Dans l'hémisphère Nord, les évènements Dansgaard-Oeschger prennent la forme d'un réchauffement rapide (en quelques dizaines d'années) suivi d'un refroidissement graduel sur une longue période. Ces événements ont induit des augmentations surprenantes de la température, comme des valeurs annuelles moyennes d'environ 8 °C au Groenland. © Tawatchai1990, Adobe Stock
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Le système climatique devient instable lorsque le taux de CO2 atteint cette valeur

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Les événements Dansgaard-Oeschger sont des fluctuations rapides du climat qui se sont passées pendant la dernière période glaciaire. Une nouvelle étude démontre que ces instabilités se sont produites lorsque les quantités de CO2 dans l'atmosphère se situaient entre 190 et 225 ppm, la « fenêtre d'instabilité ».

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Différents objets géologiques enregistrent les températures en continu dans le temps et jouent le rôle de mémoire de la Terre. L'analyse de ces archives permettent d'obtenir des valeurs de températures fidèles du passé et donc de reconstituer l'histoire du climat de la Terre sur une période considérable.

En reconstruisant le climat de la Terre, on constate qu'elle se balance entre deux grands états climatiques qui dépendent de la présence ou non de glace aux pôles : il existe un premier dominé par des températures globalement froides et caractérisé par la présence de glace aux pôles, appelé période glaciaire ; et un deuxième dominé par des températures globalement chaudes et caractérisé par l'absence de glace aux pôles, appelé période interglaciaire.

Le balancement entre une période glaciaire et une interglaciaire est très long et se déroule sur un cycle de 100.000 ans. Il ne montre jamais une transition stable et linéaire ; des changements brusques, voire spectaculaires, s'observent dans les températures passées.

Événement Dansgaard-Oeschger

Au cours de la dernière période glaciaire par exemple, ces changements de températures rapides ont été nommés « événements Dansgaard-Oeschger » (ou événements D-O) ; ce sont des basculements qui vont induire des périodes plus chaudes -- pendant la dernière période froide --, puis vont retourner graduellement à une phase froide stable. Le système climatique adopte donc un état de bi-stabilité, c'est-à-dire deux états stables du climat qui peuvent basculer de l'un à l'autre. 

Dans le régime oscillatoire, le temps entre les transitions climatiques est régi par les variations temporelles de l'état de l'océan, de l'atmosphère et de la glace de mer. Leurs variations sont, quant à elles, contrôlées par le forçage de la concentration en CO2. © Marc Pelissier, Adobe Stock

Ces événements D-O sont apparus 25 fois au cours de la dernière période glaciaire et ont eu des répercussions importantes dans l'Arctique où les températures ont atteint jusqu'à 16 degrés Celsius en quelques décennies. Ces événements sont plutôt mystérieux et laissent beaucoup de questions sans réponses. Les scientifiques ne savent ni ce qui en est la cause ni leur durée, leur force, ni pourquoi ils semblent être réguliers. 

La « fenêtre d'instabilité » du CO2

Guido Vettoretti et ses collègues de l'Institut Niels Bohr (NBI), de l'université de Copenhague au Danemark, s'y sont intéressés et ont conclu que les taux de CO2 ont eu une influence majeure. Dans leur étude publiée dans Nature Geoscience, ils travaillent avec deux modèles climatiques qui finissent par montrer le même comportement global, qui est en accord avec les données géologiques acquises.

Ils constatent que les instabilités du système climatique (les événements D-O) se sont produites lorsque les quantités de CO2 dans l'atmosphère se situaient entre environ 190 et 225 parties par million (ppm) ; ils démontrent donc que l'occurrence de ces événements climatiques brusques a été contrôlée par le CO2 de la manière suivante : le système climatique devient instable lorsque le taux de CO2 est compris entre environ 190 et 225 ppm. 

Les événements D-O sont difficiles à comprendre. Vettoretti et son équipe montrent que les réchauffements rapides et brusques auraient pu être contrôlés par une « fenêtre d'instabilité » du CO2. © TiPES, HP

Au-dessus de 225 ppm, le climat de l'Atlantique Nord montre un état chaud et stable ; en dessous de 190 ppm, il est dans un état froid et stable. Mais, entre ces deux niveaux, le système climatique rentre dans une « fenêtre d'instabilité » où il bascule entre des périodes chaudes et froides.

D'après Vettoretti, cette étude est importante car elle montre que, sous différents niveaux de concentration de CO2 dans l'atmosphère, les températures peuvent réagir rapidement et de manière imprévisible. Il est nécessaire de comprendre si l'augmentation actuelle des taux de CO2 va engendrer des sauts soudains du climat et même le faire basculer dans un nouvel état irréversible. 

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