestre.

Taux de réchauffement/refroidissement au cours des 2000 dernières années. La ligne verte montre que le taux de réchauffement maximum sans influence anthropique est de 0,6°C/siècle. Les modèles (pointillés oranges) reproduisent cette limite haute. Avec plus de 1,7°C/siècle, le réchauffement récent est significativement plus important que ce que l’on peut attendre des fluctuations naturelles. Les données instrumentales (en noir) depuis 1850 confirment la reconstruction. Source : Université de Berne.

L’histoire du climat de la Terre est ponctuée par une succession d’intervalles, associés à des changements prolongés vers des conditions plus chaudes, plus froides, plus humides ou plus sèches.

Pour relativiser le réchauffement récent, on entend souvent l’objection selon laquelle le climat a constamment changé dans le passé. Ce qui est vrai. Mais le plus important reste l’ordre de grandeur et l’étendue des fluctuations. Et lorsque les scientifiques regardent plus loin dans le passé, ils ne  discernent aucun événement qui soit à peu près équivalent au réchauffement des dernières décennies.

Au cours des 2 000 dernières années, les deux époques climatiques les plus connues sont le petit âge glaciaire et la période chaude médiévale. La première est une période fraîche qui s’est étendue du XVIe à la fin du XIXe siècle. L’optimum médiéval est une période chaude et sèche entre 950 et 1250 apr. J.-C.

Faute des mesures directes de l’air avant 1850, il faut utiliser autre chose que les thermomètres pour retracer l’évolution climatique et évaluer avec précision la portée réelle des fluctuations. Les chercheurs ont donc dû s’appuyer sur des archives de données indirectes pour élargir notre perspective du climat.

Les arbres des forêts arctiques ou alpines froides ont des cernes annuels avec des largeurs et des densités de bois qui reflètent les variations annuelles de la température estivale. Et comme la composition chimique de l’eau de mer dépend de sa température, les coraux massifs construisent des endosquelettes contenant un enregistrement géochimique permanent du réchauffement et du refroidissement antérieurs. Les autres archives géologiques et biologiques qui encodent les informations de température dans leur structure physique, leur substance ou leur composition géochimique comprennent les sédiments lacustres, les glaciers et les mollusques bivalves (tels que les palourdes, les huîtres et les moules). Ces archives servent de paléothermomètres qui enregistrent des températures s’étendant sur des centaines, voire des milliers d’années.

Sources des reconstructions sur les 2000 dernières années. Source : NASA/Raphael Neukom.

Toutes ces preuves permettent de dresser un portrait global détaillé des températures de surface couvrant les deux derniers millénaires. Elles ont ainsi servi d’input à la base de données de température proxy, PAGES 2k7. Cette compilation comprend près de 700 enregistrements d’arbres, de glace, de sédiments, de coraux, de dépôts de grottes, de preuves documentaires et d’autres archives.

D’après ces proxys, il s’avère que les intervalles comme le petit âge glaciaire et la période chaude médiévale n’ont probablement pas eu un impact global comparable à la période récente. Ces épisodes climatiques et les périodes antérieures des 2000 dernières années n’ont pas eu la portée quasi mondiale du réchauffement actuel induit par l’homme.

Même si le petit âge glaciaire fut l’époque la plus froide du millénaire passé, les températures les plus basses ont varié d’un endroit à l’autre. Le petit âge glaciaire n’a pas été une période froide ininterrompue et globalement synchrone. Les températures les plus froides ont été relevées au XVe siècle dans l’océan Pacifique central et oriental, au XVIIe siècle dans le nord-ouest de l’Europe et au sud-est de l’Amérique du Nord et au milieu du XIXe siècle dans la plupart des régions restantes.

Siècle contenant la période de 50 ans la plus froide. Source : Université de Berne.

Au plus fort de l’anomalie climatique médiévale, seulement 40% de la surface de la Terre a atteint des températures maximales en même temps. En utilisant les mêmes mesures, le réchauffement planétaire est sans précédent : pour 98% de la surface de la planète, la période la plus chaude de l’ère commune s’est produite à la fin du XXe siècle. Et il faut dire que l’analyse des auteurs n’englobe même pas le réchauffement continu du début du XXIe siècle.

Siècle contenant la période de 50 ans la plus chaude. Source : Université de Berne.

La nouvelle reconstitution de la température est également largement conforme aux simulations de modèles climatiques sur la même période. Cela vaut pour les changements de température causés par les aérosols volcaniques et les gaz à effet de serre, ainsi que pour les fluctuations aléatoires du climat se produisant aux mêmes échelles de temps.

Siècle contenant la période de 50 ans la plus chaude. Source : Université de Berne.

On peut en déduire que les modèles climatiques actuels représentent probablement avec précision les contributions de divers facteurs du changement climatique mondial et sont capables de prédire correctement le réchauffement climatique futur.

Les reconstructions ressemblent au fameux graphique de Michael Mann en forme de crosse de hockey représentant la variation de la température mondiale qui a été reconstruit pour la première fois il y a plus de vingt ans.

La nouvelle reconstruction, sur 2 000 ans, améliore les efforts antérieurs en utilisant la base de données la plus détaillée et la plus complète en son genre jamais créée. On peut donc présenter ce travail comme la meilleure reconstruction possible en l’état actuel des connaissances.

Cet ensemble de données, minutieusement compilé par les chercheurs de PAGES, provient de toutes les régions continentales de la Terre et des principaux bassins océaniques.

En comparant les nouvelles reconstructions avec les simulations climatiques existantes générées à l’aide des modèles climatiques CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5), l’équipe de recherche PAGES a pu déterminer les contributions relatives de plusieurs facteurs sur les températures du globe au fil du temps. Celles-ci comprennent des influences naturelles, telles que les fluctuations solaires et l’effet de refroidissement des particules éjectées par des éruptions volcaniques, ainsi que l’influence des émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine.

Les résultats montrent le rôle prépondérant de l’activité volcanique avant 1850. Sur la période 1300-1800 ap. J.-C., les éruptions volcaniques majeures (ou l’absence de telles éruptions) furent le principal facteur à l’origine des fluctuations froides (ou chaudes) qui ont persisté pendant plusieurs décennies. Les changements dans les concentrations de gaz à effet de serre ont eu une empreinte moindre, mais décelable. L’équipe estime que les variations de la puissance de rayonnement du Soleil n’ont pas affecté la température globale moyenne de manière significative cours de la même période.

Après 1850, les gaz à effet de serre sont devenus le facteur le plus déterminant du climat mondial.

Cet accord entre les reconstructions basées sur les données des chercheurs et les simulations CMIP5 donnent du crédit aux modélisations climatiques existantes, dont on peut attendre qu’elles sont capables de prévoir les futurs changements de température dans le monde au cours des prochaines décennies. Toutefois, ces simulations dépendent fortement des choix futurs, notamment la quantité de carbone émise.