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Climat : CO2 et réchauffement climatique n'ont pas toujours été liés !

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Nous luttons pour réduire les émissions de CO2 car elles ont un effet direct sur le climat. Mais en a-t-il toujours été de même ? Voici 13 millions d'années, notre planète et l'océan Pacifique étaient bien plus chauds que maintenant malgré la faible concentration de gaz carbonique atmosphérique. La tectonique des plaques et la profondeur de la thermocline pourraient tout expliquer.

Des microfossiles de ce type ont permis à Jonathan LaRiviere de retracer l'histoire de la température des eaux de surface du Pacifique nord entre le Miocène supérieur et notre époque. Les sphères correspondent à des restes de radiolaires. Les coquilles blanches et jaunes appartenaient à des foraminifères respectivement pélagiques et benthiques. © Hannes Grobe, Wikimedia common, CC by-sa 3.0

Pour limiter l'actuel réchauffement climatique, les autorités, entreprises et particuliers mettent en œuvre de nombreuses mesures pour réduire au maximum les rejets de CO2. Tous ces efforts sont utiles pour une seule et unique raison : il existe un lien fort entre la concentration atmosphérique en gaz carbonique et notre climat actuel.

Jonathan LaRiviere, dirigé par Ana Christina Ravelo de l'University of California à Santa Cruz, vient de démontrer, dans la revue Nature, que cette union n'a pas toujours existé. Au Miocène supérieur, voici 5 à 13 millions d'années, notre planète était plus chaude qu'aujourd'hui alors que l'atmosphère présentait moins de dioxyde de carbone. Le climat et la concentration en CO2 atmosphérique étaient donc découplés.

Le lien étroit unissant ces deux facteurs aurait été établi voici 5 millions d'années, suite à d'importants changements, des déplacements de continents, ayant affecté la circulation des courants océaniques et la profondeur de la thermocline dans les océans

Les eaux de surface du Pacifique pouvaient s'écouler dans l'Atlantique via un corridor marin (le Central American Seaway) voici 10 millions d'années, durant le Miocène. Les deux océans avaient alors la même salinité. © WHOI

Le climat insensible au CO2

Ce résultat ne s'appuie pas sur des modèles, mais sur des informations géologiques. Des sédiments marins ont été extraits lors de trois carottages profonds réalisés à partir du navire Joides Resolution dans le Pacifique nord. Les microfossiles qu'ils contenaient ont fait l'objet d'analyses afin de déterminer leur taux d'alcénones insaturés et donc d'estimer la température des eaux de surface de cet océan au cours de ces 13 derniers millions d'années.

Elle était particulièrement élevée durant le Miocène supérieur (il y a 5 à 13 millions d'années), environ 5 à 8 °C de plus qu'à l'heure actuelle, alors que la concentration en CO2 atmosphérique était équivalente à celle mesurée avant notre ère industrielle (environ 280 parties par million, ppm). Cette masse d'eau se serait néanmoins continuellement refroidie avec parfois quelques brusques diminutions de température, surtout entre la fin du Miocène supérieur et le début du Pliocène, voici environ 5 millions d'années. Pourtant, la concentration atmosphérique en CO2 a augmenté durant cette nouvelle époque géologique (plus de 350 ppm). À titre d'exemple, la température de l'océan en surface a chuté de 8 °C entre 5,8 et 3,7 millions d'années avant le présent en un lieu situé au large de l'actuelle Californie (Pacific Site 1010).

D'où vient la sensibilité actuelle de notre climat face au CO2 ? Selon les auteurs, de la tectonique des plaques. Durant le Miocène, les continents n'occupaient pas encore leur position actuelle : les deux Amériques étaient séparées et le détroit de Béring était fermé. Les courants océaniques circulaient donc d'une manière différente. Or, les terres émergées du globe ont acquis leur position actuelle approximativement au début du Pliocène, alors que la chute des températures était observée. Cependant, des modèles n'ont pas établi de lien direct entre la sensibilité du climat et la position des continents, mais bien avec la profondeur de la thermocline.

Une position de la thermocline déterminante

La profondeur de la thermocline dans le Pacifique était plus élevée lorsque le corridor marin d'Amérique centrale existait (CAS pour Central American Seaway) et aurait diminué progressivement tandis que les deux Amériques se rapprochaient. Cette information a été confirmée par des mesures de l'isotope 18O contenu dans des coquilles de foraminifères et de radiolaires ayant vécu durant ces 13 derniers millions d'années. Or, la position de cette limite thermique n'est pas sans conséquence sur le climat.

Elle jouerait en effet un rôle sur plusieurs phénomènes ayant lieu à la surface des océans. Une thermocline profonde se traduirait par une importante évaporation d'eau, or la vapeur d’eau a un effet sur le réchauffement climatique bien plus important que celui du CO2, et par une distribution différente des nuages, ce qui pourrait avoir modifié l'effet albédo de manière à favoriser une augmentation des températures. Cette théorie explique bien pourquoi la Terre était chaude en l'absence de concentrations élevées de gaz carbonique.

La remontée de la thermocline aurait progressivement diminué l'importance de ces deux facteurs, rendant ainsi le système climatique sensible aux effets de la présence de CO2 dans l'atmosphère dès le Pliocène. Toutes ces hypothèses se tiennent scientifiquement, mais elles doivent encore être prouvées pour démontrer qu'elles justifient bien l'apparition du couplage gaz carbonique-climat.

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