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Variabilité climatique dans le Pacifique tropical : la preuve par le corail

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Dans un article paru dans Nature, des spécialistes de l'IRD révèlent que l'épisode de refroidissement connu dans l'hémisphère Nord sous le nom de Younger Dryas (12 000 ans avant notre ère) a été marqué dans le Pacifique par l'absence de la Zone de convergence Sud Pacifique et le rapprochement des eaux tropicales de l'équateur. Ce constat montre les liens existant entre basses et hautes latitudes et fournit des contraintes pour l'établissement de modèles climatiques océan-atmosphère.

Grâce aux analyses géochimiques (rapport strontium/calcium et isotopes de l'oxygène) réalisées sur une carotte d'un corail de Vanuatu appartenant à l'espèce Diploastrea heliopora, l'évolution des températures et des salinités de surface de la mer ainsi que le régime des précipitations sur cette période ont pu être reconstitués.

 Nosy-Bé (Banc de l'Entrée), 20m de profondeur : Acropora Diploastrea Heliopora. (©IRD/Laboute, Pierre)

Nosy-Bé (Banc de l'Entrée), 20m de profondeur : Acropora Diploastrea Heliopora. (©IRD/Laboute, Pierre)

La période du Younger Dryas, il y a environ 12 000 ans, a été marquée par un refroidissement climatique majeur avec une baisse de température de 2 à 10°C dans l'hémisphère nord, tandis qu'un réchauffement était observé dans l'antarctique est. Jusqu'à présent, trop peu de données étaient disponibles ou concluantes pour permettre aux paléoclimatologues de retracer cet événement climatique dans les latitudes tempérées du sud et les tropiques. Des chercheurs de l'IRD ont prélevé au cours d'un forage sur l'île d'Espiritu Santo, au Vanuatu, une carotte de 2 m dans un corail fossile géant de l'espèce Diploastrea heliopora, encore préservé en condition de croissance. L'âge de ce spécimen a été évalué entre 12 449 et 11 719 ans calendaires, ce qui signifie qu'il couvre pratiquement toute la période du Younger Dryas. Grâce à ce fossile unique, la signature tropicale de ce refroidissement climatique majeur a pu être précisément mise en évidence.

Avec les coraux, dont le squelette minéral croît régulièrement à raison de plusieurs millimètres par an durant des siècles, les chercheurs disposent d'un témoin des conditions environnementales les plus anciennes. En particulier, leurs teneurs en éléments chimiques comme le strontium ou en isotopes de l'oxygène dépend de la température de l'eau de mer au moment de leur vie. Les coraux du genre Porites qui grossissent d'environ un centimètre par an sont les plus usités comme paléothermomètres, mais les Diploastrea utilisés dans cette étude présentent l'avantage de croître plus lentement. De plus, il n'existe qu'une seule espèce de ce marqueur, Diploastrea heliopora, ce qui élimine les variations inter-spécifiques, sources d'incertitudes.

Les chercheurs de l'IRD, associés à des collègues australiens et américains, ont d'abord comparé les données de températures de surface de l'océan, issues des analyses du taux de Sr/Ca chez les Diploastrea et les Porites modernes issus respectivement de Nouvelle-Calédonie et d'Indonésie. La similitude des résultats a permis aux spécialistes de valider d'une part l'utilisation des Diploastrea comme paléothermomètre et, d'autre part, de calibrer les données obtenues par ce corail dans les temps modernes, avant de l'utiliser comme marqueur paléoclimatique sur des formes fossiles de Vanuatu.

Les courbes de température reconstituées à partir du Diploastrea fossile montrent que durant la période du Younger Dryas, la température des eaux océaniques de surface au Vanuatu était en moyenne inférieure d'environ 4,5°C comparée à nos jours, Par ailleurs, les données indiquent des variations interdécennales importantes. Les périodes au cours desquelles les températures des eaux océaniques de surface étaient relativement chaudes coincident avec des amplitudes annuelles d'environ 3°C, similaires à celles actuellement observées au Vanuatu. En revanche, les périodes relativement froides étaient marquées par des amplitudes annuelles plus fortes, d'environ 5 à 6°C, comme celles observées de nos jours en Nouvelle-Calédonie, 7 à 10° de latitude plus au sud que le Vanuatu. Ces données indiquent une remontée de la thermocline et suggèrent que le refroidissement du Younger Dryas résulte du resserrement des eaux tropicales du Pacifique sud vers l'équateur.