Chapitre 13 : Reconstituer et comprendre les variations climatiques

« Notre maison brûle et nous regardons ailleurs! »
Jacques Chirac, IVe Sommet de la Terre, 2 septembre 2002.

Ce cours doit vous permettre:

de comprendre que la température de la planète a toujours varié;
de savoir comment nous le savons
et d’en identifier les facteurs de variations à l’aide d’un outil de simulation, le logiciel SimClimat, permettant de faire une étude de mécanismes potentiels.

Notions que vous devrez savoir maîtriser à l’issue de ce cours:

L’effet de serre, gaz à effet de serre;
Le cycle du carbone,
Les cycles de Milankovitch,
La notion d’albédo,
Le principe d’actualisme,
L’utilisation des rapports isotopiques O18/O16,
Les implications climatiques de la tectonique des plaques,
Les implications climatiques de la circulation océanique.

« Un réchauffement climatique? Mais ça fait 10 000 ans que la Terre se réchauffe, la preuve! »
Argument d’un climatosceptique

https://www.estrepublicain.fr/magazine-tourisme-et-patrimoine/2020/11/20/chasseur-de-fossiles

L’essentiel :

D’environ 1°C en 150 ans, le réchauffement climatique observé au début du XXIe siècle est corrélé à la perturbation du cycle biogéochimique du carbone par l’émission de gaz à effet de serre liée aux activités humaines.

Au Quaternaire, des données préhistoriques, paléontologiques, géologiques et paléoécologiques attestent de l’existence, sur la période s’étendant entre -120 000 et -11 000 ans, d’une glaciation. Une glaciation est une période de temps où la baisse planétaire des températures conduit à une vaste extension des calottes glaciaires. Les témoignages glaciaires comme les moraines, la mesure de rapports isotopiques de l’oxygène dans les carottes polaires antarctiques et les sédiments font apparaître une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires durant les derniers 800 000 ans. Les rapports isotopiques de l’oxygène montrent des variations cycliques coïncidant avec des variations périodiques des paramètres orbitaux de la Terre. Ces variations des paramètres orbitaux (Voir vidéo) ont modifié la puissance solaire reçue et ont été accompagnées de boucles de rétroactions positives et négatives. Ces boucles sont à l’origine des entrées et des sorties de glaciation.

Au Cénozoïque, et depuis 30 millions d’années, les indices géochimiques des sédiments marins montrent une tendance générale à la baisse de température moyenne du globe. Celle-ci apparaît associée à une baisse de la concentration atmosphérique de CO2 en relation avec l’altération des matériaux continentaux, notamment à la suite des orogenèses de cette ère. De plus, la variation de la position des continents a modifié la circulation océanique: d’une circulation équatoriale, nous sommes passés à une circulation méridienne. Ces deux phénomènes diminue l’effet de serre.

Au Mésozoïque, et notamment durant le Crétacé, les variations climatiques se manifestent par une tendance à une hausse des températures. Du fait de l’augmentation de l’activité des dorsales, la géodynamique terrestre interne semble principalement responsable de ces variations. En effet, pour qu’une éruption volcanique se produise, il faut des gaz, principalement du CO2. Cette émission de CO2 augmente l’effet de serre.

Au Paléozoïque, des indices paléontologiques et géologiques, corrélés à l’échelle planétaire et tenant compte des paléolatitudes, révèlent une importante glaciation au Carbonifère-Permien, donc une baisse générale des températures. Par la modification du cycle géochimique du carbone qu’elles ont entraînée, l’altération de la chaîne hercynienne et la fossilisation importante de matière organique à l’origine des grands gisements d’hydrocarbures sont tenues pour responsables de cette glaciation. Le fort taux de dioxygène atmosphérique prouve aussi que la photosynthèse n’a jamais été aussi forte. L’effet de serre a donc baissé durant le Paléozoïque.

Conclusion: oui, les températures sur Terre n’ont cessé de varier et ceci en relation avec une variation de l’effet de serre. Cette variation est naturelle et lente. Aujourd’hui, nous avons provoqué une variation rapide de l’effet de serre à l’origine d’un réchauffement global.

Schéma-bilan à retenir:

Comment connait-on les températures du passé?

Un thermomètre pollinique:

Photo de la tourbière au col de Steige (Vosges)

tourbière vue générale — Photo: Michel Patalano

Les mousses et les sphaignes sont des filtres naturels à pollens : les pollens transportés par le vent se déposent sur le sol et sont facilement retenus entre les feuilles de ces végétaux. Au cours du temps, les mousses se transforment en tourbe, utilisée par l’homme en horticulture, pour la construction ou comme combustible. Dans les tourbières, l’épaisseur de mousses peut atteindre plusieurs mètres, et les pollens piégés peuvent dater de plusieurs milliers d’années.

Photo de sphaignes de la tourbière du col de Steige