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Des pollens révélateurs de changements climatiques 100 000 ans en arrière

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L'étude des climats passés améliore la compréhension des changements climatiques actuels. Les grains de pollen, lorsqu'ils sont retrouvés dans les sédiments, fournissent de précieuses informations sur le climat qui régnait au moment de leur enfouissement. Leur étude permet de reconstituer les variations climatiques dans le temps. De telles reconstitutions, sur des durées longues, fournissent un outil pour comprendre les mécanismes de l'évolution des cycles de la planète, et anticiper d'éventuel changement climatique. Une équipe de l'IRD publie les résultats de l'analyse d'un nouveau carottage sédimentaire provenant du cratère météoritique de Colônia, situé actuellement dans la forêt pluviale Atlantique au Brésil.

Fond de lame représentant des grains de pollen caractéristiques de la forêt atlantique d'un échantillon de Colonia (grossis 200 fois).Technique de préparation des lames selon la méthode de Faegri and Iversen (1950). © : IRD Ledru, Marie-Pierre

Ce sondage couvre trois périodes, deux interglaciaires et une glaciaire. Il montre des fréquences très irrégulières d'apport de pollens arborés, reflétant des variations dans l'expansion de la forêt et, par conséquent, dans les taux d'humidité et les températures au cours des derniers 100 000 ans. Ces résultats permettent surtout d'observer des différences inattendues entre le comportement climatique des deux hémisphères. La variabilité climatique de l'hémisphère sud et de l'hémisphère nord était, en effet, considérée identique. Or, ces nouveaux résultats confortentl'idée que l'hémisphère sud évolue différemment de l'hémisphère nord. La zone tropicale représente un observatoire de qualité pour la compréhension de ces interactions entre les hémisphères.

L'histoire climatique de notre planète est marquée par une succession de périodes froides, glaciaires, et de périodes chaudes, interglaciaires.

Une équipe de l'unité de recherche Great Ice de l'IRD, associée à l'université de São Paulo au Brésil, a analysé un enregistrement sédimentaire couvrant de façon continue deux périodes interglaciaires et une période glaciaire. Ce forage a été réalisé dans une accumulation de sédiments du cratère météoritique de Colônia, situé au coeur de la forêt pluviale atlantique au Brésil. Chaque forêt est associée à un type de climat particulier, lui même caractérisé par la répartition des précipitations annuelles et une moyenne de température.

A Colônia, la présence de la forêt humide atlantique est due à de fréquentes incursions d'air polaire antarctique jusque sous les latitudes tropicales. La rencontre de cet air froid polaire avec de l'air chaud et humide tropical tout au long de l'année, entraîne d'abondantes précipitations ainsi que des brouillards, et permet le maintien de conditions climatiques humides et le développement de la forêt dense. Les pollens émis par les plantes de cette forêt et piégés dans les sédiments sont pratiquement inaltérables. Leur identification permet de retrouver les associations végétales caractéristiques de la période climatique au moment de leur enfouissement.

L'analyse des enregistrements sédimentaires nécessite l'établissement d'un cadre chronologique pour les variations observées : en effet, la méthode de datation par carbone 14 ne permet pas de dater avec fiabilité au-delà de 30 000 ans. Il faut comparer les résultats obtenus sur les sédiments avec ceux d'autres enregistrements bien datés dans d'autres milieux, afin de préciser les événements climatiques enregistrés. Les chercheurs ont donc utilisé des carottes de glace et une carotte océanique, qui constituent les seuls enregistrements couvrant de longues périodes, disponibles actuellement dans l'hémisphère sud. Cette comparaison montre que les fluctuations de fréquences des pollens sont liées aux changements d'humidité. Une forte augmentation de l'abondance des pollens d'arbres reflète des taux d'humidité élevés et une phase d'accroissement de la forêt. Une augmentation des pollens d'herbacées témoigne d'une phase climatique plus sèche.

Dans le sondage de Colônia, les chercheurs observent des variations brusques de l'abondance en pollens d'arbres suggérant des changements abrupts dans la saisonnalité et la répartition des précipitations. Ces modifications du climat résulteraient d'une variabilité dans l'extension géographique de la masse d'air polaire dans sa remontée à ces latitudes, supprimant ou augmentant la couverture permanente de brouillard et les abondantes précipitations. La forêt tropicale atlantique a ainsi connu, ces derniers 100 000 ans, de grandes variations dans son étendue avec notamment trois phases de régression (sèches) et cinq phases d'expansion (humides). Globalement, cette évolution est synchrone avec les grandes tendances climatiques de notre planète.

Toutefois, des différences sont observées avec le cadre chronologique défini à partir des enregistrements de l'hémisphère nord. Par exemple, le dernier maximum glaciaire, daté dans l'hémisphère nord entre 25 et 19 000 ans, est enregistré plus tôt dans l'hémisphère sud, entre 27 et 21 000 ans. A Colônia, cette période se traduit par une expansion de la forêt donc un maximum d'humidité, alors que les latitudes tempérées sont extrêmement froides et sèches à cette même époque. Ces caractéristiques climatiques glaciaires ressemblent à celles que l'on connaît aujourd'hui avec les remontées d'air polaire antarctique. Ce décalage temporel sur le déroulement de la glaciation peut signifier une influence du Sud sur le Nord. Des modèles de reconstitution climatique pourront le démontrer.

Les résultats de Colônia corroborent d'autres résultats obtenus à partir d'enregistrements paléoclimatiques sur les moraines glaciaires d'Amérique du Sud et les carottes glaciaires d'Antarctique. Communément, on considère que la variabilité climatique de l'hémisphère nord, avec en particulier les fluctuations de température de l'océan Atlantique Nord, est à l'origine de la variabilité climatique de l'hémisphère Sud. Ces nouveaux résultats, présentés par l'unité Great Ice, appuient l'hypothèse d'un fonctionnement atmosphérique indépendant, voire d'une influence possible de la dynamique climatique du Sud sur celle du Nord. Ces nouvelles analyses sur l'évolution de la forêt tropicale Atlantique permettent d'améliorer nos connaissances sur les cycles climatiques de notre planète.

Par : Marie-Pierre Ledru - UR Great Ice

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