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L’Arctique au Pliocène : une clé pour prévoir le réchauffement climatique

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La plus longue carotte de sédiments prélevée en région arctique vient de fournir de précieuses informations sur le climat au Pliocène. Pourquoi est-ce important ? Parce que la concentration en CO2 dans l'atmosphère était sensiblement la même qu'aujourd'hui.

Image du lac russe El’gygytgyn (couleurs non réelles), qui se situe environ 100 km au nord du cercle polaire arctique. Le cliché a été pris le 18 août 2008 par le capteur Aster (pour Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) embarqué sur le satellite Terra. Le rouge et le brun-gris indiquent respectivement la présence de végétation ou de terres nues. La tache au centre correspond au lac. © Nasa Earth Observatory

La teneur atmosphérique en dioxyde de carbone a atteint, ce mois de mai, une concentration de 400 ppm dans l'atmosphère, à l'observatoire de Mauna Loa (Hawaï). Ce seuil a déjà été dépassé par le passé, mais c'était au Pliocène, voilà 2,6 à 4,5 millions d'années. Cet épisode est une aubaine pour quelques scientifiques, puisqu'en étudiant le climat qui régnait à l'époque, nous pouvons obtenir de précieux indices sur la situation climatique vers laquelle nous nous dirigeons.

Dans ce contexte, les pôles font l'objet de nombreuses attentions, car les conséquences des changements climatiques y ont plus de visibilité. Des données sur le climat de l'Arctique au Pliocène ont déjà été publiées, mais leur nature fragmentaire et ponctuelle limite leur interprétation. C'est pourquoi l'étude de Julie Brigham-Grette, de l'université du Massachusetts (UMass) à Amherst aux États-Unis, parue dans la revue Science, est importante. En effet, l'équipe internationale à laquelle elle appartient est parvenue à reconstruire le climat qui régnait dans cette région il y a 2,2 à 3,6 millions d'années, et ce sur une échelle de temps continue.

Pour ce faire, les scientifiques ont analysé la plus longue carotte de sédiments prélevée en milieu continental en Arctique (318 m). Le forage a été réalisé durant le printemps 2009 sur le lac russe El'gygytgyn, alors recouvert de glace. Il s'agit en réalité d'un cratère de 18 km de diamètre apparu voilà 3,6 millions d'années, suite à la chute d'une météorite de 1 km de diamètre. Il a l'avantage d'avoir accumulé des sédiments depuis cette époque, sans qu'ils n'aient été érodés ni perturbés par des calottes glaciaires continentales, y compris durant les dernières périodes froides de notre planète. L'analyse de cette carotte a dévoilé de précieuses informations. 

Le lac El’gygytgyn se trouve dans le district autonome de Tchoukotka, en Sibérie. Il fait 18 km de diamètre, et atteint par endroit 175 m de profondeur. Il n'a jamais été recouvert par un glacier depuis 3,6 millions d'années. © Julie Brigham-Grette, UMass

Une période chaude sur toutes les orbites

Ainsi, il faisait chaud en Arctique au Pliocène moyen, voilà 3,4 à 3,6 millions d'années. Les températures estivales (15 à 16 °C) étaient en moyenne 8 °C plus élevées que maintenant. Le taux de précipitation de l'époque était par ailleurs trois fois plus important qu'actuellement. En effet, les pollens trouvés dans les sédiments montrent que le lac était bordé de résineux. Ces chaleurs exceptionnelles ont par ailleurs perduré au minimum plus de 1,2 million d'années (jusqu'à une époque de 2,2 millions d'années), indépendamment de la mécanique orbitale. Il faisait alors 3 à 6 °C de plus que maintenant.

Ce résultat fait ressortir un autre point essentiel : l'Arctique serait resté vert en été au moins jusqu'à voilà 2,2 millions d'années, même lorsqu'un refroidissement a causé l'apparition de glaciers sur de nombreux territoires de l'hémisphère nord, il y a 2,5 millions d'années. Une importante baisse des précipitations a néanmoins été observée durant cette période, marquée par de profondes modifications des courants océaniques du Pacifique nord. Ces informations seraient précieuses pour mieux comprendre comment débute une période glaciaire.

Un timing des glaciations à revoir ?

Les chercheurs ont noté un autre détail curieux concernant différents épisodes froids de notre planète. L'Arctique a par exemple subi un brusque refroidissement il y a 3,3 millions d'années. La température de l'ouest de cette région est alors descendue... à la valeur moyenne calculée pour ces 12.000 dernières années. Elle était donc loin d'être glaciale, comme le suggèrent certains modèles paléoclimatiques. Selon les chercheurs, cette situation soulèverait de nouvelles questions sur le timing de l'apparition des premières calottes glaciaires dans l'hémisphère nord.

De nombreux modèles sont basés sur la situation de notre planète au Pliocène, pour prévoir les conséquences du réchauffement climatique en cours. Cette étude démontrerait cependant que le système terrestre est bien plus sensible aux changements de la concentration atmosphérique en CO2 que ce qui a été envisagé dans ces simulations. Elles sont pourtant bien souvent basées sur des estimations établies par le Giec, dans son rapport de 2007.

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