Comment les volcans peuvent-ils refroidir le climat ?

Les plus fortes éruptions volcaniques sont capables de refroidir le climat pendant plusieurs années, en émettant des particules chimiques qui changent la composition de l'atmosphèreatmosphère. Les éruptions de grande ampleur émettent des quantités massives de gazgaz et de cendres : ces deux éléments sont responsables de l'incidenceincidence sur le climatclimat. Ils peuvent rester dans la troposphèretroposphère (entre 5 et 15 kilomètres d'altitude) trois à quatre ans et ainsi réduire la quantité de rayonnement solairerayonnement solaire sur TerreTerre, faisant baisser les températures et même changer les trajectoires des perturbations météométéo.

Les aérosols limitent le rayonnement solaire sur Terre

Le dioxyde de soufresoufre propulsé dans la stratosphèrestratosphère (entre 12 et 50 kilomètres d'altitude) se mélange avec la vapeur d'eau de l'atmosphère. Ce gaz se transforme en acide sulfuriqueacide sulfurique liquide et devient un aérosol, de fines particules solidessolides ou liquides en suspension. À cette altitude, les vents sont puissants et permettent aux cendres et gaz émis de circuler à travers le globe pendant trois semaines, mais le « forçage radiatifforçage radiatif » négatif (le fait que les particules empêchent le rayonnement solaire d'atteindre la Terre) peut durer deux à trois ans. Les cendres contribuent également à la formation de nuages, et donc de précipitationsprécipitations, les fameuses pluies acides.

Les aérosolsaérosols absorbent et réfléchissent vers l'espace le rayonnement solaire : la stratosphère se réchauffe de quelques degrés. Mais la température de la plus basse couche de l'atmosphère chute, la troposphère, et l'énergieénergie reçue sur la surface de la Terre chute de 5 à 10 %. Au cours des mois et années qui suivent l'éruption, la température terrestre peut alors baisser de quelques dixièmes de degrés à 1 °C pour les plus fortes éruptions.

Les différentes couches de l'atmosphère : les cendres volcaniques et dioxyde de soufre peuvent monter jusqu'à la stratosphère. © bigmouse108, Adobe Stock

L'éruption du Pinatubo : jusqu'à 1 °C de moins  

Le cas le plus remarquable de changement climatiquechangement climatique généré par une éruption volcanique est celui du Mont Pinatubo, entré en éruption aux Philippines le 15 juin 1991. On estime à 20 millions de tonnes la quantité de dioxyde de soufre (SO₂) rejetée dans l'atmosphère à une hauteur de 20 kilomètres. Le gaz issu du Pinatubo a provoqué 1 à 5 % (selon les zones) de rayonnement solaire en moins, conduisant à une baisse de température moyenne de -0,1 à -0,6 °C en moyenne à l'échelle de la Planète, et jusqu'à -1,3 °C localement sur les trois années qui ont suivi. Le refroidissement a débuté par les tropiquestropiques et s'est ensuite propagé aux latitudeslatitudes moyennes, puis aux hautes latitudes en l'espace de quelques années.

Éruption du Pinatubo aux Philippines, en 1991. La quantité de matière propulsée a provoqué un refroidissement général de 0,5 °C sur Terre. © AFP, Arlan Naeg

Les climatologuesclimatologues considèrent que l'impact des volcans sur le climat fait partie de la variabilité naturelle du climat. L'étude du climat a montré que dans le passé, des éruptions volcaniques majeures ont mené à des « hivers volcaniques » : l'éruption du volcan du lac Toba, en Indonésie, il y a 73.000 ans, aurait provoqué un âge glaciaire responsable d'un effondrementeffondrement massif de la population humaine et de la biodiversité.  

L'effet sur le climat dépend, non seulement de la puissance et de la duréedurée de l'éruption, mais aussi de la hauteur du nuage de cendres, et de la localisation du volcan : si l'éruption volcanique se produit à l'équateuréquateur comme celle du Pinatubo, l'impact sur le climat est plus fort car les aérosols se répandent sur les deux hémisphères. Une éruption située dans les hautes latitudes, comme celle du volcan Katmai en Alaska en 1912, a moins d'effet. Le volcan islandais Eyjafjöll, dont l'éruption avait paralysé le trafic aérien en 2010, n'avait eu aucun impact sur le climat : son nuage de cendres n'était pas monté assez haut, seulement à 11 kilomètres d'altitude. Plus récemment, l'éruption du volcan Hunga Tonga, survenue le 15 janvier 2022, ne serait pas assez puissante pour refroidir le climat selon le département de géosciences de l'Université de Denison. Bien que l'explosion ait été spectaculaire, ses 400 millions de kilos de dioxyde de soufre, propulsés à 30 kilomètres d'altitude, ne sont pas suffisants pour avoir un impact significatif sur le climat.